МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

В.А. Стуканов

Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации
в качестве учебного пособия для студентов учреждений среднего
профессионального образования, обучающихся  
по специальности 23.02.03 «Техническое обслуживание
и ремонт автомобильного транспорта»

Учебное пособие

Москва 
ИД «ФОРУМ» — ИНФРА-М
2017

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 669(075.32)
ббК 30.3я723
 
с88

стуканов В.А.
С88 
 
Материаловедение : учеб. пособие / В.А. Стуканов. — М. :  
ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2017. — 368 с. — (Профессиональное об-
разование).

ISBN 978-5-8199-0352-0 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-003270-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-100411-1 (ИНФРА-М, online)

В учебном пособии рассматриваются материалы, применяемые в машино-
строении, основы производства черных и цветных металлов, процессы фор-
мирования структуры материалов, литейное производство, а также различные 
способы обработки изделий из металлов. Материал соответствует программе 
учебной дисциплины «Материаловедение».
Книга предназначена для преподавателей и студентов средних учебных 
заведений, изучающих специальность 23.02.03 «Техническое обслуживание  
и ремонт автомобильного транспорта».

УДК 669(075.32)
ББК 30.3я723

Р е ц е н з е н т ы:
Л.П. Цветков – преподаватель Воронежского электромеханиче-
ского колледжа железнодорожного транспорта;
И.С. Туревский – академик, преподаватель Отраслевого автомо-
бильного колледжа Мосавтотранса, действительный член Академии 
изобретательства РАЕН

ISBN 978-5-8199-0352-0 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-003270-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-100411-1 (ИНФРА-М, online)

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

© Стуканов В.А., 2015
© ИД «ФОРУМ»: «ИНФРА-М», 
2015

Ââåäåíèå

Ìàòåðèàëîâåäåíèå — îñíîâîïîëàãàþùàÿ äèñöèïëèíà ìàøè-
íîñòðîèòåëüíûõ ñïåöèàëüíîñòåé. Ìàòåðèàëû è ñïîñîáû èõ îáðà-
áîòêè ÿâëÿþòñÿ îñíîâîé ñîâðåìåííîãî ïðîèçâîäñòâà è âî ìíîãîì
îïðåäåëÿþò íàó÷íî-òåõíè÷åñêèé óðîâåíü ñòðàíû è åå ýêîíîìè÷å-
ñêèé ïîòåíöèàë. Ñîçäàíèå è ïðîèçâîäñòâî êîíêóðåíòîñïîñîáíîé
ïðîäóêöèè íåâîçìîæíî áåç çíàíèé íîâåéøèõ ðàçðàáîòîê â îá-
ëàñòè ìàòåðèàëîâåäåíèÿ, îñîáåííî â àâòîìîáèëåñòðîåíèè.
Ïðîèçâîäñòâî ìàòåðèàëîâ ñ ðàçëè÷íûìè ñâîéñòâàìè ðàñøè-
ðÿåò ñïåêòð èõ ïðèìåíåíèÿ. Ðàçíîîáðàçèå ñâîéñòâ ìàòåðèàëîâ
îáóñëîâëåíî ðàçëè÷íûìè îñîáåííîñòÿìè èõ âíóòðåííåãî ñòðîå-
íèÿ. Ïîýòîìó ìàòåðèàëîâåäåíèå èçó÷àåò ñòðîåíèå ðàçëè÷íûõ ìà-
òåðèàëîâ â òåñíîé ñâÿçè ñ èõ ñâîéñòâàìè, êîòîðûå ìîæíî ðàçäå-
ëèòü íà ôèçè÷åñêèå è ìåõàíè÷åñêèå, îïðåäåëÿþùèå òåõíîëîãè-
÷åñêèå è ýêñïëóàòàöèîííûå.
Òàêîé ïîêàçàòåëü ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ, êàê ïðî÷íîñòü, çà-
íèìàåò îñîáîå ìåñòî, òàê êàê îò íåãî çàâèñèò íåðàçðóøàåìîñòü
èçäåëèé ïîä âîçäåéñòâèåì ýêñïëóàòàöèîííûõ íàãðóçîê. Ýòîò
ïîêàçàòåëü ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûì â âûáîðå êîíñòðóêöèîííûõ ìàòå-
ðèàëîâ äëÿ äåòàëåé ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ è äëÿ îáåñïå÷åíèÿ
íàäåæíîñòè è äîëãîâå÷íîñòè èçäåëèé. Ó÷åíèå î ïðî÷íîñòè è
ðàçðóøåíèè ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç âàæíåéøèõ ñîñòàâíûõ ÷àñòåé
ìàòåðèàëîâåäåíèÿ.
 ìàøèíîñòðîåíèè îñíîâíûìè ìàòåðèàëàìè ÿâëÿþòñÿ ìåòàë-
ëû è èõ ñïëàâû. Áîëüøîé âêëàä â ðàçâèòèå ìåòàëëîâåäåíèÿ âíå-
ñëè ðîññèéñêèå ó÷åíûå Ï. Ï. Àíîñîâ, Ä. Ê. ×åðíîâ, Í. Ñ. Êóðíà-
êîâ, À. Ï. Ãóëÿåâ.
 íàñòîÿùåì ó÷åáíîì ïîñîáèè ðàññìîòðåíû îñíîâû ïðîèç-
âîäñòâà ÷åðíûõ è öâåòíûõ ìåòàëëîâ, ëèòåéíîå ïðîèçâîäñòâî, çà-
êîíîìåðíîñòè ôîðìèðîâàíèÿ ñòðóêòóðû ìàòåðèàëîâ, ñïîñîáû
îáðàáîòêè ìåòàëëîâ. Âñå ýòî áóäåò ïîëåçíî äëÿ óñïåøíîãî èçó÷å-
íèÿ òàêèõ ñïåöèàëüíûõ äèñöèïëèí, êàê «Àâòîìîáèëè» è «Ðå-
ìîíò àâòîìîáèëåé è äâèãàòåëåé».

1.
ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÎ ×ÅÐÍÛÕ
È ÖÂÅÒÍÛÕ ÌÅÒÀËËÎÂ

Íà àâòîìîáèëüíîì òðàíñïîðòå íàèáîëåå øèðîêîå ïðèìåíå-
íèå ïîëó÷èëè ìåòàëëû, íåñìîòðÿ íà òî ÷òî â ïîñëåäíåå âðåìÿ
íàìåòèëàñü òåíäåíöèÿ çàìåíû ìåòàëëîâ íà ïîëèìåðíûå è êîì-
ïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû, ìåòàëëû îñòàþòñÿ îñíîâíûìè êîíñò-
ðóêöèîííûìè ìàòåðèàëàìè.
Ìåòàëëû îòëè÷àþòñÿ ìåæäó ñîáîé ñòðîåíèåì è ñâîéñòâàìè,
òåì íå ìåíåå èõ ìîæíî îáúåäèíèòü â ãðóïïû (êëàññèôèöèðîâàòü)
ïî ñëåäóþùèì îáúåäèíÿþùèì èõ ïðèçíàêàì:
 ïî íàëè÷èþ è îòñóòñòâèþ æåëåçà è ñïëàâîâ íà åãî îñíîâå:
÷åðíûå; öâåòíûå;
 ïî õèìè÷åñêèì è ôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì: ëåãêèå; òÿæåëûå;
òóãîïëàâêèå;
áëàãîðîäíûå;
ðàäèîàêòèâíûå;
ùåëî÷íîçå-
ìåëüíûå;
 ïî õàðàêòåðó çàëåãàíèÿ â çåìíîé êîðå: ðåäêîçåìåëüíûå;
ðàññåÿííûå; ðåäêèå;
 ïî òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ: íèçêîïëàâêèå (1000 C); âûñî-
êîïëàâêèå (1000—2000 C); òóãîïëàâêèå (2000 C).
Ïðèâåäåííàÿ êëàññèôèêàöèÿ óñëîâíà, ìíîãèå ìåòàëëû ìîãóò
áûòü îòíåñåíû ê ðàçíûì ãðóïïàì îäíîâðåìåííî.
×åðíûå ìåòàëëû èìåþò òåìíî-ñåðûé öâåò. Ê íèì îòíîñÿòñÿ
æåëåçî è ñïëàâû íà åãî îñíîâå (ñòàëü è ÷óãóí). ×åðíûå ìåòàëëû
îáëàäàþò ïîëèôîðìèçìîì — ñïîñîáíîñòüþ èçìåíÿòü ñòðîåíèå
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ïðè íàãðåâàíèè äî îïðåäåëåííûõ òåì-
ïåðàòóð.
Öâåòíûå ìåòàëëû â îñíîâíîì èìåþò êðàñíûé, æåëòûé èëè
áåëûé öâåò, äëÿ áîëüøèíñòâà èç íèõ õàðàêòåðíî îòñóòñòâèå ïî-
ëèôîðìèçìà.
Ê æåëåçíûì ñïëàâàì îòíîñÿòñÿ ñïëàâû ñ ïðåîáëàäàíèåì æå-
ëåçà (Fe), â èõ ñîñòàâ âõîäÿò êîáàëüò (Co), íèêåëü (Ni), ìàðãàíåö
(Mn).

Ê òóãîïëàâêèì ìåòàëëàì îòíîñÿòñÿ ìîëèáäåí (Mo), òàíòàë
(Ta), âîëüôðàì (W).
Ðåäêîçåìåëüíûå ìåòàëëû — ëàíòàí (La), öåðèé (Ce), íåîäèì
(Nd), ïðàçåîäèì (Pr).
Ëåãêèå ìåòàëëû — áåðèëëèé (Be), ìàãíèé (Mg), àëþìèíèé
(Al) — îòëè÷àþòñÿ ìàëîé ïëîòíîñòüþ.
Áëàãîðîäíûå è ïîëóáëàãîðîäíûå ìåòàëëû — ñåðåáðî (Ag),
çîëîòî (Au), ïëàòèíà (Pt), ìåäü (Cu), ïàëëàäèé (Pd), èðèäèé (Ir),
ðîäèé (Rh), îñìèé (Os), ðóòåíèé (Ru) — îáëàäàþò âûñîêîé óñ-
òîé÷èâîñòüþ ïðîòèâ êîððîçèè.
Ëåãêîïëàâêèå ìåòàëëû — öèíê (Zn), êàäìèé (Cd), ðòóòü (Hg),
îëîâî (Sn), ñâèíåö (Pb), âèñìóò (Bi), òàëëèé (Tl), ñóðüìà (Sb),
à òàêæå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû ñ îñëàáëåííûìè ìåòàëëè÷åñêèìè
ñâîéñòâàìè — ãàëëèé (Ga), ãåðìàíèé (Ge).
 ïðîìûøëåííîñòè øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ æåëåçî è åãî ñïëà-
âû, îñîáåííî ñïëàâû ñ óãëåðîäîì: ÷óãóí — ñïëàâ, ñîäåðæàùèé
áîëåå 2,14 % óãëåðîäà, ñòàëü —ìåíåå 2,14 % óãëåðîäà.
 çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà ñòàëü áûâàåò:
 âûñîêîóãëåðîäèñòîé — áîëåå 0,6 % óãëåðîäà;
 ñðåäíåóãëåðîäèñòîé — îò 0,25 äî 0,6 % óãëåðîäà;
 íèçêîóãëåðîäèñòîé — ìåíåå 0,25 % óãëåðîäà.

1.1. Ïðîèçâîäñòâî ÷óãóíà

×åðíàÿ ìåòàëëóðãèÿ âûïóñêàåò:
 ïåðåäåëüíûå ÷óãóíû — èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïåðåäåëêè â ñòàëü;
 ëèòåéíûå ÷óãóíû — äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ôàñîííûõ ÷óãóííûõ
îòëèâîê;
 æåëåçîðóäíûå ìåòàëëèçèðîâàííûå îêàòûøè — äëÿ âûïëàâ-
êè ñòàëè;
 ôåððîñïëàâû (ñïëàâû æåëåçà ñ ìàðãàíöåì, êðåìíèåì, òèòà-
íîì è äð.) — äëÿ ðàñêèñëåíèÿ è ëåãèðîâàíèÿ ñòàëåé;
 ñòàëüíûå ñëèòêè — äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñòàëüíîãî ïðîêàòà;
 ñòàëüíûå ñëèòêè — äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êðóïíûõ êîâàííûõ
äåòàëåé.
Èñõîäíûìè ìàòåðèàëàìè äëÿ ïîëó÷åíèÿ ÷óãóíà ÿâëÿþòñÿ æå-
ëåçíûå ðóäû, òâåðäîå òîïëèâî è ôëþñû, êîòîðûå ïîäâåðãàþòñÿ
ìåòàëëóðãè÷åñêîé ïåðåðàáîòêå â äîìåííûõ ïå÷àõ.

1.1. Ïðîèçâîäñòâî ÷óãóíà
5

Æåëåçíûå ðóäû ñîñòîÿò èç ñîåäèíåíèé, ñîäåðæàùèõ îêñèäû
æåëåçà (Få2Î3, 2Få2Î3  3Í2Î, Få3Î4, FåÑÎ3), ïóñòîé ïîðîäû,
âðåäíûõ ïðèìåñåé. Ê æåëåçíûì ðóäàì îòíîñÿòñÿ êðàñíûé, áó-
ðûé, ìàãíèòíûé è øïàòîâûé æåëåçíÿêè. Îíè ñîäåðæàò çíà÷è-
òåëüíîå êîëè÷åñòâî ñîåäèíåíèé æåëåçà è ñðàâíèòåëüíî ìàëî
ïóñòîé ïîðîäû, êîòîðàÿ íå âûçûâàåò áîëüøèõ îñëîæíåíèé ïðè
ìåòàëëóðãè÷åñêîé ïåðåðàáîòêå æåëåçíîé ðóäû, òàê êàê ïðè ïëàâ-
êå ïåðåõîäèò â øëàê è ëåãêî îòäåëÿåòñÿ. Â ñîñòàâå ïóñòîé ïîðî-
äû â ðóäàõ âñòðå÷àþòñÿ êàîëèí, êðåìíåçåì, äîëîìèò è ìàãíåçèò.
Âðåäíûìè ïðèìåñÿìè ÿâëÿþòñÿ ñåðà, ìûøüÿê è ôîñôîð.
Òâåðäîå òîïëèâî èñïîëüçóåòñÿ â äîìåííûõ ïå÷àõ äëÿ ðàñïëàâ-
ëåíèÿ æåëåçíîé ðóäû. Êàê ïðàâèëî èñïîëüçóþò êàìåííîóãîëüíûé
êîêñ (÷àñòè÷íî åãî çàìåíÿþò ïðèðîäíûì ãàçîì, ïûëåâèäíûì óãëåì,
ìàçóòîì), êîòîðûé îáåñïå÷èâàåò íàãðåâ ïå÷è è âîññòàíîâëåíèå
îêèñëîâ æåëåçà, êðåìíèÿ, ìàðãàíöà è äð. Êîêñ ïîëó÷àþò èç êîê-
ñóþùåãîñÿ
êàìåííîãî
óãëÿ
ïóòåì
íàãðåâà
äî
òåìïåðàòóðû
900—1050 C áåç äîñòóïà âîçäóõà. Ïðè ýòîì óãîëü íå èçìåëü÷àåò-
ñÿ, à ñïåêàåòñÿ â êóñêè.
Ôëþñû, íàïðèìåð èçâåñòíÿê (ÑàÑÎ3), ââîäÿò â äîìåííóþ
ïå÷ü äëÿ òîãî, ÷òîáû ñíèçèòü òåìïåðàòóðó ïëàâëåíèÿ ïóñòûõ ïî-
ðîä è îáðàçîâàòü æèäêî-òåêó÷èå øëàêè, êóäà ïåðåõîäÿò òàêæå
âðåäíûå ïðèìåñè ðóäû è êîêñà.
Äîáûòóþ èç íåäð çåìëè æåëåçíóþ ðóäó ïåðåä çàãðóçêîé â
ïå÷ü ïîäâåðãàþò ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêå è îáîãàùåíèþ.
Ïðåäâàðèòåëüíàÿ îáðàáîòêà çàêëþ÷àåòñÿ â äðîáëåíèè è ñîðòè-
ðîâêå ðóäû. Îáîãàùåíèå ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ïîâûøåíèÿ ñîäåðæà-
íèÿ æåëåçà è ñíèæåíèÿ âðåäíûõ ïðèìåñåé â ðóäå. Îáîãàùåíèå
ðóäû îñóùåñòâëÿþò ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè. ×àùå âñåãî ïðèìå-
íÿþò ìàãíèòíîå, ãðàâèòàöèîííîå è ôëîòàöèîííîå îáîãàùåíèÿ.
Ïðè ìàãíèòíîì ñïîñîáå èñïîëüçóþò ìàãíèòíûå ñåïàðàòîðû, â
êîòîðûõ ñîçäàåòñÿ ìàãíèòíîå ïîëå è ïðîèñõîäèò îòäåëåíèå íå-
ìàãíèòíûõ ÷àñòèö îò ìàãíèòíûõ, òàêèõ êàê, íàïðèìåð, Få3Î4.
Ãðàâèòàöèîííûé ñïîñîá îáîãàùåíèÿ îñíîâàí íà îòäåëåíèè ïðè-
ìåñåé âñëåäñòâèå ðàçëè÷íîé ïëîòíîñòè è ñêîðîñòè ïàäåíèÿ ìè-
íåðàëîâ â âîäíîé èëè âîçäóøíîé ñðåäå. Ïðè ôëîòàöèîííîì ñïî-
ñîáå èñïîëüçóåòñÿ òàêîé ôàêòîð, êàê ðàçëè÷íàÿ ñìà÷èâàåìîñòü
ïîâåðõíîñòåé ðàçëè÷íûõ êîìïîíåíòîâ æåëåçíûõ ðóä âîäîé, â ðå-
çóëüòàòå ÷åãî âîäà óíîñèò ëåãêèå ÷àñòèöû ïóñòîé ïîðîäû.
Ïîäãîòîâëåííûå ê ïëàâêå æåëåçíóþ ðóäó, òîïëèâî è ôëþñû
(âñå âìåñòå íàçûâàåòñÿ øèõòîé) çàãðóæàþò â äîìåííóþ ïå÷ü

6
1. Ïðîèçâîäñòâî ÷åðíûõ è öâåòíûõ ìåòàëëîâ

(ðèñ. 1.1) — âåðòèêàëüíóþ øàõòíóþ ïå÷ü âûñîòîé äî 35 ì, ïðî-
èçâîäÿùóþ â ñóòêè äî 12 òûñ. ò ÷óãóíà. Ïå÷ü óñòàíàâëèâàåòñÿ íà
áåòîííîì ôóíäàìåíòå, íà êîòîðîì (â öèëèíäðè÷åñêîì êîæóõå)
óëîæåíà êëàäêà èç îãíåóïîðíîãî êèðïè÷à, îáðàçóþùàÿ ëåùàäü.
 íèæíåé ÷àñòè ïå÷è — ãîðíå — èìåþòñÿ ÷óãóííûå 1 è øëàêî-
âûå ëåòêè, ÷åðåç êîòîðûå âûïóñêàþòñÿ ÷óãóí è øëàê, à òàêæå
ôóðìåííûå ïðèáîðû, ÷åðåç êîòîðûå îñóùåñòâëÿåòñÿ äóòüå (ïîäà-
÷à âîçäóõà). Íàä ãîðíîì ðàñïîëîæåíû çàïëå÷èêè, ñîåäèíåííûå ñ
ðàñïàðîì ñàìîé øèðîêîé ÷àñòüþ ïå÷è. Ðàñïàð ïåðåõîäèò â ñó-
æàþùóþñÿ êâåðõó øàõòó, êîòîðàÿ çàêàí÷èâàåòñÿ öèëèíäðè÷å-
ñêèì êîëîøíèêîì. Ðàññòîÿíèå îò óðîâíÿ ÷óãóííîé ëåòêè äî âåð-
õà êîëîøíèêà íàçûâàåòñÿ ïîëåçíîé âûñîòîé äîìåííîé ïå÷è.
Äîìåííàÿ ïëàâêà çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçäåëüíîé çàãðóçêå â êî-
ëîøíèê øèõòû è åå íàãðåâàíèè âñëåäñòâèå ãîðåíèÿ êîêñà. Îïóñ-
êàÿñü âíèç, øèõòà ïîñòåïåííî íàãðåâàåòñÿ è ïîñòóïàåò â ãîðí â
ðàñêàëåííîì ñîñòîÿíèè, ãäå, ñîåäèíÿÿñü ñ êèñëîðîäîì âäóâàå-
ìîãî âîçäóõà, èíòåíñèâíî ãîðèò, âûäåëÿÿ óãëåêèñëûé ãàç. Â ðå-
çóëüòàòå â ãîðíå îáðàçóþòñÿ ÷óãóí è øëàê.
Ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå â äîìåííîé ïå÷è, ñëîæíû è ìíîãî-
îáðàçíû. Âîññòàíîâëåíèå æåëåçà èç åãî îêñèäîâ ïðîòåêàåò â íå-
ñêîëüêî ñòàäèé: Fe2Î3  Fe3Î4  FeÎ  Fe.

1.1. Ïðîèçâîäñòâî ÷óãóíà
7

Ðèñ. 1.1. Óñòðîéñòâî äîìåííîé ïå÷è: 1 — ë¸òêà äëÿ ÷óãóíà; 2 — ðàñïàð; 3 — øàõòà;
4 — êîëîøíèê; 5 — çàïëå÷èêè; 6 — ôóðìåííûå îòâåðñòèÿ; 7 — ãîðí; 8 — ëåùàäü

Ãîðåíèå òîïëèâà ïðîèñõîäèò ñ îáðàçîâàíèåì îêñèäà óãëåðîäà
ÑÎ, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì âîññòàíîâèòåëåì æåëåçà. ×àñòü
ðóäû âîññòàíàâëèâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ âîäîðîäà è òâåðäîãî óãëåðî-
äà. Âîññòàíîâëåííîå æåëåçî íàõîäèòñÿ â òâåðäîì ñîñòîÿíèè â
âèäå ïîðèñòîé ãóá÷àòîé ìàññû, êîòîðàÿ, îïóñêàÿñü âíèç, ïîãëî-
ùàåò óãëåðîä, ïðåâðàùàÿñü â ÷óãóí.
Øëàêîîáðàçîâàíèå íà÷èíàåòñÿ ïðè ïðîõîæäåíèè øèõòû ÷å-
ðåç ðàñïàð ïîñëå îêîí÷àíèÿ âîññòàíîâëåíèÿ æåëåçà ïðè òåìïå-
ðàòóðå 1400—1500 C. Îáðàçîâàâøèéñÿ øëàê ñòåêàåò â ãîðí è
ðàñïîëàãàåòñÿ íà ïîâåðõíîñòè ÷óãóíà.
 äîìåííûõ ïå÷àõ ïîëó÷àþò ëèòåéíûé (ñåðûé) ÷óãóí, ïåðå-
äåëüíûé (áåëûé) ÷óãóí è ôåððîñïëàâû (ôåððîñèëèöèé, ôåððî-
ìàðãàíåö, ôåððîõðîì è äð.). Ïîñëåäíèå èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå
ñïåöèàëüíûõ ïðèñàäîê ïðè ïðîèçâîäñòâå ñòàëè è âûïëàâêå ÷óãó-
íà. Êðîìå òîãî, èç äîìåííûõ ïå÷åé âûõîäèò øëàê è êîëîøíèêî-
âûé ãàç.
Êîëîøíèêîâûé (äîìåííûé) ãàç ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðîäóêò
íåïîëíîãî ñãîðàíèÿ óãëåðîäà è â äàëüíåéøåì èñïîëüçóåòñÿ êàê
òîïëèâî íà ìåòàëëóðãè÷åñêèõ çàâîäàõ.
Âàæíåéøåé õàðàêòåðèñòèêîé äîìåííîé ïå÷è ÿâëÿåòñÿ åå ïî-
ëåçíûé îáúåì. Îñíîâíûì òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèì ïîêàçàòåëåì
äîìåííîé ïå÷è ñëóæèò êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ ïîëåçíîãî îáú-
åìà (ÊÈÏÎ), ò. å. ïîëåçíûé îáúåì ïå÷è, ïðèõîäÿùèéñÿ íà 1 ò
âûïëàâëÿåìîãî â ñóòêè ÷óãóíà. ×åì ìåíüøå çíà÷åíèå ÊÈÏÎ,
òåì ëó÷øå ðàáîòàåò ïå÷ü.

1.1.1. Ïðÿìîå ïîëó÷åíèå æåëåçà èç ðóä

Ñóùåñòâóåò áîëåå ýêîíîìè÷íûé ñïîñîá ïîëó÷åíèÿ æåëåçà èç
ðóäû, áåç èñïîëüçîâàíèÿ äîðîãîñòîÿùåãî êîêñà. Ýòèì ñïîñîáîì
â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû êîíå÷íûé ïðîäóêò ìîæåò áûòü
ïîëó÷åí â âèäå ãóá÷àòîãî æåëåçà, êðèöû èëè â æèäêîì âèäå.
Êðèöà — òâåðäàÿ ãóá÷àòàÿ ìàññà æåëåçà ñ íèçêèì ñîäåðæàíèåì
óãëåðîäà, ôîñôîðà, ñåðû è êðåìíèÿ. Ãóá÷àòîå æåëåçî, èëè æå-
ëåçíàÿ ãóáêà, — ïîðèñòûé êóñêîâîé èëè ïûëåâèäíûé ïðîäóêò,
ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé æåëåçî ñ ðàñòâîðåííûì â íåì óãëåðîäîì
è íåìåòàëëè÷åñêèìè ïðèìåñÿìè ïóñòîé ïîðîäû ðóäû.
Æåëåçíàÿ ãóáêà ïðîèçâîäèòñÿ â øàõòíûõ ïå÷àõ (ðèñ. 1.2) âû-
ñîòîé
10—14
ì,
äèàìåòðîì
3—3,5
ì,
ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ

8
1. Ïðîèçâîäñòâî ÷åðíûõ è öâåòíûõ ìåòàëëîâ

1000—1500 ò ìåòàëëà â ñóòêè. Èç ñêèïà 3 ÷åðåç çàãðóçî÷íîå óñò-
ðîéñòâî îáîãàùåííàÿ è îêîìêîâàííàÿ ðóäà (îêèñëåííûå îêàòû-
øè) ïîñòóïàåò â øàõòó ïå÷è. Øàõòà äåëèòñÿ íà çîíó âîññòàíîâ-
ëåíèÿ è çîíó îõëàæäåíèÿ. Â çîíå âîññòàíîâëåíèÿ îêàòûøè îìû-
âàþòñÿ ïîòîêîì ãàçà, ñîäåðæàùåãî îêñèä óãëåðîäà è âîäîðîä
(Âîññòàíîâèòåëüíûé ãàç òåìïåðàòóðîé îêîëî 1000 C ïîëó÷àþò
ïóòåì íåïîëíîãî ñæèãàíèÿ ïðèðîäíîãî ãàçà ìåòàíà â ñïåöèàëü-
íîì ðåàêòîðå.) Â ðåçóëüòàòå æåëåçî âîññòàíàâëèâàåòñÿ êàê ïðè
äîìåííîì ïðîöåññå, ò. å. â îêàòûøàõ îáðàçóåòñÿ æåëåçî â âèäå
ãóáêè, ïîëó÷àþòñÿ ìåòàëëèçèðîâàííûå îêàòûøè. Íèæå, â çîíå
îõëàæäåíèÿ, îêàòûøè ïðîõîäÿò ÷åðåç îáîðîòíûé ãàç, êîòîðûé

1.1. Ïðîèçâîäñòâî ÷óãóíà
9

Ðèñ. 1.2. Ñõåìà ïðÿìîãî ïîëó÷åíèÿ ãóá÷àòîãî æåëåçà: 1 — êîìïðåññîð; 2 —
ñêðóááåð; 3 — ñêèï; 4 — ãðîõîò

íàãíåòàåòñÿ êîìïðåññîðîì 1, îõëàæäàåòñÿ è î÷èùàåòñÿ â ñêðóá-
áåðå 2. Îêàòûøè ÷åðåç çàòâîð ïåðèîäè÷åñêè âûïóñêàþòñÿ èç
øàõòû, ïðîõîäÿò ãðîõîò 4 è ïî òðàíñïîðòåðó îòâîäÿòñÿ îò ïå÷è.

1.1.2. Ïðîäóêòû äîìåííîãî ïðîèçâîäñòâà

Ê ïðîäóêòàì äîìåííîãî ïðîèçâîäñòâà îòíîñÿòñÿ ïåðåäåëüíûå
÷óãóíû, ëèòåéíûå ÷óãóíû è ôåððîñïëàâû.
Ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â ïåðåäåëüíûõ è ëèòåéíûõ ÷óãóíàõ ñî-
ñòàâëÿåò 3,2—4,5 % (ïî ìàññå).
Ôåððîñïëàâû èìåþò ïîâûøåííîå (áîëåå 10 %) ñîäåðæàíèå
îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ ýëåìåíòîâ, òàêèõ êàê ìàðãàíåö, êðåìíè-
èé, õðîì è äð.  äîìåííûõ ïå÷àõ âûïëàâëÿþò ëèøü ôåððîìàðãà-
íåö, äðóãèå ôåððîñïëàâû âûïëàâëÿþò â ýëåêòðîïå÷àõ èëè ïîëó-
÷àþò âíåïå÷íûì ìåòîäîì. Èç âñåãî âûïëàâëÿåìîãî ÷óãóíà ïîëó-
÷àþò 85—90 % ïåðåäåëüíîãî ÷óãóíà; 9—12 % ëèòåéíîãî ÷óãóíà;
ìåíåå 1 % ôåððîñïëàâîâ.
Ïî öâåòó èçëîìà ÷óãóíû äåëÿòñÿ íà ñåðûé è áåëûé. Öâåò
çàâèñèò îò ñòðóêòóðû ÷óãóíà.
 ñåðîì ÷óãóíå âåñü óãëåðîä (èëè åãî áîëüøàÿ ÷àñòü) íàõîäèò-
ñÿ â âèäå ãðàôèòà, ÷òî è ïðèäàåò åìó ñåðûé èëè òåìíî-ñåðûé
öâåò. Ñåðûé ÷óãóí ïðèìåíÿþò èñêëþ÷èòåëüíî êàê ëèòåéíûé.
Äëÿ íåãî õàðàêòåðíî ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå êðåìíèÿ è ïîíè-
æåííîå ñîäåðæàíèå ñåðû. Ýòîò ÷óãóí ïðè ëèòüå õîðîøî çàïîëíÿ-
åò ôîðìû. Çàãîòîâêè èç íåãî ëåãêî îáðàáàòûâàþòñÿ ðåçàíèåì. Èç
ñåðîãî ÷óãóíà èçãîòîâëÿþò áëîêè öèëèíäðîâ äâèãàòåëåé, ãîëîâêè
öèëèíäðîâ, ãèëüçû öèëèíäðîâ, êîðïóñû æèäêîñòíûõ íàñîñîâ,
êàðòåðû ñöåïëåíèé, êîðîáîê ïåðåäà÷, ìàõîâèêè, òîðìîçíûå öè-
ëèíäðû, òîðìîçíûå áàðàáàíû è äð.
 áåëîì ÷óãóíå âåñü óãëåðîä íàõîäèòñÿ â ñîñòàâå öåìåíòèòà
èëè êàðáèäà æåëåçà Få3Ñ, ÷òî è îïðåäåëÿåò áåëûé öâåò èçëîìà.
 îñíîâíîì îí èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïåðåðàáîòêè â ñòàëü. Íàõîäÿò
ïðèìåíåíèå òàêæå ÷óãóííûå îòëèâêè ñ îòáåëåííîé ïîâåðõíî-
ñòüþ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé ñ âûñîêîé òâåðäîñòüþ è èçíîñî-
óñòîé÷èâîñòüþ: ïðîêàòíûå âàëêè, øàðû ìåëüíèö, ëåìåõè ïëó-
ãîâ. Âûñîêóþ òâåðäîñòü è èçíîñîóñòîé÷èâîñòü èì ïðèäàåò öå-
ìåíòèò. Â àâòîìîáèëåñòðîåíèè áåëûé ÷óãóí èñïîëüçóåòñÿ äëÿ
èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé ïîâûøåííîé ïðî÷íîñòè íà óñòàëîñòíîñòü:
êîëåí÷àòûå è ðàñïðåäåëèòåëüíûå âàëû, ñåäëà êëàïàíîâ, çóá÷à-

10
1. Ïðîèçâîäñòâî ÷åðíûõ è öâåòíûõ ìåòàëëîâ