Железо – второй по распространенности металл на Земле. Из него изготавливают все, от корпусов огромных кораблей до декоративных перил на ступенях дома. Ковкий чугун — это разновидность чугуна, с которым легче работать, чем с чистым железом. Его изготавливают путем плавления стального лома и чугуна с последующим тщательным контролем охлаждения смеси в течение многих часов. В результате получается очень прочное, но не хрупкое железо.
Метод создания ковкого железа восходит к 1720-м годам, когда французский ученый и металлург Раф де Реомюр опубликовал первую техническую статью по этому типу железа. Для его изготовления металлурги сначала должны сделать белый чугун. Белое железо — это тип очень твердого, но очень хрупкого железа, полученного путем плавления стали и чугуна вместе в воздушной печи.
Чугун не является чистым железом. На самом деле это смесь железной руды, древесного угля и известняка, сплавленных вместе под сильным давлением. Он охлаждается и превращается в материал с высоким содержанием углеродистого железа. Высокий процент углерода делает чугун хрупким, поэтому его не используют без дополнительной обработки.
Отливки из белого чугуна превращаются в ковкий чугун в процессе, который называется отжиг. Отливки плавятся, а затем выдерживаются при контролируемой температуре в течение установленного периода времени. Затем им дают очень медленно остыть в течение примерно 24 часов. Контролируемое охлаждение изменяет химическую структуру металла, позволяя ему сохранять прочность, не оставаясь при этом хрупким.
Различия в скорости и температуре охлаждения могут привести к получению двух разных типов ковкого чугуна. Белая сердцевина железа светлее, чем черносердечная. Он также отличается химическим составом. Whiteheart имеет поверхность из чистого феррита с сердцевиной из перлита, темперуглерода и феррита, тогда как Blackheart состоит в основном из феррита. Перлитный ковкий чугун представляет собой разновидность черносердного железа, в состав которого входит перлит, представляющий собой смесь феррита и цеметита.
Международная организация по стандартизации опубликовала систему классификации белого и черносердного ковкого железа, известную как ISO 5922-2005. Первый символ — это буква, указывающая, является ли чугун белосердечным, черносердечным или перлитным. Следующие два числа указывают предел прочности железа на растяжение. Прочность на растяжение показывает, насколько образец может быть растянут до того, как он существенно деформируется. Последние две цифры в обозначении указывают на минимальное удлинение или пластичность образца железа.
