Чугун является сплавом железа и углерода с содержание свыше 2,14%. В чугуне углерод может содержаться в виде графита и цементита. В зависимости от количества цементита и формы графиты чугун бывает белым, серым, ковким и высокопрочным. Все эти чугуны содержат в себе постоянные примеси (P, Mn, Si, S), а иногда может также содержать легирующие элементы (Al, Cr, V, Ni и другие). В основном, чугун хрупок.
В 2009 году мировое производство чугуна составило порядка 898,361 миллиона тонн, что почти на 3,2% ниже, нежели в 2008 году (927,123 миллиона тонн). Лидирующую мировая десятка стран-производителей чугуна возглавляет, конечно, Китай с объёмом в 543,748 миллиона тонн. За ним идёт Япония с показателем в 66,943 миллиона тонн. На третьем месте расположилась Россия – 43,945 миллиона тонн. Индия на четвёртом месте – 29,646 миллиона тонн. За ней идёт Южная Корея с объёмом в 27,278 миллиона тонн. Шестая позиция за Украиной, где производят 25,676 миллиона тонн чугуна. Затем Бразилия – 25,267 миллиона тонн. Немного меньше производит Германия – 20,154 миллиона тонн. И замыкают десятку США и Франция с показателями 18,936 и 8,105 миллиона тонн соответственно.
Белый чугун содержит в себе углерод только в виде цементита. Структурой такого чугуна служит цементит, перлит и ледебурит. А белым такой чугун называют благодаря светлому цвету излома. Серый чугун является сплавом углерода, железа и кремния (порядка 1,2-3,5%), который также содержит постоянные примеси S, P, Mn. В структуре такого чугуна весь углерод или большая его часть находится в виде графита, у которого пластинчатая форма. Излом этого вида чугуна из-за содержания графита обладает серым цветом.
Ковкий чугун получается путём длительного отжига белого чугуна, после чего образуется графит с хлопьевидной формой. В качестве металлической основы такого чугуна выступает феррит и немного реже перлит. Своё название ковкий чугун получил из-за повышенной вязкости и пластичности (несмотря на то, что он не подвергался обработке давлением). Из этого вида чугуна чаще всего изготавливаются детали сложной формы: тормозные колодки, угольники, картеры заднего моста автомобиля, тройники и так далее. Ковкий чугун маркируется парой букв и парой чисел, к примеру, КЧ 370-12. КЧ – кованный чугун, первое число – предел прочности выражается в МПа, второе – относительное удлинение, характеризующее пластичность чугуна, выражается в процентах.
Высокопрочный чугун в своей структуре имеет графит шаровидной формы, образование которого происходит в процессе кристаллизации. В этом случае шаровидный графит способствует ослаблению металлической основы в меньше степени, нежели пластинчатый, и не выступает в качестве концентратора напряжений. Часть углерода (свыше 0,8%) в половинчатом чугуне содержится в виде цементита. А структурные составляющие такого вида чугуна – это перлит, пластинчатый графит и ледебурит.
Серый чугун в зависимости от процента содержания в нём углерода может быть: заэвтектическим (4,3-6,67%), эвтектическим (4,3%) и доэвтектическим (2,14-4,3%). Состав сплава оказывает влияние на структуру материала. В промышленности разные виды чугуна маркируются так:
- П1, П2 – передельный чугун;
- ПФ1, ПФ2, ПФ3 – передельный фосфористый чугун;
- ПЛ1, ПЛ2 – передельно-литейный чугун или передельный чугун для отливок;
- ПВК1, ПВК2, ПВК3 – передельный высококачественный чугун;
- СЧ – чугун с пластинчатый графитом (цифры показывают величину временного сопротивления разрыву, измеряется в кгс/мм);
- ВЧ – чугун для отливок с шаровидным графитом (цифры показывают временное сопротивление разрыву (измеряется в кгс/мм) и относительное удлинение в процентах);
- Ч – чугун легированный со специальными свойствами;
- АЧВ – антифрикционный высокопрочный чугун;
- АЧС – антифрикционный серый чугун;
- АЧК – антифрикционный ковкий чугун.