Номер 8, страница 344 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 72. Производство чугуна. Глава 7. Химическая технология - номер 8, страница 344.

Условие.

8. Какие примеси содержит чугун?

Решение.

Решение 2.

Чугун — это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода составляет более 2,14%. Помимо основных компонентов, железа ($Fe$) и углерода ($C$), в составе чугуна всегда присутствуют постоянные примеси, которые попадают в сплав из исходных материалов (железной руды, кокса, флюсов) в процессе доменной плавки. Эти примеси существенно влияют на структуру и свойства чугуна.

Основными примесями в чугуне являются:

• Кремний (Si). Содержание кремния обычно колеблется от 0,5% до 4,0%. Кремний является полезной примесью, так как он способствует графитизации — процессу выделения углерода в виде свободного графита, а не карбида железа (цементита, $Fe_3C$). Это делает чугун более мягким, менее хрупким и улучшает его обрабатываемость резанием. Чугуны с высоким содержанием кремния (серые чугуны) обладают хорошими литейными свойствами, такими как жидкотекучесть.

• Марганец (Mn). Содержание марганца обычно составляет от 0,2% до 1,5%. Марганец повышает прочность и твёрдость чугуна. Его основная положительная роль заключается в нейтрализации вредного влияния серы. Марганец образует с серой тугоплавкое соединение — сульфид марганца ($MnS$), который имеет менее вредное влияние на свойства металла по сравнению с сульфидом железа ($FeS$). В больших количествах марганец препятствует графитизации и способствует отбеливанию чугуна (образованию цементита).

• Сера (S). Сера является вредной примесью. Её содержание стараются ограничить (обычно до 0,02–0,1%). Сера ухудшает механические и литейные свойства чугуна. Она является причиной так называемой красноломкости — хрупкости металла при высоких температурах. Это связано с образованием легкоплавкой эвтектики сульфида железа ($FeS$) по границам зерен. Сера также затрудняет процесс графитизации, делая чугун более твёрдым и хрупким.

• Фосфор (P). Фосфор, как и сера, в большинстве случаев является вредной примесью. Его содержание обычно не превышает 0,1–0,3%. Фосфор повышает жидкотекучесть чугуна, что может быть полезно при изготовлении тонкостенных и сложных по форме отливок (например, в художественном литье). Однако он одновременно повышает хрупкость чугуна при нормальных и низких температурах — это явление называется хладноломкостью. Фосфор образует с железом и углеродом хрупкую и легкоплавкую эвтектику (фосфидную эвтектику или стеадит).

Помимо этих постоянных примесей, в чугун могут вводиться специальные легирующие элементы (хром, никель, молибден и др.) для придания ему особых свойств (жаростойкости, износостойкости, коррозионной стойкости), но в этом случае сплав уже называют легированным чугуном.

Ответ:

Чугун содержит постоянные примеси: кремний ($Si$), марганец ($Mn$), серу ($S$) и фосфор ($P$). Кремний и марганец в определённых количествах оказывают полезное влияние на свойства сплава, в то время как сера и фосфор являются, как правило, вредными примесями.