Что такое битум, способы получения

Что такое битум, способы получения.

Би́тумы — твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битумы нерастворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95—1,50 г/см3.

Классификация

Природные битумы — полезные ископаемые органического происхождения с первичной углеводородной основой. К ним относятся естественные производные нефти, образующиеся при нарушении консервации её залежей в результате химического и биохимического окисления. По составу, зависящему от состава исходных нефтей и условий их преобразования, условно подразделяются на несколько классов: мальты, асфальты, асфальтены, кериты и антраксолиты. Добычу проводят главным образом карьерным или шахтным способом (Битуминозные пески).

Искусственные (технические) битумы — это остаточные продукты переработки нефти, каменного угля и сланцев. По составу сходны с природными битумами.

.      По происхождению: 
• Битумы природные — твердые органические вещества или вязкие жидкости темно-коричневого или черного цвета, которые образовались в процессе естественной окислительной полимеризации нефти. Редко встречаются в чистом виде, чаще в осадочных горных породах. 
• Битумы нефтяные (искусственные) — получают путем переработки нефтяного сырья. 

2.      По типу сырья: 
• Битумы торфяные — выделяются из торфа при помощи органических растворителей и их смесей.  
• Битумы угольные — получаются из некоторых видов угля также при помощи органических растворителей. В дальнейшем из угольного битума выделяют воск и смолы для производства клеев и лакокрасочных материалов. 
• Битумы нефтяные делятся так: 
- битумы остаточные (продукт атмосферно-вакуумной перегонки нефти);  
- битумы окисленные (получены путем окисления нефтяных остатков); 
- битумы компаундированные (получены путем смешения нефтяных остатков). 

3.      По назначению: 
• Битумы дорожные — используются для производства асфальтобетонных смесей, дорожных мастик и битумных эмульсий.  
• Битумы кровельные — делятся на пропиточные и покровные. Пропиточные битумы используются для гидроизоляции покрытий и других конструкций. Покровные битумы применяются для производства материалов для крыш (битумная черепица, рубероид, пергамин). 
• Битумы изоляционные — используются для гидроизоляции материалов (металлоизол, гидроизол, стеклоизол, битумная мастика). 

Для битумов характерны такие физические свойства, как атмосферостойкость, гидрофобность, повышенная деформативность, растворимость в органических растворителях, размягчение при нагревании. Важным химическим свойством битумных материалов является их устойчивость к воздействию агрессивной среды, они устойчивы к действию щелочей.  
Все эти свойства и обусловили применение битумов в производстве антикоррозионных, гидроизоляционных и кровельных материалов, мазута и смазочных масел. Также, битум нашел широкое применение в дорожном и гидротехническом строительстве. Битум хорошо совмещается с резиной и полимерами, что способствовало значительному расширению области применения, а также существенному улучшению качества органических вяжущих веществ в соответствии с запросами современного строительства.

Способы получения битума:

Изобретение относится к области нефтепереработки. Способ включает вакуумную перегонку мазута при остаточном давлении верха колонны 20-30 мм рт.ст. с получением утяжеленного гудрона. Затем разделяют полученный утяжеленный гудрон на два потока, окисляют часть потока кислородом воздуха при температуре 220-230°C с получением продукта, характеризующегося глубиной проникания иглы при 25°C 35-45·0,1 мм. Далее компаундируют окисленный продукт со второй частью утяжеленного гудрона в соотношении от 90:10 до 70:30 до получения продукта с глубиной проникания иглы при 25°C 40-200·0,1 мм. Полученный битум обладает повышенными эксплуатационными характеристиками, в частности, повышенной температурой хрупкости после прогрева, которая характеризует морозоустойчивость асфальтобетонной смеси, и повышенной растяжимостью после прогрева, которая обеспечивает прочность и водостойкость асфальтобетонной смеси.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения битума. Наиболее широко распространенным способом получения битума является процесс окисления тяжелых остатков нефтепереработки. Качество получаемого битума определяется природой и соотношением компонентов тяжелого остатка, которые зависят от состава исходной нефти, условий процесса ректификационного ее разделения на дистиллятные фракции и тяжелый остаток, условий окисления последнего, а также объема и природы углеводородных добавок, вводимых как в окисляемое сырье, так и в окисленный продукт.

Известен способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона, смешение утяжеленного гудрона с модифицирующими добавками и окисление подготовленного гудрона кислородом воздуха при повышенной температуре с получением целевого продукта. При этом при вакуумной перегонке мазута получают утяжеленный гудрон с содержанием парафиновых углеводородов не более 2% мас. и парафино-нафтеновых углеводородов не менее 20% мас. и окислению подвергают 80-90% подготовленного гудрона при температуре 240-270°C. Оставшееся количество подготовленного гудрона вводят в целевой продукт. В качестве модифицирующих добавок используют концентраты полициклических ароматических углеводородов, являющихся продуктами переработки нефти (Пат. РФ 2235109, C10C 3/04, опубл. 27.08.2004).

Недостатком данного способа является, во-первых, то обстоятельство, что для получения утяжеленного гудрона подходит не любой мазут, а лишь такой, который может обеспечить при его вакуумной перегонке содержание парафиновых углеводородов не более 2% мас., а парафино-нафтеновых - не менее 20% мас. Получение такого гудрона представляет собой весьма сложную техническую задачу, поскольку требует, во-первых, проведения детального структурно-группового состава исходного мазута, затем, в соответствии с результатами этого анализа, выбор технологических параметров процесса вакуумной ректификации, а затем вновь анализ структурно-группового состава утяжеленного гудрона. Если еще учесть отсутствие твердо установленных зависимостей между технологическими параметрами процесса вакуумной ректификации и изменением структурно-группового состава в ходе ее проведения, то становится понятным, что предлагаемый в аналоге процесс весьма трудноуправляем и не может обеспечить стабильного качества получаемых продуктов. Другим недостатком известного способа является то, что получаемые согласно ему продукты обладают недостаточной стабильностью при старении, которая характеризуется показателями после прогрева (5 часов, 163°C), а именно эти показатели в конечном счете определяют качество дорожного покрытия и являются вследствие этого особо важными. Причина этого заключается в том, что окисление подготовленного гудрона проводится согласно аналогу до получения продуктов с неоптимальным уровнем пенетрации при 25°C 56-110·0,1 мм. Кроме того, согласно примерам аналога, 2 из 4 марок битума (БДД 90/130 и БДД 40/60) получены окислением подготовленного гудрона без последующего компаундирования с ним, что не позволяет обеспечить высокий уровень качества битума, особенно в части стабильности при старении (т.е. долговечность). Еще одной причиной этого является то обстоятельство, что согласно аналогу не регламентируется давление в колонне вакуумной ректификации, что приводит к образованию значительных количеств карбенов и карбоидов за счет протекания неуправляемых термических процессов, ухудшающих качество битума. Согласно предложенному способу, контроль за составом гудрона осуществляется лишь по трем показателям: содержанию парафинов, парафино-нафтенов и полициклических ароматических углеводородов, что в сумме составляет лишь около 40% от массы гудрона, и что явно недостаточно для контроля за сырьем окисления.

Наиболее близким (прототип) к заявляемому техническому решению является способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона при остаточном давлении верха колонны 30-50 мм рт.ст., смешение полученного утяжеленного гудрона с сырьевыми органическими добавками, представляющими собой продукты переработки нефти, в соотношении от 80:20 до 98:2, окисление полученной смеси кислородом воздуха при температуре 230-270°C до получения продукта, характеризующегося глубиной проникания иглы при 25°C 35-45·0,1 мм. Затем окисленный продукт компаундируется со смесью утяжеленного гудрона и сырьевой органической добавки, которая именуется подготовленным гудроном, в соотношении от 80:20 до 90:10 до получения продукта с глубиной проникания иглы при 25°C 50-200·0,1 мм. (Пат. РФ 2276181, C10C 3/04 опубл.10.05.2006, Бюл. №13).

Недостатком данного способа является то обстоятельство, что в составе товарного битума по предлагаемой технологии невозможно обеспечить оптимальное содержание ароматических углеводородов. Дело в том, что ароматические углеводороды, входящие в состав сырья окисления, являются весьма реакционноспособными веществами и активно окисляются в окислительной колонне. В потоке же подготовленного гудрона, поступающего на компаундирование с продуктом окисления для получения товарного битума, содержится лишь около 30% мас. ароматических углеводородов, в связи с чем с компаундирующим потоком неизбежно введение в состав битума нецелевых компонентов, снижающих качество товарного продукта.

Задачей изобретения является разработка способа получения битума, отличающегося повышенными эксплуатационными характеристиками, в особенности, после старения, использования мазутов любого структурно-группового состава и повышения эффективности воздействия условий процесса на качество получаемого битума.

Для решения поставленной задачи предлагается способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона при остаточном давлении верха колонны 20-30 мм рт.ст., разделение полученного утяжеленного гудрона на два потока, первый из которых поступает в колонну окисления, а второй смешивается с полученным в этой колонне окисленным гудроном с образованием товарного битума. Массовое соотношение окисленного продукта и утяжеленного гудрона варьируется от 90:10 до 70:30 до получения продукта с глубиной проникания иглы при 25°C 40-200·0,1 мм в зависимости от марки товарного битума. Таким образом оказывается возможным из одного и того же утяжеленного гудрона получать битумы всех возможных марок. Температура окисления поддерживается на уровне 220-230°C. Окисление производят до получения продукта, характеризующегося глубиной проникания иглы при 25°C 35-45·0,1 мм.

Отличие заявляемого технического решения от известного заключается, во-первых, в том, что на смешение с окисленным в колонне продуктом направляется не подготовленный гудрон, представляющий собой смесь гудрона с углеводородной добавкой, а утяжеленный гудрон в необходимом массовом соотношении к окисленному гудрону. Во-вторых, для каждой марки товарного битума регламентируется соотношение гудрона, поступающего на окисление, к гудрону, поступающему на смешение с окисленным гудроном, что повышает возможности эффективного регулирования качества получаемого битума.

Это позволяет, независимо от структурно-группового состава исходного мазута после компаундирования окисленного продукта с утяжеленным гудроном в массовом соотношении от 90:10 до 70:30 до получения продукта с глубиной проникания иглы при 25°C 40-200·0,1 мм гарантированно получать товарный битум с улучшенной растяжимостью и повышенными показателями качества после старения. Регламентация соотношения потоков, направляемых на окисление и на смешение с окисленным гудроном, позволяет получить товарный продукт с необходимым уровнем пенетрации для каждой марки битума. Это обеспечивает высокую управляемость процесса и стабильность качества битума. Весьма важным представляется соблюдение такого технологического параметра, как остаточное давление верха вакуумной колонны, равное 20-30 мм рт.ст. Более низкое по сравнению с прототипом остаточное давление дает возможность получить из мазута дополнительное количество вакуумного газойля - ценного сырья каталитического крекинга, и позволяет получить гудрон с условной вязкостью при 80°C ВУ80 70-80с, в то время, как при остаточном давлении верха вакуумной колонны, равном 30-50 мм рт.ст. получается гудрон с BУ80 30-70с. Другое отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в том, что процесс окисления производится при более низкой температуре 220-230°C по сравнению с 230-270°C по прототипу. Это оказывается возможным, поскольку в гудроне с ВУ80 70-80с содержится в 1,3 раза больше асфальтенов и тяжелых полициклических ароматических соединений, для образования которых и требуется высокая температура при окислении низковязких гудронов. Таким образом, значительная часть компонентов, обычно образующихся в процессе окисления и обеспечивающих высокую растяжимость, уже содержится в исходном гудроне. С другой стороны, в гудроне с BУ80 70-80с содержится на 20% меньше парафино-нафтеновых углеводородов, снижающих растяжимость. Кроме того, скорость окисления гудронов с ВУ80 70-80с в 2-2,5 раза выше, чем скорость окисления гудронов BУ80 30-70с. Все это позволяет снизить температуру окисления до 220-230°С. Это приводит как к снижению энергозатрат, так и обеспечивает более высокое содержание ароматических углеводородов, поскольку они наиболее активно (обычно с конверсией до 60%) вступают в реакцию окисления. Тот факт, что они в достаточном количестве содержатся в окисленном гудроне, делает возможным исключить стадию введения высокоароматизированных продуктов в окисленный гудрон и, тем самым, существенно упростить процесс.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами (Таблица).

Примеры 1-4 осуществляются в условиях согласно прототипу.

Пример 5. Мазут, полученный при переработке западно-сибирских нефтей, нагревают в трубчатой печи до 400°C и подвергают вакуумной перегонке при остаточном давлении 20 мм рт.ст. Отобранный из куба колонны утяжеленный гудрон обладает следующими физико-химическими характеристиками:

Полученный утяжеленный гудрон поступает в окислительную колонну, где происходит процесс окисления в следующих условиях:

1. Температура, °C

2. Расход, м3/час

3. Выход битума на сырье, % мас. 99

4. Время пребывания массы  в окислительной колонне 1,0 час.

Получаемый после окисления продукт имеет следующие характеристики:

Окисленный продукт компаундируется многократной циркуляцией при температуре 100-150°C. Массовое соотношение окисленный продукт:утяжеленный гудрон равно 90:10. Получаемый битум имеет показатели качества, приведенные в таблице.

Примеры 6-12: способ осуществляют при технологических параметрах, аналогичных примеру 5. Условия получения битума и качество товарного продукта приведены в таблице. Примеры 5-12 позволяют получать улучшенные битумы, превосходящие по качеству битумы, полученные по способу согласно прототипу. В первую очередь, это касается таких показателей, как качество битума марки БНД 60/90 по растяжимости при 25°C после прогрева.

Величина растяжимости является важным показателем качества битума, характеризующим его пластичность. Незначительное изменение величины этого показателя после прогрева также очень важно, так как свидетельствует о сохранении пластических свойств битума в процессе старения. Небольшое изменение температуры размягчения (Тразм.) после прогрева означает, что текучесть битумов после температурного воздействия практически не изменяется.

Примеры по предлагаемому изобретению имеют лучшие показатели в сравнении с прототипом не только по остаточной пенетрации, но и по температуре хрупкости после прогрева, которая характеризует морозоустойчивость асфальтобетонной смеси и по растяжимости после прогрева, которая обеспечивает прочность и водостойкость асфальтобетонной смеси.

Эксперименты, приведенные в примерах 13-14 проведены в неоптимальных условиях.

При повышении остаточного давления в вакуумной колонне снижается условная вязкость утяжеленного гудрона. Как отмечалось выше, скорость окисления менее вязких гудронов снижается в несколько раз. В низковязком гудроне в избыточном количестве присутствуют парафино-нафтеновые соединения. В случае превышения остаточного давления в вакуумной колонне свыше 30 мм рт.ст. невозможно получить вакуумный гудрон с условной вязкостью ВУ80 выше 70с, содержание ароматических соединений в котором достигало бы 35% мас., а содержание парафино-нафтеновых углеводородов не превышало бы 20% мас. (в этом случае их взаимное массовое соотношение равно 1,75 к 1,0). Экспериментально установлено, что понижение этого соотношения в гудроне менее 1,7 приводит после его окисления к получению битума марки 40/60 с растяжимостью при 25°C менее 100 см, то есть не соответствующего стандарту. Изменение температуры размягчения (Тразм.) после прогрева также оказывалось слишком высоким. В связи с тем, что ароматические углеводороды являются наиболее окисляемыми углеводородами, а их присутствие является необходимым для обеспечения функциональных свойств битума превышение остаточного давления в вакуумной колонне свыше 30 мм рт.ст. недопустимо. Обеспечение в указанных условиях достаточного содержания ароматических углеводородов позволяет снизить температуру окисления до 220-230°C. Ароматические углеводороды, являясь, как известно, наиболее легко окисляемыми углеводородными компонентами, в условиях более мягкого процесса окисления будут вступать в реакцию с наименьшей степенью превращения. Снижение остаточного давления ниже 20 мм рт.ст. нецелесообразно в связи с увеличением энергозатрат на создание вакуума.

Другим важным параметром, обеспечивающим получение качественного битума, является величина температуры в окислительной колонне. Превышение величины температуры свыше 230°C при условии, что окислению подвергается утяжеленный гудрон с условной вязкостью BУ80 выше 70с, полученный при величине остаточного давления в вакуумной колонне не свыше 30 мм рт.ст., приводит к увеличенной по сравнению с оптимальной величине степени превращения ароматических углеводородов как наиболее легко окисляемых. Как уже отмечалось ранее, окисленный битум марки 40/60 с недостаточным содержанием ароматических углеводородов обладает растяжимостью при 25°C менее 100 см, то есть не соответствует стандарту. Изменение температуры размягчения (Тразм.) после прогрева также оказывалось слишком высоким.

Снижение температуры в окислительной колонне ниже 220°C при условии, что окислению подвергается утяжеленный гудрон с условной вязкостью ВУ80 выше 70 с, полученный при величине остаточного давления в вакуумной колонне не свыше 30 мм рт.ст., приводит к увеличенной по сравнению с оптимальной величине массового соотношения ароматических соединений и парафино-нафтеновых углеводородов. Дело в том, что превышение этого соотношения выше 1,7 к 1,0 хотя и сопровождается увеличением растяжимости, но при этом повышает температуру хрупкости до неприемлемо высокого уровня.

При повышении массовой доли окисленного продукта по отношению к утяжеленному гудрону выше 90:10 (пример 13) величина глубины проникания иглы понижается до 38-0,1 мм, по этому параметру продукт не соответствует нормам ГОСТа (не менее 40·0,1 мм). Напротив, при понижении массовой доли окисленного продукта по отношению к утяжеленному гудрону очистки масел ниже 70:30 (пример 14) величина глубины проникания иглы повышается до 217. В результате по этому параметру продукт не соответствует нормам ГОСТа (не более 200·0,1 мм).

Способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона, окисление последнего с получением продукта, характеризующегося глубиной проникания иглы при 25°C 35-45·0,1 мм, отличающийся тем, что вакуумную перегонку мазута производят при остаточном давлении верха колонны 20-30 мм рт.ст. с дальнейшим разделением полученного утяжеленного гудрона на два потока, окисление части потока кислородом воздуха производят при температуре 220-230°C, компаундирование окисленного продукта со второй частью утяжеленного гудрона проводят в соотношении от 90:10 до 70:30 до получения продукта с глубиной проникания иглы при 25°C 40-200·0,1 мм.

Чугун: виды, свойства, применение.

Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в чугуне не менее 2,14% (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний): меньше — сталь. Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

Виды чугунов.

 Бе́лый чугу́н - вид чугуна, в котором углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск. В структуре такого чугуна отсутствуют видимые включения графита и лишь незначительная его часть (0,03-0,30%) обнаруживается тонкими методами химического анализа или визуально при больших увеличениях. Основная металлическая масса белого чугуна состоит из цементитной эвтектики, вторичного и эвтектоидного цементита, а легированного белого чугуна - из сложных карбидов и легированного феррита.

Физико-механические свойства

Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, относительной жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Наличие в части их сечения структуры, отличной от структуры белого чугуна, понижает эти свойства. Прочность белого чугуна снижается с увеличением содержания в нём углерода, а следовательно, и карбидов. Твёрдость белого чугуна возрастает с ростом доли карбидов в его структуре, а следовательно, и с увеличением содержания углерода.

Наивысшую твёрдость имеет белый чугун с мартенситной структурой основной металлической массы. Коагуляция карбидов резко снижает твёрдость чугуна.

При растворении в карбиде железа примесей и образовании сложных карбидов твёрдость их и белого чугуна повышается. По интенсивности влияния на твёрдость белого чугуна основные и легирующие элементы располагаются в следующей последовательности, начиная с углерода, определяющего количество карбидов и интенсивнее иных элементов увеличивающего твёрдость чугуна.

C - никель - P - Mn - Cr - Mo - V - Si - Al - Cu - Ti - S.

Действие никеля и марганца, а отчасти хрома и молибдена, обуславливается их влиянием на образование мартенситно - карбидной структуры и содержание их в количествах, соответствующих содержанию в чугуне углерода, обеспечивает максимальную твёрдость белого чугуна.

Особо высокий твёрдостью НВ 800-850 обладает чугун с содержанием 0,7-1,8% бора. Белый чугун является весьма ценным материалом для деталей, работающих в условиях амортизации при очень высоких удельных давлениях и преимущественно без смазки.

Прямая зависимость между износостойкостью и твёрдостью отсутствует; твёрдость не определяет износостойкость, но должна учитываться в совокупности со структурой чугуна. Лучшей износостойкостью обладает белый чугун с тонким строением основной металлической массы, в которой в виде отдельных мелких и равномерно распределённых включений или в виде тонкой сетки расположены карбиды, фосфиды и пр.

Структура основной металлической массы определяет и специальные свойства легированного чугуна - его коррозионную стойкость, жаропрочность, электросопротивление.

В зависимости от состава и концентрации легирующих элементов, основная металлическая масса легированного белого чугуна может быть карбидо - аустенитной, карбидо - перлитной и, помимо этого, содержать легированный феррит.

Основным легирующим элементом при этом является хром, связывающий углерод в карбиды хрома и сложные карбиды хрома и железа.

Твёрдые растворы этих карбидов обладают высоким электродным потенциалом, близким к потенциалу второй структурной составляющей основной металлической массы чугуна - хромистого феррита, а возникающие защитные окисные плёнки определяют повышенную коррозионную стойкость высокохромистого белого чугуна.

В присутствии хрома как дополнительного компонента существенно повышается температурная стойкость карбидов в связи со значительным замедлением диффузионных процессов при комплексном легировании.

Эти характерные особенности легированного белого чугуна определили области его использования в зависимости от структуры в качестве нержавеющего и магнитного чугуна и чугуна с высоким электросопротивлением.

Чугун серый — сплав железа с графитом, который присутствует в виде пластинчатого или волокнистого графита.

Чугун (Cast iron) - это

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Кроме углерода, серый чугун всегда содержит в себе другие элементы. Важнейшие из них это кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8 %, кремния 1-4 % и марганца до 1,4 %.

Ко́вкий чугу́н — условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Используется длительный отжиг, в результате которого происходит распад цементита с образованием графита, то есть процесс графитизации, и поэтому такой отжиг называют графитизирующим.

Ковкий чугун, как и серый, состоит из сталистой основы и содержит углерод в виде графита, однако графитовые включения в ковком чугуне иные, чем в обычном сером чугуне. Разница в том, что включения графита в ковком чугуне расположены в форме хлопьев, которые получаются при отжиге, и изолированны друг от друга, в результате чего металлическая основа менее разобщена, и чугун обладает некоторой вязкостью и пластичностью. Из-за своей хлопьевидной формы и способа получения (отжиг) графит в ковком чугуне часто называют углеродом отжига.

По составу белый чугун, подвергающийся отжигу на ковкий чугун, является доэвтектическим и имеет структуру ледебурит + цементит (вторичный) + перлит. Для получения структуры феррит + углерод отжига в процессе отжига должен быть разложен цементит ледебурита, вторичный цементит и цементит эвтектоидный, то есть входящий в перлит. Разложение цементита ледебурита и цементита вторичного (частично) происходит на первой стадии графитизации, которую проводят при температуре выше критической (950—1000 °С); разложение эвтектоидного цементита происходит на второй стадии графитизации, которую проводят путём выдержки при температуре ниже критической (740—720 °С), или при медленном охлаждении в интервале критических температур (760—720 °С).

Высокопрочный чугун — чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы.

Графит сфероидальной формы имеет меньшее отношение его поверхности к объему, что определяет наибольшую сплошность металлической основы, а, следовательно, и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным (сфероидальным) графитом такая же, как и в обычном сером чугуне, то есть, в зависимости от химического состава чугуна, скорости охлаждения (толщины стенки отливки) могут быть получены чугуны со следующей структурой: феррит + шаровидный графит (ферритный высокопрочный чугун), феррит + перлит + шаровидный графит (феррито-перлитный высокопрочный чугун), перлит + шаровидный графит (перлитный высокопрочный чугун).

Наиболее часто применяется для изготовления предметов торговли ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы). Предмета торговли и трубы из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.

Половинчатый чугун

В половинчатом чугуне часть углерода (более 0,8 %) содержится в виде цементита. Структурные составляющие такого чугуна — перлит, ледебурит и пластинчатый графит.

Классификация и свойства чугуна.

В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2,14-4,3 % углерода), эвтектическим (4,3 %) или заэвтектическим (4,3-6,67 %). Состав сплава влияет на структуру материала.

В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают: белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуны с вермикулярным графитом. В белом чугуне углерод присутствует в виде цементита, в сером — в основном в виде графита.