Сиродутний спосіб отримання заліза з руди з економічних міркувань в даний час не застосовується. Тепер з пуди спочатку виплавляють чавун, частина якого йде на лиття, а частина різними способами переробляється в сталь. Отримання чавуну з руди здійснюється в доменних печах.
Батьківщиною чавуноливарного виробництва, по-видимому, є Схід. У XIII в. чугунолитейное майстерність робиться надбанням європейців. ВУкаіни перші доменні печі були побудовані в 1632 р під Тулою (городищенських заводи).
Доменна піч представляє собою високу вежу, викладену з вогнетривкої цегли. Зовні для міцності домна оковивался сталевими листами і смугами. У доменну піч через верхній отвір в зведенні завантажують шихту, т. Е. Суміш руди, коксу і вапняку.
Кокс служить паливом. Згораючи, він розвиває температуру до 1900 ° С. Раніше замість коксу застосовувався деревне вугілля. Чавун, що виплавляється на деревному вугіллі на Каслінском чавуноливарному заводі, побудованому в 1646 -1647 рр. володів кращими властивостями, так як він майже не містив сірки і був високофосфорним.
Вапняк служить флюсом. Флюс хімічно з'єднується з порожньою породою і золою, утворюючи легкоплавкий шлак. Шлак легко видаляється з домни через спеціальний отвір - шлакову летку, яка розташовується трохи вище чавунної льотки.
Під впливом високої температури починається відновлення заліза з руди, яка представляє собою окис заліза, т. Е. З'єднання заліза з киснем. Процес відновлення полягає в наступному: вуглець палива (коксу) і утворюється в печі окис вуглецю віднімають від руди кисень, а виділилася чисте залізо насичується вуглецем від розпеченого вугілля і перетворюється в чавун, який стікає на дно печі. Над чавуном, як більш легкий, накопичується шлак.
При доменному процесі виходять такі види чавуну:
1) ливарний, або сірий;
2) переробний, або білий;
3) спеціальний чавун, або феросплави.
Сірий чавун добре обробляється різанням; він відрізняється меншою крихкістю і меншою твердістю в порівнянні з білим чавуном. Колір його після обробки від теплого темно-сірого до чорного з коричневим відтінком однаково гарний і на матовому, і на гладкій блискучій поверхні. Щільність сірого чавуну знаходиться в межах 7-7,5; температура плавлення 1200-1300 ° С. Чавун володіє кращими антикорозійними властивостями в порівнянні зі сталлю і є більш довговічним матеріалом.
Особливістю антикорозійних властивостей чавуну є їх здатність зростати в часі. Наприклад, в перший рік після виливки вироби швидкість корозії виражається в 160-180 г на 1 м2 поверхні в рік, а по закінченні 6 років - всього 2-3 г на 1 м2 в рік. Найбільш міцно лиття з сірого чавуну працює на стиск, приблизно в два рази слабкіше на вигин і в три-чотири рази хужена розтягнення. Ці властивості литого чавуну необхідно враховувати при проектуванні різних художніх виробів, призначених під виливок.
Мал. 1. Чавунна лита деталь павільйону на Всесвітній виставці в Парижі в 1900 р р Каст
Сірий чавун як матеріал для виробів прикладного мистецтва застосовується надзвичайно широко. Завдяки своїй високій корозійної стійкості ливарний чавун є одним з основних матеріалів для виробництва різних виробів екстер'єрного характеру: ваз і скульптур, паркових декоративних фігур і фонтанів, садових огорож, воріт, надгробних плит і решіток. Висока міцність на стирання і довговічність визначають застосування чавуну для виготовлення плит для підлог, ступенів і огорож сходів і ін.
Нарешті, виключно високі ливарні властивості дозволяють відливати найтонші ажурні предмети з красивим чорно-коричневим кольором. Чавун є прекрасним матеріалом для виробництва всіляких дрібних побутових предметів: настільних фігур, скриньок, скриньок, попільничок, дверних ручок, туалетного приладдя і навіть ланцюжків для годин, які з винятковою віртуозністю відливалися ще на знаменитих уральських Каслінском і Кусінском заводах. Там же був відлитий по частинах ажурний павільйон для Всесвітньої виставки в Парижі в 1900 р На рис. 4 показаний фрагмент ажурною вставки цього павільйону.
Чавун на Русі почали відливати в XVI в. Найбільш древніми зразками художнього лиття з чавуну, що відноситься до XVI і XVII ст. є орнаментальні плити підлог в древніх соборах, Двері і надгробні плити.
За Петра I чугунолитейное справа розвивається досить швидко. З'являються чавуноливарні заводи на Уралі. У 1774 р в Харкові був побудований Олександрівський завод, який після устаткування його новими доменними і полум'яними печами почав випускати са-Mbie різноманітні художні вироби: вази, статуї, колони, грати і т. П. Наприклад, на цьому заводі були відлиті чавунні ворота будинки Демидова в Москві, решітки для Ассигнационного Банку в Харкові і ін.
Надалі в XIX в. чавун як матеріал для художнього лиття використовувався дуже широко. Найбільші українські архітектори і скульптори застосовували чавунне лиття для втілення своїх мистецьких задумів. Винятковою по своїй композиції і красі є чавунна решітка у Казанського собору, відлита за проектом архітектора А. Н. Вороніхіна, а також інші чудові орнаментальні чавунні огорожі нинішнього Ленінграда. Чудовими зразками чавунного статуарного і барельєфного лиття є фігури воїнів і «Слави» скульптора І. П. Віталі, а також герби і фризи, що прикрашали Тріумфальну арку, побудовану в Москві в 1829-1834 рр. (В 1930 р при реконструкції вулиці Горького арка була знесена і тепер відновлена на Кутузовському проспекті).
З сучасного художнього чавунного лиття можна відзначити відлиту на Митищинському заводі художнього литва фігуру робітника, виконану за моделлю скульптора А. Е. Зеленського і поставлену близько зовнішнього вестибюля станції московського метро «Краснопресненська», решітки Страсного бульвару і інші роботи.
Крім ливарного, або сірого, чавуну існують переробний, або білий, чавун і спеціальний чавун. Однак обидва ці види чавуну в художній промисловості не застосовуються. Переробний чавун йде на подальшу переробку в сталь, що підтверджує його назву; спеціальні чавуни застосовуються також в сталеплавильному виробництві в якості добавок.
Різновидом білого чавуну є ковкий чавун. Він виходить при литві виробів з білого чавуну з наступною термічною обробкою протягом декількох годин при температурі 950-1000 ° С. За своїми механічними властивостями ковкий чавун займає середнє місце між чавуном і сталлю. Він більш в'язкий, піддається виправленню і карбування, але не кується. Залежно від того, як виробляється отжиг виробів, можна отримати два варіанти ковкого чавуну: черносердечний і біло-сердечний.
Якщо виливок з білого чавуну нагріти до високої температури, попередньо помістивши її в залізний ящик, і засипати з усіх боків іржавої залізної стружкою або окалиною, то частина вуглецю вигорить і вийде біло-сердечний чавун. Якщо при нагріванні виливки замість залізної стружки насипати пісок або шлак, то вуглець збережеться в сплаві, але тільки виділиться у вигляді круглих гнездообразно включень графіту - такий чавун називається черносердечним. Біло-сердечний і черносердечний чавуни легко відрізняються один від одного по вигляду і кольору свіжого зламу.
Черносердечний чавун іноді застосовується при литві дрібних художніх виробів складної форми, що вимагають ретельної обробки, яка здійснюється карбуванням.
Дзеркальний чавун - це один із сортів спеціального чавуну; з-пом його білий, променистий, він містить вуглецю 4-5% і марганцю 10-22%.