Сеть профессиональных контактов специалистов сварки
Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, содержащий >2,1% С. Кроме углерода в чугуне обычно содержится (в %): до 4 Si; 2 Мп; 0,3 Р; 0,25 S, а также 0,1 Cr, Ni или Cu. Классификация чугунов в зависимости от состояния углерода в сплаве:
В белом чугуне весь углерод находится в виде химического соединения с железом - цементита (Fе3С). Цементит обладает высокими твердостью (800 НВ) и хрупкостью, поэтому трудно поддается механической обработке. Из-за этого белые чугуны нашли ограниченное применение в качестве конструкционных материалов и служат в основном для получения ковких чугунов. При длительном обжиге белого чугуна цементит в нем распадается и углерод выделяется в свободное состояние.
Серые чугуны в изломе имеют серебристый цвет из-за наличия в них пластинчатых включений графита. Они широко используются в литейном производстве и выпускаются в соответствии с ГОСТ 1412-85. Прочность серого чугуна с пластинчатым графитом при растяжении находится в пределах 120.. .440 МПа, твердость 140...290 НВ. Структура серых чугунов в зависимости от состава и условий охлаждения может быть с перлитной, перлитно-ферритной и ферритной основой.
Наличие свободного графита в чугуне (до 50 % С) оказывает влияние на его свойства. Увеличение количества и размеров графитовых включений и неравномерность их распределения уменьшают прочность чугуна. Вместе с тем, свободный графит придает чугуну износостойкость, высокие литейные свойства, хорошую обрабатываемость режущим инструментом и высокую сопротивляемость при знакопеременных нагрузках. Все это обусловливает широкое применение серого чугуна в качестве конструкционного материала.
Чугун, полученный из белого чугуна продолжительным отжигом при температуре 800...850oС, называют ковким. В отличие от серого чугуна в ковком углерод находится не в виде пластинчатого графита, а в виде хлопьевидного. Ковкий чугун по сравнению с серым чугуном обладает более высокой прочностью (300 ... 630 МПа), пластичностью и ударной вязкостью. Ковкий чугун имеет однородные свойства по сечению, в его отливках отсутствуют напряжения, ему при суши высокие механические свойства, он хорошо обрабатывается.
В зависимости от режима термообработки основа ковкого чугуна может быть ферритной или перлитной. Состав основных элементов в ковком чугуне (в %): 2,3 ...3 С; 0,9 ... 16 Si; 0,3 ... 1,2 Мn; >0,15 Р и S. Основные характеристики ковких чугунов определены ГОСТ 1215-79. Ферритные чугуны отличаются более высокой пластичностью, а перлитные обеспечивают лучшую износостойкость.
В промышленности получили распространение высокопрочные и легированные чугуны. В высокопрочном чугуне (ГОСТ 7293-85) углерод находится в виде шаровидного графита. Содержание основных элементов в таких чугунах составляет (в %): до 38 С; 2.9 Si; 0,9 Мn; 0,1 Сг; 0,02 S; 0,1 Р; 0,08 Mg. Чугуны с шаровидным графитом значительно превосходят по характеристикам серые чугуны. в частности по износо-, жаро- и коррозионной стойкости.
Легированные чугуны выпускаются согласно ГОСТ 7769-82.
Классификация чугунов легированных:
Такие чугуны легируются хромом, никелем, кремнием, магнием, медью и другими элементами. В легированных чугунах с содержанием до 10 % Ni, Сr и Мn и более имеют место перлитно-карбидные, бейнитные, мартенситные и аустенитные основы.
Другие страницы по теме
:
Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.
Справочная информация
Чугун - железоуглеродистый сплав, содержащий углерода свыше 2,14%.
Кроме железа и углерода в состав чугуна входят постоянные примеси:
*марганец,
*кремний,
*сера,
*фосфор.
Чугун превосходит сталь по ряду показателей:
*он дешевле,
*имеет лучшие литейные свойства,
*легче обрабатывается резанием.
Структура и свойства чугунов, а следовательно, и область применения чугунного литья, зависят главным образом от условий получения отливок — температуры жидкого металла при заливке, скорости затвердевания отливки, использования модификаторов и т.д.
При маркировке чугунов химический состав не указывается. Исключение составляют легированные чугуны, в марке которых приводится массовая доля легирующих элементов.
Отливки из чугуна классифицируют по:
*состоянию углерода,
*форме включений графита,
*структуре металлической основы,
*химическому составу,
*технологии получения,
*назначению.
По состоянию углерода (химически связанный или структурно свободный) различают:
*чугун белый,
*чугун серый,
*чугун половинчатый (отбеленный).
В белом чугуне (такое название он получил по цвету излома) углерод химически связан с железом в виде цементита Fe3С.
Белый чугун обладает высокой твёрдостью, хрупкостью и плохой обрабатываемостью резанием.
Основная масса белого чугуна идет на переделку в сталь.
В сером чугуне (серый излом) углерод находится в свободном состоянии в виде графитовых включений.
Серый чугун отличается от белого меньшей твёрдостью и хрупкостью, а также хорошей обрабатываемостью резанием.
Хорошие литейные свойства серого чугуна играют важную роль при получении отливок.
Половинчатый (отбеленный) чугун характеризуется одновременным наличием в его структуре цементита и графита.
Цементит находится в поверхностном слое отливки (охлаждающемся с наибольшей скоростью), а графит - во внутренней полости (сердцевине), охлаждающейся с наименьшей скоростью.
Такой чугун имеет высокую износостойкость, но плохо обрабатывается резанием.
По форме графитовых включений различают:
*чугун серый с пластинчатым графитом,
*чугун высокопрочный с шаровидным графитом,
*чугун ковкий с хлопьевидным графитом,
*чугун с вермикулярным (червеобразным) графитом.
По типу структуры металлической основы чугун бывает:
*чугун ферритный,
*чугун перлитный,
*чугун ферритно-перлитный.
По химическому составу чугун подразделяют на нелегированный и легированный.
Нелегированный чугун содержит железо, углерод и обычные примеси - кремний, марганец, серу и фосфор.
Легированный чугун имеет более сложный химический состав: в качестве легирующих элементов используются никель, хром, молибден, медь и другие элементы, а также кремний и марганец в количестве, превышающем их примесное содержание.
По технологии получения различают^
*обычные или немодифицированные чугуны,
*модифицированные чугуны.
Модифицирование - введение в расплав чугуна в небольших количествах специальных добавок - модификаторов, которые способствуют измельчению пластин графита или получению частиц графита в форме шара. В результате модифицирования механические свойства чугуна улучшаются: возрастает прочность, пластичность и вязкость.
По назначению различают чугун:
*чугун общего назначения (серый, ковкий, высокопрочный и др.),
*чугун специального назначения (антифрикционный, коррозионно-стойкий, жаростойкий, жаропрочный и др.).
Чугун – это железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода составляет более 2,14%. В нем также могут присутствовать постоянные примеси, а иногда и легирующие компоненты. Его механические свойства зависят от структуры и главным образом от формы, в которой находится углерод, а основными структурными составляющими являются цементит или графит и продукты распада аустенита, которые в зависимости от скорости охлаждения могут быть мартенситом, трооститом, сорбитом, перлитом и ферритом. Введение различных легирующих элементов позволяет управлять процессом графитизации и по-разному корректировать свойства чугуна.
Чугун: краткая справка
Сталь и чугун – это общепринятые технические термины для обозначения сплавов железа и углерода. Содержание углерода в чугуне от 2,14% и до 6,67%, остальное – железо, примеси и легирующие добавки. Углерод может быть в виде графитовых или цементитных (Fe3C – цементит, карбид железа) включений. Основные примеси - кремний, сера, марганец и фосфор. Чугун применяется в литейном производстве, а также в качестве сырья используется для выплавки стали.
Особенности и классификация чугунов
Характеристики сплава формируются еще на стадии производства. В зависимости от параметров протекания эвтектического превращения чугуны бывают серыми (углерод в виде графита), белыми (углерод в виде цементита) и половинчатыми.
Размер и конфигурация графитовых вкраплений определяют марки чугуна и их применение. По форме графитных включений они подразделяются на чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом, а по виду металлической основы – на перлитные, перлито-ферритные, ферритные, аустенитные, бейнитные и мартенситные. Помимо углерода в чугуне присутствуют:
- сера – 0,02-0,2%;
- кремний – 0,5-3,6%;
- марганец – 0,2-1,5%;
- фосфор – 0,04-1,5%.
В зависимости от содержания дополнительных добавок чугуны разделяют на нелегированные и легированные. К легированным относятся сплавы, в которые для создания специфических свойств добавлены такие элементы, как никель, хром, медь, алюминий, титан, ванадий, вольфрам, молибден и др. В свою очередь легированные чугуны классифицируют в соответствии с основным легирующим на хромистые, алюминиевые, никелевые и т.д.
Основные различия между сталью и чугуном
Основное, чем отличается чугун от стали – это доля углерода в их составе (у стали она находится в диапазоне от 0,025% до 2,14%, у чугуна – свыше 2,14%) и содержание примесей (в чугуне их больше). Это формирует температуру плавления сплавов. Если у чугунов она составляет 1150−1250 градусов, то у сталей этот показатель достигает 1500°С.
По внешнему виду сталь будет более светлой, а серые чугуны имеют темный и матовый оттенок. Сталь легче сваривается и куется, но хуже поддается литью. У чугунного продукта теплопроводность несколько выше, чем у стального.
Передельный чугун
Этот сплав выплавляется в доменных печах и предназначен для дальнейшего передела в сталь или изготовления отливок. Может использоваться как в жидком, так и в твердом состоянии. В передельных чугунах строго контролируется содержание кремния, марганца, серы и фосфора. Основной стандарт, оговаривающий требования к данной продукции – ГОСТ 805. В зависимости от содержания кремния и назначения различают следующие виды передельных чугунов:
Белый чугун
В нем весь углерод находится в виде цементита. Структура формируется при высокой скорости охлаждения. Отличительная особенность такого вида чугуна – белый отлив в месте излома, а также высокие хрупкость и твердость (НВ 450-550). Продукт практически не поддается механической обработке режущим инструментом. Такие сплавы используют для изготовления литых износостойких деталей (мелющие шары, лопасти шнеков, лопатки дробеметных турбин, прокатные валки), а также в качестве основы при производстве ковких разновидностей чугуна. Износостойкость чугуна увеличивают путем легирования молибденом, никелем, марганцем и другими элементами.
Серый чугун
В серых чугунах углерод представлен пластинчатым графитом. Находится он в свободном виде, благодаря чему излом имеет характерный серый цвет. Такой сплав сравнительно хорошо поддается механической обработке, имеет относительно невысокую прочность и низкую пластичность при растяжении. При этом, благодаря наличию пластинчатого графита, серый чугун обладает хорошими антифрикционными и демпфирующими свойствами, малой чувствительностью к концентраторам напряжения. Внутренняя структура формируется при низких темпах охлаждения.
Серый чугун имеет хорошую жидкотекучесть, мало склонен к образованию усадочных дефектов по сравнению с другими видами чугуна, поэтому его широко используют для изготовления отливок сложной формы с толщиной стенок вплоть до 500 мм.
Маркировка определена ГОСТ 1412 и обозначает перечень марок от СЧ 10 до СЧ 35.
Высокопрочный (модифицированный) чугун
Особенность этого сплава, получаемого путем добавления в расплав чугуна чистого магния (Mg), аего соединений или других модификаторов-сфероидизаторов(церия, иттрия и пр.), в том, что графит в таком чугуне имеет шаровидную форму. Количество модифицирующего компонента, того же магния, составляет 0,02–0,08%.
Свойства чугуна с шаровидным графитом определяет в основном металлическая основа (в отличие от серого чугуна с пластинчатыми графитными включениями). Такой высокопрочный сплав используют при производстве износостойких деталей ответственного назначения, выдерживающих большие статические, циклические и ударные нагрузки в условиях износа, в том числе в агрессивных средах и при высоких температурах.
ГОСТ 7293 регламентирует требования к химическому составу и свойствам сплавов с шаровидным графитом для отливок. В соответствии с данным стандартом выпускают изделия марок ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 и ВЧ 100, где «ВЧ» - обозначение высокопрочного чугуна, а цифра – минимальное значение временного сопротивления σв (МПа/10). Так, продукт ВЧ 40 имеет σв не менее 400 МПа. Высокопрочные чугуны бывают на ферритной, феррито-перлитной, перлитной основе.
Ковкий чугун и его маркировка
Продукт отжига заготовок белого чугуна, имеющий в своей структуре графит в форме хлопьев («углерод отжига»). Это придает сплаву высокую прочность и повышенную пластичность, однородность распределения свойств, хорошую обрабатываемость и практически полное отсутствие внутренних напряжений в отливках. Благодаря этим свойствам ковкий чугун применение нашел в производстве продукции ответственного назначения – деталей и элементов, работающих при вибрационных и ударных нагрузках.
В зависимости от химического состава чугуна и режимов отжига можно получать различную основу – ферритную, перлитную или ферритоперлитную. Различают также две разновидности ковкого металла — черносердечный и белосердечный. Основные параметры такой продукции регламентированы ГОСТ 1215.
Емко и точно характеризует ковкий чугун маркировка, которая содержит не только его обозначение (КЧ), но и основные механические свойства – минимальное временное сопротивление и относительное удлинение Например, буквенно-цифровой код КЧ 33-8 обозначает, что у ковкого чугуна данной марки минимальное временное сопротивление 37 кгс/мм2 (или 323 МПа), а показатель относительного удлинения – не менее 8%.
Специальные чугуны
Существуют марки сплавов со специальными характеристиками, которые достигаются путем легирования, применения специальной технологии отжига и охлаждения. К таким чугунам относятся:
Технические условия на легированные специальные чугуны регламентируют стандарты ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 и другие. В них указывается из чего состоит чугун для различных особых применений, какими механическими свойствами он должен обладать и каким образом необходимо его маркировать.
Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?
При производстве отдельных сплавов добавление специальных присадок в чугун меняет его состав и свойства.
Добиться специфических свойств позволяют и другие легирующие добавки, вводимые на этапе выплавки материала. Получается измененная характеристика чугуна с улучшенными износо- или жаростойкостью, коррозийной прочностью или электропроводностью.
Достоинства и недостатки
Первые обнаруженные грубые чугунные отливки датируются серединой XIV столетия. С тех пор существенно изменились технологии, расширилось и применение чугуна. Объективно оценивая этот продукт черной металлургии, нужно назвать как его положительные, так и отрицательные стороны.
Бесспорные преимущества
В первую очередь это экологичность и отменные гигиенические качества. Та же чугунная посуда не разрушается в кислотно-щелочных растворах, хорошо моется и прогревается, долго сохраняя аккумулированное тепло. Следует отметить долговечность и широкую линейку ассортимента, экономичность и относительную несложный процесс производства чугунных изделий.
Варьируя состояние нахождения углерода в сплаве, можно получить белый или серый чугун. Широкий спектр применения объясняется легкой обработкой (ковкой), высокой теплоотдачей и прочностью.
Недостатки чугуна, как материала
Самыми слабыми сторонами сплавов считаются хрупкость и подверженность ржавлению даже при кратковременном взаимодействии с водой. К тому же изделия из чугуна отличаются большим весом и специфическим набором физико-механических характеристик, требующих особых условий для их транспортировки, сборки и обслуживания.
Как делают чугун?
Сплав выплавляется в доменных печах и вагранках. Основным источником железа служит железорудное сырье – продукт обогащения руды. Применяется топливо – кокс (продукт специальной обработки каменного угля), природный газ, пылеугольное топливо. Высокотемпературная технология плавки чугуна в шахтной печи позволяет запускать восстановительные химические процессы и выделять железо из оксидов.
В результате доменной плавки получается сплав железа и углерода – чугун, а также шлак, содержащий невосстановленные окислы, остатки флюсов, золы топлива и пр.
Пригодность чугунов к сварочным работам
Соединение чугунных деталей при помощи сварки как никогда актуально и требует серьезного подхода. В технологическом аспекте пригодность металла низкая. На это существует ряд причин, и основная из них – очень высокое содержание углерода и примесей. Кроме того, трудно сформировать сварной шов из-за жидкотекучести материала. Возможны непровары – результат образование тугоплавких оксидов в процессе окисления кремния, других компонентов сплава. Интенсивное выделение газа приводит к образованию в шве пор.
Применение чугуна для сваривания с металлами, отличающимися скоростью охлаждения/нагрева приводит к трещинообразованию на сварном шве и его хрупкости. Поэтому, для сварки прибегают к использованию покрытых или угольных электродов, порошковой проволоки, установок газовой сварки. Избежать образования закаленных участков помогает предварительный прогрев свариваемых деталей и правильный выбор режима сварки.
Первое место в мире по производству чугуна вот уже несколько лет подряд прочно удерживает Китайская Народная Республика. За первые два месяца 2019 году китайские компании увеличили объемы его выплавки до 126, 59 млн. тонн. Таким образом, более половины мировых объемов чугуна сегодня выплавляется в Поднебесной.
Объемы мирового производства чугуна, тыс. тонн
Кроме Китая, в рейтинг ведущих производителей чугуна входят Индия, Япония, РФ, Южная Корея, Иран, Бразилия, Германия и США. А замыкает ТОП-10 Украина, что стало возможным благодаря стабильной деятельности предприятий Группы Метинвест.
Производство чугуна в мире с 2010 по 2019 год
Регион |
Годы |
|||||||||
2010 |
2011 |
2012 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
2017 |
2018 |
2019 |
|
Евросоюз |
94054 |
93 855 |
90 493 |
92 328 |
95 176 |
93 596 |
91 312 |
93 235 |
90 787 |
85 691 |
Другие страны Европы |
9 643 |
10 184 |
9 774 |
10 411 |
10 876 |
11 992 |
12 280 |
12 741 |
12 873 |
12 265 |
СНГ |
77 923 |
80 174 |
81 860 |
81 962 |
79 452 |
77 585 |
82 396 |
75 952 |
75 396 |
73 938 |
Северная Америка |
39 216 |
42 159 |
44 328 |
41 319 |
41 218 |
35 859 |
33 008 |
32 946 |
34 886 |
32 567 |
Южная Америка |
34 531 |
37 535 |
30 454 |
29 992 |
30 671 |
31 627 |
29 439 |
31 654 |
31 744 |
29 087 |
Африка |
6 725 |
5 564 |
5 499 |
5 778 |
5 252 |
5 264 |
5 111 |
5 152 |
5 411 |
4 266 |
Азия |
763 032 |
826 220 |
854 111 |
902 136 |
917 651 |
897 875 |
913 410 |
927 722 |
994 748 |
1 037 317 |
Средний Восток |
2 540 |
2 242 |
2 143 |
2 007 |
2 782 |
2 459 |
2 251 |
2 293 |
2 362 |
2 530 |
Океания |
6 672 |
5 925 |
4 381 |
4 160 |
3 962 |
4 272 |
4 313 |
4 441 |
4 561 |
4 336 |
Что получают из чугуна и где он используется?
Материал довольно популярный в машиностроении и других отраслях промышленности. Это главный компонент исходных материалов для выплавки стали в кислородных конвертерах, мартенах и электродуговых печах. Кроме того, чугун – наиболее популярный сплав для изготовления отливок различной формы. Востребованность чугуна в других сферах объясняется высокими прочностными характеристиками и достаточной плотностью. Области применения некоторых марок сведены в таблицу.
Сплавы |
Сферы применения |
Серые |
Производство колонн, маховиков, опорных и фундаментальных плит, шкивов, станин, прокатных станков, канализационных изделий. |
Ковкие |
Основания под тяжелое оборудование, опоры ж/д и автомобильных мостов, коленвалы для двигателей дизельного транспорта и тракторов. |
Легированные белые |
Мелющие части оборудования, прессовочные формы для огнеупоров, прокатные валки. |
Антифрикционные |
Подшипники скольжения, втулки топливных насосов, направляющие клапаны, поршневые кольца автомобилей. |
Высокопрочные |
Детали турбин, коленчатые валы, двигатели на тракторы и автомобили, изложницы, шестерни, прокатные валки. |
Если же вас интересует качественный металлопрокат из сертифицированных материалов, обращайтесь в компанию «Метинвест-СМЦ». В нашем каталоге металлопроката вы найдете любую продукцию из более 200 основных наименований в нужных типоразмерах и по адекватной цене.
Чугуном называется сплав железа с углеродом, содержащий углерод от 2 до 6,67%. Наряду с углеродом в чугуне содержится кремний, марганец, сера и фосфор. Содержание серы и фосфора в чугуне больше, чем в стали. В специальные (легированные) чугуны вводят легирующие добавки — никель, молибден, ванадий, хром и др.
Чугун делится по структуре — на белый, серый и ковкий; по химическому составу — на легированный и нелегированный.
Белый чугун — это такой чугун, в котором большая часть углерода химически соединена с железом в виде цементита (Fe3C). Цементит имеет светлый цвет, обладает большой твердостью и хрупкостью. Поэтому белый чугун также имеет в изломе светло-серый, почти белый цвет, очень тверд, не поддается механической обработке и сварке, поэтому ограниченно применяется в «• качестве конструкционного материала. Белые чугуны используются для получения ковких чугунов.
Серый чугун — это такой чугун, в котором большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита. Серый чугун мягок, хорошо обрабатывается режущим инструментом, в изломе имеет темно-серый цвет. Температура плавления серого чугуна —• 1100— 1250° С. Чем больше в чугуне углерода, тем ниже температура его плавления и выше жидкотекучесть.
Кремний уменьшает растворимость углерода в железе, способствует распаду цементита с выделением свободного графита. При сварке происходит окисление кремния, окислы кремния имеют температуру плавления более высокую, чем свариваемый металл, и тем самым затрудняют процесс сварки.
Марганец связывает углерод и препятствует выделению графита. Этим самым он способствует отбеливанию чугуна. Марганец образует сернистые соединения (MnS), не растворимые в жидком и твердом чугунах и легко- удаляемые из металла в шлак. При содержании марганца более 1,5% свариваемость чугуна ухудшается.
Сера в чугунах является вредной примесью. Она затрудняет сварку, понижает прочность и способствует образованию горячих трещин. Сера образует с железом химическое соединение — сернистое железо, препятствует выделению графита и способствует отбеливанию чугуна. Верхний предел содержания серы в чугунах — 0,15%. Для ослабления вредного влияния серы в чугунах содержание марганца должно быть в три раза больше.
Фосфор в чугуне увеличивает жидкотекучесть и
Марка чугуна | Предел прочности, кгс/мм- | Твердость по Бринеллю | Марка чугуна | Предел прочности, кгс/мм; | Твердость по Бринеллю | ||||
при растяже нии | при изгибе | при растяжении | при изгибе | ||||||
СЧ | 12-28 | 12 | 28 | 143—229 | СЧ | 28-48 | 28 | 48 | 170—241 |
СЧ | 15-32 | 15 | 32 | 163—229 | СЧ | 32-52 | 32 | 52 | 187—255 |
СЧ | 18-36 | 18 | 36 | 170—229 | СЧ | 36-56 | 36 | 56 | 197—269 |
СЧ | 21-40 | 21 | 40 | 170—241 | СЧ | 40-60 | 40 | 60 | 207—269 |
СЧ | 24-44 | 24 | 44 | 170—241 | СЧ | 44-64 | 44 | 64 | 229—289 |
улучшает его свариваемость, но одновременно понижает температуру затвердевания, повышает хрупкость и твердость. Содержание фосфора в серых чугунах не должно превышать 0,3%.
По ГОСТ 1412—70 марка серого чугуна обозначается буквами СЧ и двумя числами, из которых первое обозначает величину временного сопротивления чугуна при растяжении в кгс/мм2, а второе — то же, при изгибе Механические свойства серых чугунов приведены в табл. 45.
Наиболее прочен серый чугун марки СЧ 44-64, твердость по Бринеллю составляет от 229 до 289.
Ковкий чугун получают из белого чугуна термической обработкой — длительной выдержкой при температуре 800—850° С. При этом углерод в чугуне выделяется в виде хлопьев свободного углерода, располагающихся между кристаллами чистого железа. В зависимости от режима термической обработки получают ковкий чугун ферритной или перлитной структуры.
При нагреве ковких чугунов свыше 900° С графит может распадаться и образовывать химическое соединение с железом — цементит (Fe3C), при этом деталь теряет свойства ковкого чугуна. Это затрудняет сварку ковкого чугуна, так как для получения первоначальной структуры ковкого чугуна его приходится после сварки подвергать полному циклу термообработки.
Ковкий чугун обозначают буквами КЧ и двумя числами: первое указывает временное сопротивление при растяжении кгс/мм2, второе — относительное удлинение
Марка чугуна | Предел прочности, КГс/ММ‘ | Относител ь — ное удлинение, % | Твердость по Бринеллю | Марка чугуна | Предел прочности, кгс/см* | Относительное удлинение, % | Твердость по Бринеллю |
кч зо — 6 | 30 | 6 | 163 | КЧ 45-6 | 45 | 6 | 241 |
кч 33- 8 | 33 | 8 | 163 | КЧ 50-4 | 50 | 4 | 241 |
кч 35-10 | 35 | 10 | 163 | КЧ 60-3 | 60 | 3 | 260 |
кч 37-12 | 37 | 12 | 163 |
в процентах. Механические свойства ковких чугунов приведены в табл.46.
Легированные чугуны имеют специальные примеси хрома, никеля, молибдена, благодаря которым повышается его кислотостойкость, прочность при ударных нагрузках и др.
Высокопрочный чугун получают из серого чугуна специальной обработкой — введением в жидкий чугун при температуре не ниже 1400° С чистого магния или его сплавов. Графит в высокопрочном чугуне имеет сфероидальную форму.
Свариваемость чугуна. Чугун является трудносвари — ваемым сплавом. Трудности при сварке чугуна обусловлены его химическим составом, структурой и механическими свойствами, поэтому при сварке чугуна необходимо учитывать следующие его свойства:
чугун более жидкотекучий сплав, чем сталь, поэтому сварка его производится только в нижнем положении;
малая пластичность чугуна, характеризующаяся возникновением в процессе сварки значительных внутренних напряжений и закалочных структур, которые часто приводят к образованию трещин;
интенсивное выгорание углерода, что приводит к пористости сварного шва;
в расплавленном состоянии чугун окисляется с образованием тугоплавких окислов, температура плавления которых выше, чем чугуна.
Сварка чугуна применяется в основном для исправления литейных дефектов, при ремонте изношенных и поврежденных деталей в процессе эксплуатации и при изготовлении сварно-литых конструкций,
Горячая газовая сварка чугуна нашла широкое при — менение при исправлении дефектов литья, а также ремонте небольших чугунных деталей.
Способ горячей сварки чугуна является наиболее надежным способом, обеспечивающим лучшее качество сварного соединения. Выбор способа сварки определяется составом чугуна, конструкцией детали, характером дефекта и условиями работы.
Процесс горячей газовой сварки разбивается на целый ряд отдельных операций, от которых зависит качество сварного соединения. К этим операциям относятся: подготовка деталей под сварку; предварительный подогрев деталей; сварка деталей; охлаждение деталей после сварки.
Подготовка к сварке определяется видом дефекта отливки или характером поломки детали. Для предотвращения распространения трещин концы их перед сваркой рекомендуется засверливать. Раковины, трещины и другие поверхностные дефекты подготавливаются разделкой места заварки. Разделка ведется вырубкой или другими механическими способами.
Свариваемое изделие перед сваркой собирают и прихватывают по кромкам. Диаметр прихваток не должен превышать 5—6 мм Без подготовки кромок свариваются детали толщиной до 4 мм. На деталях толщиной свыше 5 мм производится разделка кромок под углом 70—90°. Свариваемые кромки тщательно очищают от грязи, ржавчины, масла или других загрязнений металлической Щеткой или пламенем сварочной горелки.
Детали, подготовленные под горячую сварку, подвергаются нагреву до 500—700° С. Температура общего предварительного подогрева определяется размером деталей, толщиной стенок, жесткостью конструкции, объемом наплавляемого металла и структурой чугуна. Общий подогрев свариваемых деталей ведется в электриче-
ских и газовых печах, а при единичных ремонтных работах — в специальных термических печах, ямах и горнах.
Для общего нагрева, а также последующей термической обработки сваренных деталей, используются горны и печи различного типа. На рис. 108 представлен горн, состоящий из металлического каркаса и чугунной опоки с колосниковой решеткой. Естественная тяга через ко-
Рис. 109 Печи: а — камерная, б —с выдвижным подом |
лосниковую решетку обеспечивает такую скорость сгорания кокса, которая необходима для постепенного нагрева деталей. При сварке чугуна используют также камерные печи (рис. 109, а) и печи с выдвижным подом (рис. 109, б).
При отсутствии специальных печей на месте сварки сооружаются временные печи. При пользовании временными печами деталь обкладывают древесным углем и закрывают асбестом. Для поступления воздуха делают снизу отверстие или оборудуют специальную систему поддува. После того, как свариваемая деталь нагреется до требуемой температуры, ее извлекают из печи и подают на рабочее место сварщика. Во избежание охлаждения свариваемой детали во время сварки ее закрывают листовым асбестом. Открытым остается только место сварки. После сварки изделие медленно охлаждается в яме или вместе с горном. Равномерное и медленное охлаждение предупреждает коробление, образование трещин и структур отбела.
Сварка чугуна выполняется нормальным пламенем или пламенем с небольшим избытком ацетилена. В начале сварки пламя горелки устанавливается почти вертикально, по мере сварки устанавливают необходимый угол в зависимости от толщины свариваемого металла. Ядро пламени должно находиться на расстоянии 2— Змм от поверхности свариваемого металла. Наконечник горелки выбирается из расчета расхода ацетилена 120 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.
В качестве присадки согласно ГОСТ 2671—70 для горячей газовой сварки применяются чугунные прутки марки А диаметром 4, 6, 8 и 12 мм, длиной 250—450 мм. Чугунные прутки марки А имеют следующий химический состав: углерода 3,0—3,5%, кремния 3,0—3,4%, марганца 0,5—0,8%, серы не более 0,08%, фосфора 0,2—0,4%, хрома не более 0,05%, никеля 0,3%. Чугунные прутки марки А с торца маркируют белой краской. Прутки должны храниться в сухом месте в ящиках или на стеллажах.
При горячей сварке чугуна необходимо учитывать резкий переход из жидкого состояния в твердое и образование окисной пленки на поверхности жидкой ванны, что затрудняет выделение газа из жидкого металла. Для облегчения выделения газа сварочную ванну необходимо непрерывно похмешивать присадочным прутком.
При горячей газовой сварке чугуна применяется флюс, способствующий улучшению процесса сварки и удаления образовавшихся окислов. В качестве флюса используются прокаленная бура или смесь 56% прокаленной буры, 22% углекислого натрия и 22% углекислого калия. Кроме того, при сварке чугуна можно применить газообразный флюс БМ-1 (ТУП-42-64).
В процессе сварки сварщику необходимо следить за тем, чтобы в наплавленном металле не оставалось шлака и расплавленный присадочный металл хорошо сплавлялся с основным металлом.
Для получения сварного соединения, свойства которого равноценны свойствам основного металла, необходимо после сварки уменьшить скорость охлаждения. Для
этого пламя сварочной горелки отводят от поверхности свариваемого металла на 50—60 мм, а наплавленный металл подогревают пламенем в течение 1—1,5 мин.
Для уменьшения внутренних напряжений в массивных деталях сложной конфигурации рекомендуется сваренные детали подвергать вторичному нагреву до температуры 600—750° С и охлаждать вместе с печью.
Чугун – сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, постоянные примеси. Они мало пластичны, не прокатываются и не куются. Чугуны обладают пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами. За счет этого из чугунов можно делать отливки значительно более сложной формы, чем из сталей.
В зависимости от того, какой формы присутствует углерод в сплавах различают белые, серые, ковкие и высокопрочные чугуны.
Высокая твердость белого чугуна обеспечивает его износостойкость, в том числе и при воздействии агрессивных сред. Это свойство учитывают при изготовлении из него поршневых колец. Однако белый чугун применяют главным образом для отливки деталей на ковкий чугун, поэтому его называют передельным.
Обозначение марки включает буквы «В» – высокопрочный, «Ч» – чугун и цифры, обозначающие временное сопротивление разрыву при растяжении в Мпа.
Первая группа цифр – показывает предел прочности чугуна при растяжении, МПа:
Вторые – относительное удлинение при разрыве в %.
В зависимости от назначения различают износостойкие, антифрикционные, жаростойкие и коррозионностойкие чугуны.
Износостойкие (антифрикционные ) чугуны.
Обозначают сочетанием букв АЧС, АЧК, АЧВ. Буквы С, К, В обозначают вид чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Цифра обозначает номер чугуна.
Для легирования антифрикционных чугунов применяют хром, никель, медь, титан.
Жаростойкие и жаропрочные чугуны.
Обозначают набором заглавных букв русского алфавита и следующими за ними букв. Буква «Ч» – чугун. Буква «Ш», стоящая в конце марки означает шаровидную форму графита. Остальные буквы означают легирующие элементы, а числа, следующие за ними, соответствуют их процентному содержанию в чугуне.
Жаростойкие чугуны применяют для изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования, работающих в газовых средах при 0 температуре 900-1100 С.
Коррозионностойкие чугуны, обладают высокой стойкостью в газовой, воздушной и щелочных средах. Их применяют для изготовления деталей узлов трения, работающих при повышенных температурах.
Примеры обозначения и расшифровки:
1. СЧ15 – серый чугун, временное сопротивление при растяжении 150Мпа.
2. КЧ45-7 – ковкий чугун, временное сопротивление при растяжении 450Мпа, относительное удлинение 7%.
3. ВЧ70 – высокопрочный чугун, временное сопротивление при растяжении 700 МПА
4. АЧВ – 2 – антифрикционный высокопрочный чугун, номер 2.
5. ЧН20Д2ХШ – жаропрочный высоколегированный чугун, содержащий никеля 20%, 2% меди, 1% хрома, остальное – железо, углерод, форма графита – шаровидная
6. ЧС17 – коррозионностойкий кремниевый чугун, содержащий 17% кремния, остальное –железо, углерод.
Определение :
Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий углерода не более 2,14%, а также ряд других элементов.
Классификация:
Для правильного прочтения марки необходимо учитывать ее место в
классификации стали по химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления.
– По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.
– Стали по назначению делят на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения с особыми свойствами.
– Стали по качеству классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.
– Классификация по степени раскисления. Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие .
Таблица 1. – Классификация сталей
Стали по химическому составу | |||||
Углеродистые | Легированные | ||||
низкоуглеродистые (до 0,25% С),
среднеуглеродистые (0,25-0,6% С высокоуглеродистые (более 0,6% С) | низколегированную (с суммарным содержанием легирующих элементов до 2,5%), среднелегированную (от 2,5до 10%) и высоколегированную (свыше 10%). | ||||
По назначению | |||||
инструментальные | конструкционные | ||||
По качеству (содержанию вредных примесей) | |||||
Обыкновенного качества содержат до 0,06% S и 0,07% Р
| Качественные до 0,035% S и 0,035% Р | Высококачествен- ные не более 0,025% S и 0,025% Р | Особо высококачествен- ные не более 0,015% S и 0,025% Р |
Конструкционные стали – стали, предназначенные для изготовления различных деталей, узлов механизмов и конструкций.
Инструментальные стали – стали, применяемые для обработки материалов резанием или давлением, а также для изготовления измерительного инструмента.
Специальные стали — это высоколегированные (свыше 10%) стали, обладающие особыми свойствами – коррозионной стойкостью, жаро – стойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др
Углеродистые стали
К углеродистым сталям относят стали, не содержащие специально введенные легирующие элементы.
Конструкционные углеродистые стали.
Стали углеродистые обыкновенного качества (сталь с достаточно высоким содержанием вредных примесей S и P) обозначают согласно ГОСТ 380-94.
Эти наиболее широко распространенные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях.
Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами:
Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры — это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.
Перед символом Ст указывают группу гарантированных свойств: А, Б,В. Если указание о группе отсутствует, значит предполагается группа А.
Например, СТ3; БСт4; ВСт2.
Сталь обыкновенного качества выпускается также с повышенным содержание марганца (0,8-1,1% Mn)/ В этом случае после номера марки добавляется буква Г. Например, БСТ3Гпс.
После номера марки стали указывают степень раскисления: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная сталь.
Например, ВСт3пс.
Таблица 2. – Структура обозначения углеродистых сталей.
Группа стали | Обозначение | Номер стали | Степень раскисления | Категория |
А | Ст | 0 | – | 1, 2, 3 |
1, 2, 3, 4 | кп, пс, сп | |||
5, 6 | пс, сп | |||
Б | БСт | 1, 2, 3, 4 | кп, пс, сп | 1, 2 |
5, 6 | пс, сп | |||
В | ВСт | 1, 2, 3, 4 | кп, пс, сп | 1, 2, 3, 4, 5 |
5 | пс, сп |
Таблица 3. –Значение букв и цифр, употребляющихся при маркировке сталей обыкновенного качества.
Обозначение | Расшифровка обозначения |
А | Группа сталей, поставляемая с гарантированными механическими свойствами. Обычно при обозначении сталей букву А опускают. |
Б | Группа сталей, поставляемая с гарантированным химическим составом. |
В | Группа сталей, поставляемая с гарантированными химическими и механическими свойствами. |
Ст | Сокращенное обозначение термина «сталь» |
0 – 6 | Условные марки стали. |
Г | Наличие буквы Г после номера стали означает повышенное содержание марганца. |
Кп | Сталь «кипящая», раскисленная только ферромарганцем. |
Пс | Сталь «полуспокойная», раскисленная ферромарганцем и алюминием. |
Сп | Сталь «спокойная», то есть полностью раскисленная. |
Примеры обозначения и расшифровки:
Качественная конструкционная сталь – сталь с заметно меньшим содержанием серы, фосфора и других вредных примесей. Обозначается согласно ГОСТ 1050-88.
Сталь маркируют двузначными числами, которые обозначают содержание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантированными показателями химического состава и механических свойств. По степени раскисления сталь подразделяют на кипящую (кп), полуспокойную (пс), спокойную (без указания индекса). Буква Г в марках сталей указывает на повышенное содержание марганца (до 1%).
Примеры обозначения и расшифровки
Обозначение автоматных сталей
По ГОСТ 1414-75 эти стали маркируют буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяют следующие марки автоматной стали: А12,А20, АЗО, А40Г.
Из стали А12 готовят неответственные детали, из стали других марок — более ответственные детали, работающие при значительных напряжениях и повышенных давлениях. Сортамент автоматной стали предусматривает изготовление сортового проката в виде прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений. Эти стали не применяют для изготовления сварных конструкций.
Примеры обозначения и расшифровка
АС12ХН – сталь автоматная легированная, низкоуглеродистая, содержащая 0,12 % углерода, 1% хрома и никеля.
Стали листовые для котлов и сосудов, работающих под давлением, применяют для изготовления паровых котлов, судовых топок,
камер горения газовых турбин и других деталей. Они должны работать при переменных давлениях и температуре до 450″С. Кроме того, котельная сталь должна хорошо свариваться. Для получения таких свойств в углеродистую сталь вводят технологическую добавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием. Выпускают следующие марки углеродистой котельной стали 12К, 15К, 16К, 18K.20K.22Kc содержанием в них углерода от 0,08 до 0,28%.
Эти стали поставляют в виде листов с толщиной до 200 мм и поковок в состоянии после нормализации и отпуска.
Обозначение инструментальных углеродистых сталей
Инструментальный углеродистые стали, маркируют в соответствии с ГОСТ1435-90.
Инструментальные углеродистые стали выпускают следующих марок:
У7.У8ГА.У8Г, У9, У 10, У 11, У 12 и У 13. Цифры указывают на содержание углерода в десятых долях процента. Буква Г после цифры означает, что сталь имеет повышенное содержание марганца. Марка инструментальной углеродистой стали высокого качества имеет букву А.
Примеры обозначения и расшифровки
Легированной называют сталь со специально введенным одним или более легирующим элементом.
Обозначение легированных сталей
Легированные стали маркируются комбинацией цифр и заглавных букв алфавита. В обозначении нет слова «сталь» или символа «Ст». Например, 40Х, 38ХМ10А, 20Х13. Первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента. Следующие буквы являются сокращенным обозначением элемента. Цифры, стоящие после букв, обозначают содержание этого элемента в целых процентах. Если за буквой не стоит цифра, значит содержание этого элемента до 1%.
Таблица 4. – Обозначение элементов марка.
Ю-АI Алюминий | C-Si Кремний | A-N Азот |
Р-В Бор | Г- Mn Марганец | Д –Cu Медь |
Ф-V Ванадий | М-Мо Молибден | Е-Se Селен |
В-W Вольфрам | Н-Ni Никель | Ц-Zr Цирконий |
Ж-Fe Железо | T-Ti Титан | Б-Nb Ниобий |
К- Co Кобальт | Та – Тантал | Х- хром |
Для изготовления измерительных инструментов применяют X, ХВГ.
Стали для штампов: 9Х, Х12М, 3Х2Н8Ф.
Стали для ударного инструмента: 4ХС, 5ХВ2С.
Обозначение быстрорежущих сталей
Все быстрорежущие стали являются высоколегированными. Это стали для оснащения рабочей части резцов, фрез, сверл и т.д.
Маркировка быстрорежущих сталей всегда начинается с буквы Р и числа, показывающего содержание вольфрама в процентах. Наиболее распространенными марками являются Р9, Р18, Р12.
Например, хромистые стали 95Х18, 30Х13, 08Х17Т.
Хромоникелевые нержавеющие имеют большую коррозийную стойкость, чем хромистые стали, обладают повышенной прочностью и хорошей технологичностью в отношении обработки давлением.
Например, 12Х18Н10Т, 08Х10Н20Т2.
Жаропрочные стали – это стали, способные выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций при высоких температурах. К числу жаропрочных относят стали, содержащие хром, кремний, молибден, никель и др.
Например, 40Х10С2М, 11Х11Н2В2МФ.
3.Износостойкие – стали, обладающие повышенной стойкостью к износу:
шарикоподшипниковые, графитизированные и высокомарганцовистые.
Особенности обозначения подшипниковых сталей.
Маркировка начинается с буквы Ш, цифра, стоящая после буквы Х, показывает содержание хрома в десятых долях процента.
Например, ШХ9, ШХ15ГС.
Примеры обозначения и расшифровки
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«МАЛООХТИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
ПО ПРЕДМЕТУ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Преподаватель спецдисциплин: Н.Н. Годова
Санкт-Петербург
2013
Настоящее пособие предназначено для профессионально – технических заведений, подготавливающих квалифицированных рабочих по профессиям, связанных с ремонтом и обслуживанием машин и механизмов и обработкой различных материалов. Пособие содержит общие и частные цели, информацию об изучаемой теме, задания на проверку достижения цели, контрольные вопросы.
Содержание
1.Введение………………………..…………………….....................3
2.Чугуны
2.1. получение чугуна……………………………….. .......................4-6
2.2 методы получения отливок………………………....................6-9
2.3. классификация чугунов……………….....................................9-11
2.4. влияние «С» и вредных примесей на свойства чугуна…12-14
2.5.свойства чугунов. Применение…………………....................14-16
2.6.марки чугунов……………………………………......................17-20
3. Контрольные вопросы и контрольные задания……..............20-21
4. Литература ……………………………………… ….........................22
5. Приложения………………………………………….....................22-24
ВВЕДЕНИЕ
Пособие выполнено в виде модуля
Структура пособия в целом соответствует структуре учебника. Каждая подтема (учебный элемент) пособия состоит из:
- краткого содержания;
- практических упражнений, включающих цели конкретного упражнения
Общие цели
После изучения модуля обучающиеся смогут:
- раскрыть основные понятия, связанные с чугунами
- классифицировать чугуны
- указать свойства чугунов и их применение
- расшифровать марки чугунов
Частные цели
После изучения учебных элементов обучающиеся смогут:
- раскрыть понятие чугун
- назвать исходные материалы для получения чугуна
- указать назначение флюса, шлака, кокса
- описать три стадии получения чугуна
- указать цель обогащения руды
- раскрыть понятия: отливка, литниковая система, лигатура, металлическая шихта
- назвать способы получения отливок
- сопоставить процессы, проводимые для улучшения свойств литейных сплавов
- классифицировать чугуны в зависимости от состояния углерода и химического состава, назначения
- назвать примеси
- определить зависимость свойств чугунов от влияния углерода и постоянных примесей
- назвать свойства чугунов
- указать применение чугунов в зависимости от их свойств
- расшифровать марки чугунов
Учебные элементы, входящие в состав модуля:
УЭ 03-01- Получение чугуна.
УЭ 03-02- Методы получения отливок
УЭ 03-03- Классификация чугунов
УЭ 03-04- Влияние углерода и постоянных примесей на свойства чугуна
УЭ 03-05- Свойства чугунов.
УЭ 03-06- Марки чугунов
Рекомендуемая последовательность изучения учебных элементов:
03-01 → ( 03-02 ↔ 03-03 ↔ 03-04 ) → ( 03-05 ↔ 03-06 )
Имеется контрольная карта преподавателя
УЭ 03 – 01 ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА
Цели:
Изучив данный учебный элемент, вы сможете
- раскрыть понятие чугун
- назвать исходные материалы для получения чугуна
- указать назначение флюса, шлака, кокса, ферросплавов
- описать три стадии получения чугуна
- указать цель обогащения руды
- назвать печь, в которой выплавляют чугун
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭ 03 – 01 ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА.
Чугун получают из железной руды с помощью топлива и флюсов. Железная руда в основном состоит из оксидов железа и пустой породы (песок, глина, минеральные примеси). Для частичного удаления из руды вредных примесей (серы и фосфора) и получения легкоплавких шлаков применяется флюс –известняк СаСО. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха при плавке. В качестве топлива применяется кокс, который получают из
высококачественного угля (антрацита) нагревом без доступа воздуха до 1000... 1100°С, а также природный газ.
Чугун выплавляют в доменных печах. Процесс получения чугуна состоит из трех стадий:
1. восстановление железа из окислов
2. науглероживание ( насыщение железа углеродом)
3. шлакообразование
Восстановление железа из руды идет по схеме:Fe2O3- Fe3O4– FeO-Fe.
(Часть окислов железа восстанавливается твердым углеродом кокса.)
Полученное железо соединяется с углеродом кокса или вступает с ним в химическое соединение ( 3Fe+С =Fe3C). Получается сплав железа с углеродом - чугун. В процессе плавки в чугун попадают из руды кремний, марганец и фосфор, из кокса – сера. Таким образом чугун – это сплав железа ( до 92%) с углеродом ( от 2,14 до 5 %) и примесями кремния, марганца, серы и фосфора. Кроме чугуна в процессе доменной плавки получают шлак, ферросплавы и доменные газы. Шлак используется в строительстве, ферросплавы – при производстве стали и для
раскисления, а доменные газы после очистки – как топливо.
УЭ 03 – 01 ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА
Проверка достижения целей
1. Выберите правильный ответ:
Чугун – это:
а) сплав железа с углеродом ( менее 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы, фосфора.
б) сплав железа с углеродом ( до 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы.
в) сплав железа с углеродом ( более 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы и фосфора.
г) сплав железа с углеродом ( от 2,14% ) и примесями марганца, серы и фосфора.
2. Выберите правильный ответ (+)
Для выплавки чугуна необходимо:
Шлак |
|
Железная руда |
|
Флюсы |
|
Модификаторы |
|
Топливо |
|
3. Сопоставьте понятие и его назначение
понятие |
назначение |
|||
1 |
Шлак |
А |
Раскисление стали |
|
2 |
флюс |
Б |
Защита металла от печных газов |
|
3 |
Кокс |
В |
Удаление вредных примесей из руды |
|
4 |
Ферросплавы |
Г |
Топливо |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
4. Выбрать и расположить по порядку стадии получения чугуна
( есть лишние ответы )
А |
Шлакообразование |
Б |
Формование |
В |
Восстановление железа из окислов |
Г |
Науглероживание железа |
Д |
Спекание железа |
Е |
Легирование железа |
5. Дополните:
Цель обогащения руды – повышение концентрации … и удаление … .
6. Выберите правильный ответ ( + )
Чугун выплавляют в:
Конвертерах |
|
Газовых печах |
|
Доменных печах |
|
Томасовских печах |
|
УЭ 03 – 02 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
Цели:
Изучив данный учебный элемент, вы сможете:
- раскрыть понятия: отливка, литниковая система, лигатура, металлическая шихта
- назвать методы получения отливок
- сопоставить процессы, проводимые для улучшения свойств литейных сплавов
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭ 03 – 02 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
Отливкой называют литую деталь или заготовку, полученную заливкой расплавленного металла в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию детали или заготовки. Литейную форму заливают жидким металлом через систему каналов,называемую литниковой системой.
Способы литья отливок можно разделить на две группы. К первой относят способы получения отливок в разовых формах, заполняемых расплавом однократно, после чего их разрушают для извлечения отливки (литье в песчаные сухие или сырые формы, литье в оболочковые формы). Ко второй группе относят способы получения отливок в многократных металлических формах, заполняемых расплавом от нескольких сотен до десятков тысяч раз (центробежное литье, литье в кокиль, под давлением). Каждый из перечисленных способов изготовления отливок имеет свое назначение и область применения.
При выплавке литейных сплавов в плавильные печи загружают металлическую шихту, ферросплавы, лигатуры и флюсы. Металлическая шихта – слитки технически чистых металлов, лом, отходы производства. Лигатура – вспомогательный сплав, вводимый в расплавленный металл с целью восполнения угарающих в процессе плавки химических элементов. Например, для выплавки чугуна и стали лигатурой служат ферросплавы (ферромарганец, ферросилиций и др.), которые одновременно раскисляют металл. Флюсы служат для образования шлака с требуемыми физико- химическими свойствами (для плавки чугуна и стали флюсом служит известняк). Шлак предохраняет в процессе плавки металл от окисления, служит для удаления неметаллических включений, попадающих в металл вместе с шихтой и образующихся в процессе плавки.
Для улучшения свойств литейных сплавов в процессе плавки, после плавки, в литейном раздаточном ковше, или непосредственно в литейной форме производят модифицирование, легирование и рафинирование.
Модифицирование – введение в жидкий сплав после его плавки специальных добавок – модификаторов, которые служат дополнительными центрами кристаллизации, обеспечивая более мелкозернистое строение сплава и более высокие его механические свойства. Для чугунов и стали модификаторами являются силикокальций, ферросилиций и др.
Легирование – введение в жидкий сплав различных добавок химических элементов для придания сплаву требуемых свойств (жаропрочности, зносостойкости, коррозионной стойкости т.п.). Рафинирование – очистка сплавов от ненужных и вредных примесей. Удаление вредных примесей (серы и фосфора) из чугуна и стали выполняют рафинированием их марганцем и известняком.
УЭ 03 -02 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
Проверка достижения целей:
1. Сопоставьте понятие и определение
понятие |
определение |
||
1 |
Лигатура |
А |
Литая деталь или заготовка, полученная заливкой расплава в литейную форму |
2 |
Металлическая шихта |
Б |
Система каналов, через которые заливают жидкий металл |
3 |
Литниковая система |
В |
Вспомогательный сплав, вводимый в расплав с целью восполнения угорающих химических элементов |
4 |
Отливка |
Г |
Отходы производства |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
2. Дополните схему
Методы получения отливок
… многократные формы
литье в оболоч … литье в …
ковые формы кокиль
3. Сопоставьте названия процессов и их назначение
название процесса |
назначение |
||
1 |
Легирование |
А |
Обеспечение высоких механических свойств сплава |
2 |
Рафинирование |
Б |
Для придания сплаву особых свойств |
3 |
Модифицирование |
В |
Очистка сплавов от ненужных и вредных примесей |
УЭ 03 – 03 КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ
Цели:
Изучив данный учебный элемент, вы сможете:
- классифицировать чугуны в зависимости от состояния углерода и химического состава, назначения
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭ 03 – 03 КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ
Классификация чугунов осуществляется по следующим признакам:
- по назначению – передельные, ферросплавы, литейные
- по состоянию углерода – свободный и связанный
- по химическому составу – нелегированные ( общего назначения) и легированные (специльного назначения)
По назначению : Передельный (белый) чугун предназначен для переработки на сталь в плавильных агрегатах, называемых конверторами, а также мартеновских и электрических печах.
Ферросплавы выплавляют с высоким процентом кремния или марганца, применяют в качестве специальных добавок (раскислителей) при выплавлении стали. Литейный чугун предназначается главным образом для производства литых заготовок (литья). Он поступает в литейные цеха в виде небольших слитков (чушек) весом до 25кг. Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и связанном состоянии ( в виде химического соединения – цементита Fe C), но также в свободном состоянии – в виде графита. В зависимости от состояния углерода различают:
- белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe C;
- серый чугун, в котором весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии – в виде графита ;
- ковкий чугун, который получают из белого путем отжига, углерод находится в виде графита;
- высокопрочный чугун, который получают из серого путем модифицирования, углерод – в виде графита
В зависимости от химического состава различают:
1. нелегированные чугуны
- белый чугун
- серый чугун ( СЧ)
- ковкий чугун (КЧ)
- высокопрочный чугун (ВЧ)
2. легированные чугуны (Ч)- чугуны со специальными свойствами
- жаростойкий чугун
- жаропрочный
- износостойкий
- антифрикционный
УЭ 03 – 03 КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ
Проверка достижения целей
1. Дополните схему классификации чугунов в зависимости от
состояния углерода
Чугуны
… Белый чугун
Высокопрочный …
2. Сопоставьте виды чугунов с их характерными признаками
виды чугунов |
признаки |
||
1 |
Высокопрочный |
А |
Весь углерод в свободном состоянии |
2 |
Белый |
Б |
Получаемый из белого путем отжига |
3 |
Ковкий |
В |
Весь углерод в виде цементита |
4 |
Серый |
Г |
Получаемый модифицированием |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
3. Сопоставьте классификацию чугуна по химическому составу и названия чугунов:
классификация чугуна по химическому составу |
|
легированный |
нелегированный |
|
|
|
|
|
|
|
|
1. белый
2. жаростойкий
3. серый
4. износостойкий
5. высокопрочны
6. ковкий
7. жаропрочный
8. антифрикционный
4. Соотнесите данные виды чугунов и их назначение
виды чугунов |
назначение |
||
1 |
передельный |
А |
Производство чугунного литья |
2 |
ферросплавы |
Б |
Переплавка в сталь |
3 |
литейный |
В |
Раскисление стали |
УЭ 03 – 04 ВЛИЯНИЕ «С» И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА
Изучив данный учебный элемент, вы сможете:
- назвать постоянные примеси чугуна
- определить зависимость свойств чугунов от влияния углерода и постоянных примесей
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭОЗ-04 ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА.
Входящие в состав чугуна элементы определяют его структуру и свойства.
Углерод — важнейшая составляющая чугуна. Если углерод находится в сплаве в свободном состоянии в виде графита, то чугун становится мягким и хорошо обрабатывается резанием. Если углерод находится в виде цементита (в химически связанном с железом состоянии — Ре2С), то чугун имеет высокую твердость и плохо обрабатывается. В машиностроительных чугунах углерод присутствует в виде графита. Так как графит обладает очень низкими механическими свойствами, поэтому чем больше его в чугуне, тем хуже свойства чугуна. Но он способствует повышению обрабатываемости чугунов резанием, придает им антифрикционные свойства при трении и гасит влияние вибраций и ударов. Прочные чугуны содержат 2,8-3 % С.
Кремний является важнейшей после углерода примесью в чугуне, способствует выделению углерода в виде графита. Улучшает литейные свойства чугуна (жидкотекучесть, усадка) и делает чугун более мягким.
Марганец препятствует графитообразованию, так как связывает углерод в виде цементита. При содержании до 1 % марганец очень полезен, так как повышает прочность чугуна и способствует удалению серы из сплава, образуя сернистый марганец (МпS), который, всплывая, уходит в шлак. Этим частично нейтрализует вредное действие серы.
Сера в чугуне является вредной примесью, так как вызывает явление красноломкости (в отливках в горячем состоянии образуются трещины). Кроме того, присутствие серы ухудшает жидкотекучесть чугуна, вследствие чего он плохо заполняет литейные формы.
Фосфор повышает жидкотекучесть чугуна, но понижает механические свойства чугуна,ухудшает обрабатываемость и вызывает хладноломкость, т. е. склонность к образованию трещин в отливках в холодном состоянии.
Государственные стандарты строго регламентируют массовую долю полезных и вредных примесей в чугунах. Как правило, содержание этих элементов ограничивается следующими верхними пределами, %:
Марганец 0,3 – 1,5
Кремний 0,3 – 5,0
Фосфор 0,20 – 0,65
Сера 0,08 – 0,12
УЭ 03 -04 ВЛИЯНИЕ «С» И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА
Проверка достижения целей:
1. Допишите
Примеси чугуна
…….. …..… сера ……..
2. Установите соответствие между углеродом, названиями примесей и их влиянием на чугун
углерод и примеси |
влияние на чугун |
|||
1 |
Кремний |
А |
При содержании 2,8-3% - повышение прочности чугуна |
|
2 |
Сера |
Б |
До 1 % полезен, т. к. повышает прочность чугуна, способствует удалению серы |
|
3 |
Марганец |
В |
Вызывает явление хладноломкости |
|
4 |
Фосфор |
Г |
Улучшает литейные свойства чугуна, обрабатываемость резанием |
|
5 |
Углерод |
Д |
Вызывает явление красноломкости |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
3. Определите влияние элементов на обрабатываемость чугуна
( найдите соответствие)
Углерод в виде графита |
А |
Марганец |
Б |
Кремний |
В |
Углерод в виде цементита |
Г |
1 |
Чугун хорошо обрабатывается |
2 |
Чугун плохо обрабатывается |
УЭ 03 – 05 СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.
Изучив данный учебный элемент, вы сможете:
- назвать свойства чугунов
- указать применение чугунов в зависимости от их свойств
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭОЗ-05 СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.
Белые чугуныочень твердые и хрупкие, плохо обрабатываются режущим инструментом, идут на переплавку в сталь.Часть белого чугуна идет на получение ковкого чугуна. Серые чугуныэто литейный чугун.Он хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу. Высокая демпфирующая способность и износостойкость обусловили применение чугуна для изготовления станин различного оборудования, коленчатых и распределительных валов тракторных и автомобильных двигателей и др.
Ковкий чугун - условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Из-за своей высокой для чугунов пластичности он получил название ковкий. Из ковкого
чугуна изготавливают детали способные воспринимать повторно-переменные и ударные нагрузки и работающие в условиях повышенного износа, такие, как картер заднего моста, тормозные колодки, ступицы, пальцы режущих аппаратов сельскохозяйственных машин, шестерни, крючковые цепи и др.
Высокопрочный чугун получают из серого путем модифицирования его магнием.Этот чугун обладает повышенной прочностью, твердостью по сравнению с обычными серыми чугунами.
Используется для изготовления деталей машин, работающих в тяжелых условиях, вместо поковок или отливок из стали. (лопатки направляющего аппарата), тракторов, автомобилей (коленчатые валы, поршни) и др.
Легированные чугуны получают путем добавок в расплавленный жидкий чугун различных легирующих элементов. Легированные чугуны обладают высокими механическими свойствами, высокими эксплуатационными свойствами, имеют высокие литейные свойства, хорошую обрабатываемость различными способами механической обработки
Жаростойкий легированный чугун ( ЧЮ ). Жаростойкие чугуны способны противостоять коррозионному разрушению под действием воздуха или других газовых сред при высоких температурах. Применяют для изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования, компрессоров. Жаропрочный легированный чугун ( ЧН ). Жаропрочные чугуны способны выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций при
высоких температурах,применяются для изготовления деталей дизелей, компрессоров и др.
Износостойкий легированный чугун ( ЧХ ). Эти чугуны применяют для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах.
Антифрикционные легированные чугуны ( АЧ ).Отливки из антифрикционного чугуна предназначены для работы в паре в узлах трения со смазкой ( подшипники скольжения ). Антифрикционные чугуны представляют собой
железоуглеродистый сплав с твердой металлической основой и мягкими графитовыми включениями, которые создают пористость. Благодаря пористости вкладыша в подшипниках длительное время удерживается смазка.
УЭ 03 – 05 СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.
Проверка достижения целей:
1. Установите соответствие между видами чугунов и их свойствами
виды чугунов |
свойства чугунов |
||
1 |
Серый |
А |
Низкий коэффициент трения, способность удерживать смазку |
2 |
Жаростойкий |
Б |
Высокая устойчивость к абразивному износу и истиранию при высоких температурах |
3 |
Белый |
В |
Способность выдерживать большие механические нагрузки при высоких температурах |
4 |
Антифрикционный |
Г |
Высокая коррозионная стойкость при высоких температурах |
5 |
Высокопрочный |
Д |
Высокая пластичность |
6 |
Ковкий |
Е |
Высокие механические свойства |
7 |
Жаропрочный |
Ж |
Высокая демпфирующая способность |
8 |
Износостойкий |
З |
Очень твердый, хрупкий |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Сопоставьте виды чугунов и их применение
виды чугунов |
применение |
|
||
1 |
Высокопрочный |
А |
Детали дизелей |
|
2 |
Серый |
Б |
Аппаратура, устойчивая к воздействию концентрированной азотной и фосфорной кислот |
|
3 |
Ковкий |
В |
Получение стали |
|
4 |
Антифрикционный |
Г |
Детали машин, работающих в тяжелых условиях ( Коленчатые валы) |
|
5 |
Жаростойкий |
Д |
Подшипники скольжения |
|
6 |
Белый |
Е |
Износостойкие детали гидромашин |
|
7 |
Жаропрочный |
Ж |
Детали, способные воспринимать повторно переменные нагрузки (Тормозные колодки) |
|
8 |
Износостойкий |
З |
Станины станков |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
УЭ 03- 06 МАРКИ ЧУГУНОВ
Изучив данный учебный элемент, вы сможете
- расшифровать марки различных видов чугунов
- определить марку чугуна по результатам механического испытания
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭОЗ-06 МАРКИ ЧУГУНОВ.
Серый чугун
Согласно ГОСТ 1412-70 установлены следующие марки серого чугуна: СЧ00, СЧ120-280, СЧ150-320, СЧ180-360, СЧ210-400, СЧ240-400, СЧ280-480, СЧ320-560, СЧ400-600, СЧ440-640, где буквы СЧ означают серый чугун, первое число показывает предел прочности ( в МПа ) при испытании на разрыв, а второе- предел прочности при испытании на изгиб ( в МПа ) .Чугун марки СЧ00 не испытывается.
Пример расшифровки марки серого чугуна:
СЧ 360-560
СЧ- серый чугун
360- предел прочности на разрыв, 360 МПа
560- предел прочности на изгиб, 560 МПа
Согласно ГОСТ 1412-85 выпускают следующие марки серого чугуна: СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45, где буквы СЧ означают серый чугун, а цифры- предел прочности на растяжение( на разрыв) в кгс/ мм.
Пример расшифровки марки серого чугуна:
СЧ35
СЧ- серый чугун
35- предел прочности на растяжение 35 кгс/мм ( 350 МПа ) 1кгс/мм =10 МПа
Ковкий чугун
Согласно ГОСТ 1412-70 установлены марки ковкого чугуна: КЧ330-8, КЧ370-12 и т.д., Где буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число показывает предел прочности на разрыв в МПа , второе число, стоящее после тире- относительное удлинение в %, характеризующее пластичность.
Согласно ГОСТ1215-79 выпускают следующие марки ковкого чугуна: КЧ30-6, КЧ35-10, КЧ70-2 и т. д. ( предел прочности на разрыв в кгс/мм, относительное удлинение в %)
Пример расшифровки марки ковкого чугуна:
КЧ60-3
КЧ- ковкий чугун
60- предел прочности при растяжении, 60 кгс/мм ( 600 МПа)
3- относительное удлинение, 3%
УЭ 03- 06
Высокопрочный чугун
Согласно ГОСТ 1412-70 установлены марки высокопрочного чугуна: ВЧ450-5, ВЧ600-2, ВЧ1200-4 и т. д., где буквы ВЧ означают высокопрочный чугун, первое число показывает предел прочности на разрыв в МПа, второе число, стоящее после тире – относительное удлинение в %, характеризующее пластичность.
Согласно ГОСТ 7293-85 выпускают следующие марки высокопрочного чугуна: ВЧ 38. ВЧ40 и т.д. ( цифры означают предел прочности при растяжении в кгс/мм )
Пример расшифровки марки чугуна:
ВЧ450-5
ВЧ- высокопрочный чугун
450- предел прочности при растяжении, 450 МПа
5- относительное удлинение, 5 %
Легированные чугуны
Жаропрочные, жаростойкие, износостойкие чугуны.
По ГОСТ 7769-75 различают следующие марки легированного жаростойкого чугуна:ЖЧХ , ЖЧХ16, ЖЧХ 20 и т.д. В обозначении марок чугуна буквы ЖЧ означают жаростойкий чугун, остальные буквы – легирующие элементы: Х- хром, С- кремний, Ю- алюминий, Г- кремний, М- молибден, Д- медь, Т- титан, П- фосфор. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемента в целых еденицах. Отсутствие цифры означает, что содержание элемента до 1 %.
П Пример расшифровки марки чугуна:
ЖЧХ30
ЖЧ- жаростойкий чугун , легированный
Х30- хром 30%
По ГОСТ 7769-82 различают следующие виды легированных чугунов: жаропрочный, жаростойкий, износостойкий. В маркировке легированных чугунов приняты следующие обозначения: Буквы ЧН- чугун жаропрочный, ЧЮ- чугун жаростойкий, ЧХ- чугун износостойкий. Буквы, стоящие после буквыЧ указывают на наличие легирующих элементов, а число за ними- соответствующее содержание этих элементов в процентах. Буква Ш в конце обозначения марки указывает на то, что чугун с шаровидным графитом.
Пример расшифровки марки чугуна:
ЧН19Х3Ш
ЧН- жаропрочный чугун, легированный
Н19- никель 19%
Х3- хром 3%
Ш- шаровидный графит
УЭ 03 -06
Легированные
Антифрикционные чугуны
По ГОСТ 1585-85 выпускаются следующие марки антифрикционных чугунов: АЧС-6, АЧВ-1, АЧК-2 и т.д. В обозначении марок приняты следующие сокращения: АЧ- антифрикционный чугун, С –серый чугун, В- высокопрочный чугун, К- ковкий чугун. Цифры в маркировке чугунов означают условный номер, который соответствует степени легирования.
Пример расшифровки марки антифрикционного чугуна:
АЧК-1
АЧ- антифрикционный чугун
К- ковкий
1- условный номер
УЭ 03 – 06 МАРКИ ЧУГУНОВ
Проверка достижения цели:
1. Закончите расшифровку:
КЧ 38-8
КЧ - …
38 - …
8 - …
СЧ 300 -20
СЧ - …
300 - …
20 - …
АЧВ – 2
АЧВ - …
2 - …
ЧХ28
ЧХ - …
Х28 - …
2. Определите предел прочности при растяжении в данной марке чугуна и пользуясь справочником переведите его в МПа : ВЧ 45- 5
3. Расшифровать следующие марки чугунов:
ЧХ32 ЧН11Г7Ш АЧК-3 ВЧ 100-4
4. Определите марку чугуна, если при испытании определили, что предел прочности чугуна при изгибе равен 64 кгс/мм, а предел прочности при растяжении - 44 кгс/мм.
Контрольные вопросы и задания
1. Что называется чугуном?
2. Дайте классификацию чугуна.
3. Перечислите основные виды чугунов.
4. Чем обусловлено различие свойств серого и белого чугунов?
5. Как называется металлургический агрегат, в котором выплавляют чугун?
6. Какое влияние оказывает углерод и постоянные примеси на свойства чугуна?
7. Каковы особенности получения ковкого чугуна и высокопрочного?
8. Где применяются основные виды чугунов?
9. Что такое легированный чугун? Назовите его марки и применение.
10. Каким образом подразделяются легированные чугуны по своему назначению?
11. Укажите назначение и некоторые марки антифрикционных чугунов.
12. Определите марку чугуна по его механическим свойствам:
Высокопрочный чугун, предел прочности при растяжении – 380 Мпа, относительное удлинение – 17 %.
1. Заполните таблицу, пользуясь справочником
Марки чугунов |
Названия чугунов |
Химический состав(легированные чугуны) |
Механические свойства |
||
Предел прочности при растяжении σВ,Мпа |
Относительное удлинение δ, % |
НВ, не более |
|||
ЧХ3 |
|
|
|
|
|
ЧЮ22Ш |
|
|
|
|
|
ЧН19Х3Ш |
|
|
|
|
|
КЧ 55-4 |
|
|
|
|
|
ВЧ 80-2 |
|
|
|
|
|
СЧ 18 |
|
|
|
|
|
АЧВ - 1 |
|
|
|
|
|
2. Пользуясь справочником определите марки чугунов
Области применения |
Марки чугунов |
|
|
Станины станков |
|
Подшипники скольжения |
|
Детали узлов трения, работающие при повышенных температурах: компрессоры, головки цилиндров |
|
турбокомпрессоры |
|
Суппорты, резцедержатели |
|
3. Пользуясь справочником выберите материал режущего инструмента ( фрезы)
Материал заготовки |
Характер обработки |
Марка материала инструмента |
Химический состав |
Механические и физические свойства |
Чугун 240 НВ |
черновая |
|
|
|
Литература
1.Адаскин А.М. Материаловедение (металлообработка): Учебник для нач.проф. образования/ А.М.Адаскин,В.М.З.уев.- 3-е изд., стер.- М.:Издательский центр «Академия»,2004.-240с.
2. Козлов Ю.С. Материаловедение: Учебн.пособие для средн. проф.техн. училищ. – М.: Высш.шк. 1983.-80с., ил.-(Профтехобразлвание).
3.Чумаченко Ю.Т. Материаловедение. Учебник/Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко.-4-е изд.,перераб.-Ростов н/д Феникс,2005
4. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы: Учебник для средних специальных учебных заведений. —7-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. - 363 с, ил.
5. Макиенко Н.И. Слесарное дело с основами материаловедения. Учебник для подготовки рабочих на производстве. Изд. 5-е, перераб. М.: "Высшая школа", 1974.
Приложения. Конторольная карта преподавателя
УЭ 03-01 Чугун. Общая схема получения чугуна.
1. в
2.железная руда, топливо, флюсы
3.
4.
5. оксидов железа, пустой породы
6. доменных печах
УЭ 03 – 02
1.
2.
разовые формы
песчаные формы
центробежное литье
под давлением
3.
УЭ 03-03
1. серый, ковкий
2.
1 |
2 |
3 |
4 |
Г |
В |
Б |
А |
3
легиров |
нелегиров |
2 |
1 |
4 |
3 |
7 |
5 |
8 |
6 |
4.
УЭ 03-04
1. кремний, марганец, фосфор
2.
3
УЭ 03-05
1.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ж |
Г |
З |
А |
Е |
Д |
В |
Б |
2.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Г |
З |
Ж |
Д |
Б |
В |
А |
Е |
УЭ 03-06
1. КЧ -7
38- 4,6
8-1
СЧ-8
300-4,6
20-10
АЧВ-3
2-5
ЧХ-2
Х28-9
2. 45кг/мм =450 МПа
3. ЧХ32
ЧХ- легированный, износостойкий
Х32-хром 32%
ЧН11Г 7Ш
ЧН-легиров, жаропрочный
Н11-никель 11%
Г 7- марганец 7%
Ш – Шаровидная форма графита
АКЧ-3
Антифрикц.ковкий чугун
3- условный номер
ВЧ 100-4
ВЧ-высокопрочный чугун
100-предел прочности при растяжении
4- относит.удлинение
4. СЧ 44-64
Классификация чугунов по структуре [c.699]
Такова классификация чугуна по структуре— по строению металлической основы и форме графита. [c.148]
КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ИХ ВЛИЯНИЮ НА СТРУКТУРУ ЧУГУНА [c.418]
Одним из признаков классификации чугунов по структуре является форма существования углерода. В зависимости от нее раз-линают белые и серые чугуны. [c.142]Свойства чугуна определяются структурой основной металлической массы, формой, количеством и расположением графитовых включений. Классификация структур чугунных отливок перлитно- ррит-ного класса по перлиту, графиту н фосфидной эвтектике регламенти-i рована ГОСТ 3443—57. [c.373]
Случайной примесью может быть любой элемент (медь, алюминий, вольфрам, никель), который попал в шихту вместе с металлоломом или чугуном при выплавке стали. Содержание этих элементов ниже тех пределов, когда их вводят специально как легирующие добавки Специальные примеси. Это элементы, специально вводимые в сталь для получения каких-либо заданных свойств. Такие элементы назы вают легирующими, а стали, их содержащие, легированными ста лями (свойства и назначение таких сталей рассмотрены в гл. IX) Углеродистые стали являются основным конструкционным мате риалом, который используют в различных областях промышленности Существует несколько классификаций, позволяющих системати зировать стали, что упрощает поиск нужной марки стали с учетом ее свойств. Основной классификацией является классификация по структуре (см. с. 161). Кроме того, стали классифицируют по способу выплавки, по качеству и по назначению. [c.163]
Структура сплава зависит от содержания углерода, с увеличением концентрации которого растет количество цементита. Железоуглеродистые сплавы принято классифицировать по равновесной структуре в соответствии с диаграммой состояния Fe-Fej . Согласно этой классификации, различают стали доэвтектоидные (0,02...0,8 % С, структура Ф + П) эвтектоидные (0,8 % С, структура — перлит, строение которого можетбьггьпластинчатым или зернистым) заэвтектоидные (8...2,14 % С, структура — П + Ц ). Белые чугуны подразделяют на доэвтектические (2,14...4,3 % С, структура П + Ц + Л) эвтектические (4,3 % С, структура — Л) и заэвтектические (4,3...6,67 % С, структура — Ц, + Л). [c.34]
Для установления марки образцы отливок подвергаются испытаниям на растяжение или на изгиб с обязательным определением стрелы прогиба. Образцы испытываются на изгиб в соответствии с ГОСТ 2055-43. Действительные размеры образца в опасном сечении промеряют после излома с точностью до 0,1 мм. Образцы с дефектами (искривления, раковины и т. д.) к испытанию не допускаются, а дефекты, обнаруженные после излома, служат основанием для повторения иснытания. Твердость отливок определяется в местах, подлежащих обработке, и эти места должны указываться в чертежах или ТУ. Методика испытаний на сжатие и твердость установлена в ГОСТ 2055-43. Методы испытаний, изложенные в ГОСТ 2055-43, относятся также и к ковкому чугуну. Классификация и методы определения структуры металла отливок производятся по ГОСТ 3443-57 по эталонам. Химический анализ металла отливок производится по ГОСТ 2331-43. [c.112]
Настоящая книга представляет собой учебник по термической обработке металлов для машиностроительных техникумов. Для изучения термической обработки по этой книге от учащегося требуется знание основ металловедения в объеме книги А. И. Самохоц-кого и М. П. Кунявского Металловедение или книги М. С. Ароновича и Ю. М. Лахтина Основы металловедения и термической обработки. или книги Б. С. Натапова Металловедение , представляющих собой также учебники для техникумов. Предполагается, что учащийся хорошо знаком с основными типами двойных диаграмм состояния, с кристаллическим строением металлов и сплавов, с элементарными структурами сталей и чугунов, с методикой металлографического исследования и с механическими испытаниями. Эти вопросы в настоящей книге не рассматриваются вовсе. Не рассматривается в настоящей книге и оборудование для термической обработки печи, закалочные баки, закалочные прессы и т. п., так как эти вопросы изучаются в отдельном курсе. В первой главе кратко, но несколько подробнее, чем в упомянутых учебниках по металловедению, рассмотрены классификация и характеристика сталей и диаграмма состояния сплавов железо—углерод. [c.3]
Качественное и количественное непостоянство влияния компонентов чугуна на его склонность к графитизации затрудняет возможность их классификации по признаку интенсивности этого влияния. Такая классификация затрудняется также и тем, что в многокомпонентных сплавах возникают самые неожиданные побочные реакции между элементами, в корне из.меняющие поведение последних них влияние на структуру чугуна. Так, например, марганец и сера в отдельности относятся к элементам, скапливающимся в эвтектике и поэтому способствующи.м связыванию в ней углерода в виде цементита (марганец, кроме того, будучи карбидообразующим элементом, понижает активность углерода в растворе). При их совместном присутствии в чугуне они образуют сульфид Мп5, выделяющийся из расплава при 1600° и служащий изоморфной подкладкой для центров кристаллизации графита. Поэтому добавка марганца к сернисто.му чугуну и серы к марганцовистому приводит не к усилению отбела чугуна, а к его уменьшению. [c.19]
Чугун - это материал с множеством возможностей и широким применением. Хотя он обычно ассоциируется с чугунными радиаторами или кастрюлями, его можно использовать для изготовления многих других продуктов. Если вы хотите знать, что такое чугун и для чего он используется, читайте дальше!
Чугун - это сплав с концентрацией углерода выше 2%, и его максимальное содержание не является постоянным.Это может быть от 3,8 до 6,7%. Кроме того, стоит знать, что чугун образуется в процессе литья и не подвергается пластической обработке.
Чугун - это сплав железа с углеродом, а также очень часто с кремнием, серой, фосфором или марганцем. Его производят в шахтных печах, так называемых купола. Изготавливается из чугуна и металлолома. Отдельные детали из чугуна производятся методом литья в формы. Отливки могут иметь самые разнообразные и сложные формы благодаря тому, что чугун обладает отличными литейными свойствами.
Среди наиболее распространенных преимуществ чугуна - его превосходная прочность, высокая стойкость к истиранию, эффективность в гашении вибрации, простота отливки сложных форм и низкая стоимость производства.
Чугун - это материал, который сотни лет использовался для различных целей. Это один из первых сплавов, которые не были обнаружены человеком в виде самородных металлов, но мы научились делать его самостоятельно, плавя железную руду.При плавке уголь чаще всего попадал в чугун. После плавления углерод растворялся в жидком азоте, и в расплаве углерод вступал в химическую реакцию с железом или образовывал раствор. Учитывая, сколько углерода было перенесено в расплав во время плавки, железо было получено после затвердевания. Чугун был получен, когда во время плавки было введено больше углерода. Было обнаружено, что когда сплав содержит много углерода, он становится более твердым и хрупким. Однако со временем стали отличать чугун от стали, а также получать желаемое процентное содержание углерода в сплаве.Затем, когда технология значительно развивалась, были разработаны все новые и новые виды обработки и сварки чугуна.
Чугун бывает как минимум пяти различных разновидностей. Ниже мы представляем и кратко описываем каждый из них. Среди прочих выделяем:
Белый чугун - отличается твердостью и хрупкостью одновременно. Не подходит для механической обработки (кроме шлифования).
Серый чугун - его название связано с тем, что в нем присутствует графит.Конечные свойства серого чугуна зависят от формы используемого графита. В случае пыльцы чугун не очень прочен и имеет низкую пластичность.
Легированный чугун - это вид чугуна, который можно комбинировать с различными легирующими добавками, придавая ему особые свойства, такие как устойчивость к ржавчине и термостойкость.
Ковкий чугун - это сплав железа и углерода, который образуется в результате затвердевания расплавленной шихты с частицами углерода в форме шара.Отличается большей прочностью по сравнению с чугуном с пластинчатым графитом. Ковкий чугун - ковкий материал.
Ковкий чугун - в отличие от ковкого чугуна его пластичность достигается термической обработкой, которая называется графитизирующим отжигом.
Ниже мы представляем наиболее популярные виды использования чугуна, разделенные на определенные типы:
Белый чугун - используется для изготовления отливок с высокой стойкостью к истиранию, которые больше не требуют дополнительной обработки.Среди них выделяются среди прочих мельничные шары, тормозные колодки или смесители сыпучих материалов.
Серый чугун с пластинчатым графитом - в основном используется для создания отливок, не передающих нагрузки, то есть нагревателей, ванн, умывальников, компонентов печей (дверцы, решетки), а также деталей машин, таких как цилиндры, изложницы или поршни .
Ковкий чугун (ферритная матрица) - применяется для изготовления деталей швейных машин, сельскохозяйственных машин и предметов домашнего обихода.
Ковкий чугун (перлитная матрица) - производит отливки с более высокой нагрузкой, например, распредвалы, коленчатые валы, ключи и шестерни.
Ковкий чугун - используется для производства деталей автомобилей, таких как распределительные валы, компоненты системы рулевого управления и коленчатые валы, а также для производства арматуры, шестерен и шпинделей станков.
Примером использования чугуна являются, например, чугунные ступицы, доступные в магазине EBMiA.pl - https://www.ebmia.pl/1714-piasty-gh-zeliwne
Сварка газового чугуна представляет собой сочетание элементов с пламенем и стержня из присадочного металла. Сварка применяется для соединения металлических и неметаллических деталей, а также сплавов с разной температурой плавления, но их толщина не должна превышать 30 мм. Самый распространенный способ сварки - это электродуговая сварка чугуна. Благодаря этому расплавленный металл, соединяющий различные элементы, взаимодействует с металлом электрода, в результате чего образуется прочный шов.Чтобы шов не окислялся, электрод необходимо покрыть специальным защитным покрытием. Среди прочего это может быть флюс или инертный газ, такой как гелий или аргон. Дуговая сварка - как ручная, так и на полуавтоматических и автоматических - позволяет соединять детали из чугуна, меди, конструкционной стали, алюминия и других сплавов. Что касается температуры плавления, она зависит от углерода, который содержится в материале. Чем выше это содержание, тем ниже температура и выше текучесть при нагревании.
Чугун - это сплав железа, в котором, помимо компонентов, смесь также содержит стойкие вещества, такие как кремний, сера, марганец, фосфор и добавки. Этот материал может быть разных типов в зависимости от сплава, что определяется структурой разрушения. Температура плавления чугуна составляет примерно 1200 ° C, что означает, что она примерно на 300 ° C ниже, чем точка плавления чистого железа. Также стоит выделить серый чугун, температура плавления которого составляет 1260 ° C, а после заливки в форму - 1400 ° C, и белый чугун, температура плавления которого составляет 1350 ° C, а после заливки в форму - 1450 ° C. С.
Чугун - один из лучших металлов для плавки. Это связано с его низкой усадкой и высокой текучестью, что делает его действительно очень эффективным при литье. Интересно, что их бывает около сотни различных типов, и каждый из них отличается использованием, фактурой и технологией изготовления.
Сварка чугуна - занятие не для новичков. Несомненно, это требует опыта, но для любого, кто хоть раз контактировал с обработкой этого материала - это настоящий процесс, который необходимо выполнить.Это связано с тем, что в большинстве случаев речь идет о ремонте чугунных элементов, а не о соединении их с другими металлами. Ремонтные работы обычно проводят в литейном цехе при производстве изделий из чугуна или для устранения дефектов литья, обнаруженных во время механической обработки. Ремонт необходим, в частности, когда просверленные отверстия расположены неправильно.
Проблемы, связанные со сваркой чугуна, связаны с его функцией. Прежде всего, он имеет высокое содержание углерода, что вызывает осаждение графита.Они отвечают за серый оттенок чугуна. Во время литья расплавленный чугун выливают в форму, а затем дают ему остыть. При работе с высоким содержанием углерода медленное охлаждение предотвратит растрескивание материала. Это следует учитывать при сварке чугуна.
Из наиболее популярных способов сварки чугуна различают холодную и горячую сварку. Реже используется метод полупробки.
Сварка чугуна TIG - это не что иное, как сварка аргоном неизнашиваемым вольфрамовым электродом.Есть три основных направления сварки. Первый из них касается ситуации, когда свариваемые элементы соединяются чугунным швом. Второй примерно такой же, но отличается тем, что шов выполнен из низколегированной стали. Третий касается ситуации, когда шов выполнен из цветного металла.
Таким образом, можно с уверенностью сказать, что сварка чугуном аргоном TIG может выполняться с использованием различных присадочных составов. Однако стоит учитывать, что та же технология аргонной сварки чугуна должна включать в себя нагрев заготовок.Несмотря на то, что часто встречаются добавки, позволяющие варить чугун, не нагревая его.
При наличии небольших дефектов, например, в виде мелких трещин, а также при сварке тонких отливок применяется метод TIG с использованием присадки из никелевой, железо-никелевой проволоки или чугуна. стержни.
Горячая сварка не всегда возможна. Это связано, в частности, с слишком большой размер детали. В этой ситуации используется холодная сварка, то есть деталь остужается, но не остывает.Температура деталей повышается примерно до 38 ° C. Если элемент находится рядом с двигателем, его можно запустить за несколько минут до начала сварки. Однако стоит учитывать, что этот элемент должен быть такой температуры, чтобы его можно было дотронуться руками.
При холодной сварке чугуна делают короткие швы длиной не более 2–3 см. Также не забудьте выковать стык после сварки. Однако перед этим необходимо подождать, пока сварной шов и детали не остынут сами по себе.Их нельзя охлаждать сжатым воздухом или водой. Также стоит убедиться, что сварка выполняется в одном направлении и концы сварных швов не сходятся.
Сварка чугуна чаще всего выполняется с помощью инверторных сварочных аппаратов MIG и TIG. Когда речь идет о сварке чугуна методом MIG / MAG, для этого используется мигомат или полуавтомат. И первый, и второй вариант предполагают использование электрической дуги переменного тока и обеспечивают отличное качество сварных швов.Сварка МИГ / МАГ выполняется плавящимся электродом. В свою очередь, сварка чугуна TIG выполняется неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа. В результате можно получить очень хорошие результаты сварки. Для этого используется электрическая дуга постоянного тока.
При сварке чугуна на холоде для получения наилучших результатов необходимо использовать специальные электроды для чугуна, которые содержат никель и / или медь в качестве основного компонента.Никель бесконечно растворяется в железе и не образует карбидов. Благодаря этому не создается зона отбеленного чугуна, а наплавленный металл отличается низкой твердостью, а также может быть обработан очень просто. Медь также не образует соединений с углеродом, но не растворяется в железе, а значит, сварной шов не будет однородным.
На рынке представлен широкий выбор электродов для чугуна с покрытием - как на медной, так и на никелевой основе.Медно-железные электроды представляют собой медные стержни с покрытием, содержащим железный порошок. В свою очередь никель и железо-никель содержат до 90% и более никеля.
Что касается сварки чугуна на герметичность, то ее стоимость колеблется в пределах 350-450 злотых.
В следующих статьях мы описали:
Полиэтилен (Pe) - что это, применение, свойства
Тефлон - применение и свойства
Типы, состав, свойства, применение бронзы
Латунь - свойства, применение, состав, виды
Медь - что это такое, свойства, применение
.Мы производим чугун следующих марок:
В диапазоне масс: 500 - 40 000 кг
Серый чугун - популярный материал, используемый, в частности, в железнодорожной, автомобильной и машиностроительной промышленности, например, из него изготавливают корпуса машин и тормозные барабаны.
Преимуществами серого чугуна являются очень хорошие литейные свойства, хорошая обрабатываемость и обрабатываемость.Он также отличается способностью гасить вибрации и относительно невысокой стоимостью производства.
Относительно низкая прочность и низкая пластичность чугуна наряду с плохой стойкостью к истиранию и коррозии в химических средах являются основными недостатками серого чугуна.
В весовом диапазоне: 500 - 30.000 кг
По сравнению с серым чугуном высокопрочный чугун отличается более высокими прочностными и пластическими свойствами, а также меньшей склонностью к концентрации напряжений, лучшей литейной способностью, усталостной прочностью и устойчивостью к высоким давлениям.
Недостатками высокопрочного чугуна являются более высокая стоимость производства, низкая теплопроводность и отсутствие остаточных напряжений в отливке.
В весовом диапазоне: 500 - 20.000 кг
Чугуны из специальных сплавов представляют собой чугун, при производстве которого используются различные типы добавок для изменения физических и химических свойств, такие как никель, хром, медь, кремний и многие другие. В результате такие чугуны могут характеризоваться, например, высокой термостойкостью, устойчивостью к истиранию или действию кислот.
Обозначение чугуна
EN - обозначение стандартного материала;
EN-GJL - серый чугун, EN-GJS - чугун с шаровидным графитом;
G обозначает литой материал, J - чугун.
Следующая буква определяет форму графита: S - сферический графит, L - чешуйчатый графит.
Числовые значения указывают предел текучести в мегапаскалях (МПа) и значение удлинения (в процентах).
Значение графита в литье.
Форма и количество графита, содержащегося в чугуне, существенно влияют на его свойства. Благодаря графиту чугун более устойчив к усталости, имеет лучшие свойства скольжения, легче режется и снижает усадку материала при отливке.Однако эффект увеличения количества графита в чугуне - снижение его прочности на разрыв. Чугун обычно отличается высокой коррозионной стойкостью и прочностью.
.Белая половина белая половина серая пластичная пластичная Рис. 5.1. Классификация чугуна по форме содержащегося углерода 5. ЧУГУН Чугуны - это сплавы железа с углеродом и другими элементами с содержанием углерода более 1,7% (обычно в диапазоне 2–5% C), предназначенные для отливок. . Их получают путем плавки доменного чугуна в вагранке с добавлением чугунного или стального лома и ферросплавов. По химическому составу чугун делится на нелегированный и легированный.Нелегированные чугуны содержат до 3,5% Si, до 1% Mn, менее 0,8% P и менее 0,3% S. В легированные чугуны намеренно вводятся легирующие добавки: Cr, Si, Ni и другие, чтобы обеспечить особые свойства, например термостойкость или коррозионную стойкость. Чугун также классифицируется в зависимости от формы углерода, которой могут быть: • графит, • цементит. Чугун, содержащий углерод только в связанной форме, то есть цементит, представляет собой белый чугун, в то время как чугун, содержащий углерод в основном в свободной форме, то есть графит, представляет собой серый, ковкий и ковкий чугун.Причем в одних частях отливки углерод может быть в основном в виде графита, а в других - в виде цементита. Такие чугуны называют половинчатыми или пестрыми. Разделение чугунов по этому принципу включено в PN-80 / H-01552. Схематично он представлен на рис. 5.1. заэвтектический черный эвтектический перлитный заэвтектический белый docsity.com 68 5.1. Конструкции из чугунов Чугун характеризуется разнообразием структур, решающих при использовании сплавов. 5.1.1. Структура белого чугуна Белый чугун обязан своим названием матово-белому цвету прорыва.Его структура зависит от содержания углерода. Поскольку весь углерод в белом чугуне связан в цементите, мы анализируем структуру этих сплавов на основе системы Fe-Fe3C. Чугун, содержащий до 4,3% С, имеет доэвтектическую структуру, в которой 4,3% С - эвтектика, и более 4,3% С - гипадевтектика, как схематично показано на рис. 5.2. Структура одного из чугунов - белого доэвтектического - представлена на фото 5.1. Рисунок 5.2. Классификация белых чугунов по структуре 5.1.2. Конструкции из чугунов с графитом Чугуны с графитом имеют серый цвет на повороте из-за наличия свободного углерода. Графит, металлическая матрица и фазы, содержащие фосфор и серу, являются основными составляющими структуры этих чугунов, рис. 5.3. По строению металлической матрицы чугун с графитом делится на: ■ перлитный (фото 5.2), структура которого состоит из перлита с выделениями графита. Перлит содержит 0,77% C, поэтому в перлитном чугуне количество связанного углерода составляет 0,77% C. Остальной углерод находится в свободном состоянии, т.е.в виде графита, ■ перлитно-ферритного (фото 5.3), структура которого состоит из частиц феррита, перлита и графита, а количество связанного углерода ниже 0,77% С, ■ ферритного (фото 5.4), с металлической матрицей это феррит (содержание углерода - 0,008% C), при этом почти весь углерод, содержащийся в сплаве, находится в форме графита. Представленная структура чугунов с графитом, а точнее их металлической матрицы, аналогична следующим структурам эвтектоидной стали, доэвтектоидной стали и технического железа.Поэтому по структуре чугуна с графитом они отличаются от зерна только наличием в них выделений графита, определяющих их специфические свойства. Ż e l i w a b i a ł e гипейтектический ледебурит инд. перлит, эвтектический ледебурит Fe3CII, инд. заэвтектический ледебурит инд. Fe3CI docsity.com C,% Белый чугун Серый перлитный чугун Серый ферритно-перлитный чугун 3 4 Полуторный чугун O 1 2 3 4 5 6 7 2 1 Серый ферритный чугун 71 Рис. 5.5. Диаграмма Маурера, показывающая тип структуры, которая должна быть сформирована в отливке из чугуна толщиной 50 мм в зависимости от содержания углерода и кремния Ad.2. Условия нагрева и охлаждения. Отверждение чугуна может происходить в соответствии с системой Fe-Fe3C или Fe-графит, схематично показанной на рис. 5.6. В системе Fe-графит температуры превращения несколько выше, а критические точки немного смещены влево по отношению к системе Fe-Fe3C. Вместо цементита - графит. Отделить цементит от аустенита или жидкого раствора легче, чем от графита, но смесь аустенита с графитом термодинамически более устойчива, чем смесь аустенита с цементитом.Ниже температуры превращения L → Fe α + Fe3C, равной 1147 ° C, кристаллизация протекает с образованием цементита, а отжиг при температуре 1147-1153 ° C вызывает образование аустенитно-графитовой смеси (рис. 5.7). Процессы разложения аустенита на смесь феррита и цементита или феррита с графитом аналогичны. Поскольку температура 727 ° C является температурой превращения Feγ → Feα + Fe3C, а температура превращения Feγ → Feα + C графита выше и составляет 738 ° C, то в интервале 738-727 ° C аустенит может разлагаться. только в смесь феррита и графита в соответствии с термодинамическими условиями.Таким образом, графит образуется из жидкости во время охлаждения в узком температурном диапазоне между линиями графиков устойчивого и неустойчивого равновесия, то есть когда переохлаждение и, следовательно, скорости охлаждения низкие. Цементит же образуется при быстром охлаждении. Эволюция графита из жидкой фазы или из аустенита идет медленно, так как для создания зародыша графита требуется значительная работа, а рост Z a w a r t e s Si,% docsity.com Рис. 5.6. Система Fe-C; сплошная линия - система железо-цементит, пунктир - система железо-графит Рис.5.7. Изменение свободной энергии жидкого сплава (FL) и смеси аустенит + цементит (FA + C) и смеси аустенит + графит (FA + G) с изменением температуры кристаллов требует интенсивной диффузии углерод. Отсюда следует вывод, что образование графита в сплавах железа с углеродом, происходящее в условиях низких скоростей охлаждения, было бы довольно редким явлением, если бы не тот факт, что расплавленный чугун 72 docsity.com 73 содержит очень мелкие частицы твердого вещества. включения, в том числе частицы графита. Они являются зародышами кристаллизации, на которых осаждаются атомы углерода, образующие кристаллы графита.Значительный перегрев чугуна выше его точки плавления вызывает растворение этих частиц, что увеличивает склонность чугуна к затвердеванию до белого цвета. С другой стороны, введение в чугун различных типов добавок (см. Ссылку 3 ниже) может привести к образованию многочисленных зародышей кристаллизации графита. Влияние скорости охлаждения на структуру чугуна иллюстрируется диаграммой Грейнера-Клингенштейна, которая показывает зависимость структуры чугуна от толщины стенки (которая определяет скорость охлаждения) и общего содержания углерода и кремния. .Из практики известно, что чугун в одной отливке может иметь разную структуру. В тонких частях отливки и в прилегающих к поверхности слоях степень графитизации ниже, чем в более толстых частях и в сердечнике отливки. Другими словами, где скорость охлаждения выше, образуется больше цементита, а где чугун охлаждается медленнее, образуется больше графита. Это подтверждается диаграммой Грейнера-Клингенштейна. Он используется для приблизительной оценки структуры чугуна в отливке с известным содержанием углерода и кремния и заданной толщиной стенок.На графике (рис. 5.8) видно, что очень высокие скорости охлаждения приводят к образованию белого или полуразведочного чугуна, более низкие - к чугуну с графитом с матрицей от перлитной до ферритной. Рис. 5.8. Диаграмма Грейнера-Клингенштейна. Зависимость структуры чугуна от толщины стенки отливки и общего содержания углерода и кремния Z a w a rt e C + S i.% 7 Ферритный серый чугун Толщина стенки, мм 5025 6 5 4 Белые гели Ż. Серый перлитный чугун Серый перлитный чугун.com N o n e a) b) a) b) Рис. 5.9. Влияние формы частиц графита на распределение растягивающих напряжений по поперечному сечению образца из чугуна с графитом: а) чешуйка, б) сфероид Рис. 5.10. Гашение вибрации: а) из серого чугуна, б) из алюминиевого сплава. Выделение графита, с одной стороны, вредно, а с другой стороны, оно придает чугуну некоторые чрезвычайно ценные свойства, которых нет у стали, что делает его лучший материал для конкретных приложений. Графит придает чугуну следующие благоприятные технологические и эксплуатационные свойства: • хорошую обрабатываемость, так как увеличивает ломкость стружки, • хорошее гашение колебаний и колебаний (рис.5.10), потому что графит, особенно чешуйчатый, противодействует упругой деформации, • хорошие литейные свойства - низкая усадка и хорошее заполнение формы, • низкая чувствительность к поверхностным дефектам и выемкам (резкие изменения поперечного сечения, поднутрения), потому что чугун содержит внутренние выемки в виде частиц графита, 76 docsity.com • Хорошие антифрикционные свойства. Графит, раздробленный при трении двух поверхностей, смешивается со смазкой, улучшая смазочные свойства, а пустоты в металлической матрице, оставшиеся после дробления графита, служат резервуарами для аварийной смазки, которые могут снабжать поверхности трения в непредвиденных обстоятельствах.Откуда берутся серые чугуны для изготовления поршневых колец, гильз цилиндров и вкладышей подшипников скольжения. Фазы, содержащие фосфор и серу. Фосфорная эвтектика - твердый компонент (650-800 HB). Вложенный в достаточно прочную основу, например перлитную, он увеличивает сопротивление истиранию литых поверхностей. Предпочтительное содержание фосфора в этом случае составляет 0,3%. Его большее количество значительно увеличивает хрупкость чугуна. Фосфорная эвтектика, заключенная в мягкую ферритную матрицу, вредна, потому что она легко крошится, вызывая интенсивное истирание поверхности.Повышенное содержание фосфора в чугуне улучшает литейные свойства, обеспечивая лучшее заполнение формы. Поэтому чугун с содержанием фосфора до 1% используется для отливок сложной формы или тонких стенок: ванн, раковин, статуй, баров. Сульфиды ухудшают качество чугуна, увеличивая склонность к образованию пузырьков газа и образованию усадочных полостей, а также увеличивая сыпучесть жидкого чугуна. Следовательно, содержание серы должно быть ограничено до 0,15%. 77 5.2. Марки, свойства, применение чугунов 5.2.1. Белые чугуны Белые чугуны твердые и хрупкие, не подходят для механической обработки, но обладают хорошими литейными свойствами и высокой стойкостью к истиранию. Так они используются для дорожных катков, накладок сцепления, дроби для очистки барабана, шариков для мельниц, шнеков смесителей, конвейеров сыпучих материалов. Часто вместо белого чугуна по всему поперечному сечению используют закаленный (побеленный) чугун с очень твердым поверхностным слоем из белого чугуна и глушителем вибрации из серого чугуна.Разнообразная структура получается благодаря установке охладителей металла на поверхности формы для увеличения скорости охлаждения данных частей отливки. Такие чугуны используются для изготовления станины станков, металлических валков, прокатных валков и для производства железнодорожных колес. Белый чугун также используется в качестве исходного материала для производства ковкого чугуна. docsity.com 78 5.2.2. Серые чугуны Серые чугуны содержат чешуйчатый графит (звездчатый или извилистый) в ферритной, ферритно-перлитной или перлитной металлической матрице.Основанием для классификации серого чугуна, используемого PN-86 / H-83101, является минимальный предел прочности на разрыв Rm в МПа (в интервалах 50 МПа, начиная от 100 МПа до 350 МПа), заданный в чугуне. символ после знака Zl, например Z1200 (испытания проводятся на образцах диаметром до == 20 мм, прокатанных из литого прутка диаметром 30 мм). Удлинение и сжатие серого чугуна указывается редко, так как оно близко к нулю ». Символ Z1X означает так называемый технический чугун без гарантированной прочности, предназначенный для отливок, подвергающихся минимальным механическим нагрузкам в процессе эксплуатации.Прочностные свойства серого чугуна зависят в основном от типа металлической матрицы и частиц графита. На основании данных, содержащихся в таблице 5.1, можно приблизительно оценить марку серого чугуна в зависимости от структуры его металлической матрицы. В таблице 5.2 перечислены марки и обозначения серого чугуна и их соответствующие области применения. Чугуны с обозначениями Z1300 и Z1350 относятся к группе высококачественных модифицированных чугунов, полученных особым способом, описанным в гл.5.1.3. Состав шихты подбирается таким образом, чтобы без модификации чугун застывал в белом цвете. Модифицированный чугун имеет перлитную матрицу с высокой дисперсностью и очень большим количеством мелких чешуек графита, что увеличивает прочность и, как следствие, уменьшает вес и размер деталей машин. Модификация также улучшает стойкость к истиранию, коррозии и действию повышенных температур и снижает влияние толщины отливки на прочностные свойства. Модифицированный чугун также обладает особенно высокой способностью гашения вибрации, что важно при его использовании для коленчатых валов, шестерен, гусениц тракторов, поршней, втулок и других деталей машин, подверженных динамическим нагрузкам.Прочность модифицированного чугуна без термической обработки и легирующих добавок может достигать 450 МПа, а при термообработке этот предел может быть увеличен до 600 МПа. На рис. 5.2–5.3 показаны структуры феррито-перлитного и перлитного серого чугуна. 5.2.3. Ковкий чугун Ковкий чугун впервые был произведен в 1949 году. Для его изготовления используется шихта, склонная к застыванию, как серый чугун, но с очень небольшим количеством примесей серы. docsity.com Температура, ° C 1000 2 3 800 A1 5 600 400 200 1 10 + 15 15 6 Время, ч 30 10 8 7 I II 4 ba 6 A1 (Fe-графит) 81 термообработка ( графитизация) или термохимическая (графитизация и обезуглероживание), направленная на ее пластификацию.Чугун, полученный в результате такой обработки, называется ковким чугуном. Согласно стандарту (PN-92 / H-832221) ковкий чугун маркируется буквой: • B - ковкий чугун черный, • P - чугун ковкий перлитный, • W - чугун ковкий белый. Затем наносится маркировка с указанием минимального предела прочности при растяжении в МПа, деленного на 10, и минимального удлинения, измеренного на образце диаметром 12 мм. Например, W 40 - 05 означает белый ковкий чугун с минимальным пределом прочности на разрыв 400 МПа и минимальным удлинением A3 = 5%.Черный ковкий чугун Процесс получения черного ковкого чугуна заключается в отжиге отливок из белого чугуна в инертной атмосфере. Факторами, изменяющими структуру отливок, являются температура и время. Схема процесса термообработки отливок для получения черного ковкого чугуна (ферритная матрица) и перлитного (перлитная матрица) чугуна представлена на рис. 5.11. Исходный материал - белый доэвтектический чугун со структурой преобразованного ледебурита, перлита и вторичного цементита, острия.1). После нагрева чугуна до температуры Ac1 перлит превращается в аустенит, ледебурит - в ледебурит, а при более высоких температурах цементит до некоторой степени растворяется в аустените. При температуре отжига (950-1000 ° C) цементит (также содержащийся в ледебурите) разлагается (графитизируется) на отжигаемый углерод и аустенит. Спустя достаточно долгое время (точка 3) сплав приобретает структуру аустенита и графита (горячий углерод). Следующим этапом процесса является охлаждение сплава до температуры немного выше Ar1 (прибл.760 ° C), чтобы отделить вторичный цементит от аустенита (точка 5), а затем медленно рис. 5.11. Процесс отжига белого чугуна с целью получения ковкого чугуна; a - черный чугун, b - перлитный чугун docsity.com Марка чугуна Черный ковкий чугун (ферритный) Ковкий перлитный чугун Белый ковкий чугун Номер марки B 30-06 P 45 -06 P 5 5 - 0 4 P 65-02 P 70-02 W 3 5-0 4 W 3 8-1 2 W 4 0-0 5 W 45-07 Структурный феррит с графитом (светящийся углерод), перлит с графитом (светящийся углерод) вблизи краевого феррита, глубже феррит с раскаленным углеродом, проходящий через перлит и феррит с графитом в виде светящегося углерода Применение Детали швейных машин и механизированной бытовой техники, детали автомобилей и сельскохозяйственных машин, не требующие стойкости к истиранию, но обладающие хорошей обрабатываемостью (картер двигателя, шестерни ) Шестерни, колеса ГРМ, коленчатые валы, конвейерные цепи.Поршни и поршневые кольца, кривошипные шатуны, карданные шланги Ступицы колес, педали, детали дверных замков, ключи, трубопроводная арматура, детали тормозных шлангов, арматура подвижного состава (головки муфт, корпуса клапанов) 82 охлаждение до температуры примерно 679 ° C ( пункт 6), позволяя разложить цементит на раскаленный углерод. В то же время аустенит превращается в смесь феррита и шарикового цементита, за которым следуют феррит и светящийся углерод в результате графитизации цементита (точка 6). Получен чугун со структурой феррита с раскаленным углем (фото5.14) называется черным ковким чугуном. Название происходит от того, что прорыв отливок из этого сплава отличается черным, шелковистым цветом. Марки черного ковкого чугуна и области их применения представлены в таблице 5.4. Перлитный ковкий чугун Другой тип ковкого чугуна с повышенной прочностью по сравнению с черным чугуном - это перлитный чугун. Этот чугун можно получить несколькими способами. Один из них - отжиг белого чугуна по схеме, представленной на рис.5.11, кривая b. Непрерывное охлаждение от температуры 1000 ° C до температуры ниже Ar1 вызывает отделение вторичного цементита от аустенита и превращение аустенита в перлит (точка 4 на рис. 5.11). Сопротивление при этой температуре в течение некоторого времени вызвано графитизацией вторичного цементита согласно PN-92 / H-83221 и их применению docsity.com 83. Время для графитизации цементита, содержащегося в перлите, слишком мало. Таким образом, окончательная структура - это перлит и раскаленный уголь (точка8 на рис. 5.11, фото 5.15). Марки и области применения перлитного ковкого чугуна показаны в таблице 5.4. Белый ковкий чугун Процесс производства белого ковкого чугуна аналогичен производству черного ковкого чугуна с той разницей, что отжиг проводится в обезуглероживающей атмосфере. Это приводит к графитизации цементита, а затем к обезуглероживанию поверхности отливки. По мере продвижения процедуры удлинение диффузионного пути замедляет процесс. В результате в поверхностном слое происходит обезуглероживание до прим.6 мм. В результате конструкция отличается по сечению отливки (фото 5.16). Чистый феррит присутствует во внешнем слое, феррит с тлеющим углеродом глубже, а перлит с тлеющим углеродом в сердечнике. Прорыв в области белого ковкого чугуна стал ярким и блестящим, отсюда и его название. Белый ковкий чугун из-за разнообразия структуры и свойств по сечению отливки применяется только для тонкостенных отливок толщиной не более 20-25 мм, не подверженных большим нагрузкам.Примеры применения представлены в таблице 5.4. docsity.com
.Чугун - это литейный сплав железа и углерода, который используется во многих отраслях промышленности и в домашнем хозяйстве. Его самое большое преимущество - долговечность и отличная теплоотдача. Именно поэтому так популярны и чугунные тарелки, и чугунная посуда.
Казалось бы, есть только один вид чугуна. Нет ничего более плохого. В зависимости от присадок, присоединенных к сплаву, они могут включать:в. сера, кремний, фосфор, марганец и многие другие, а также способ плавки, мы различаем разные виды чугуна. Базовых четыре. У каждого из них разные задачи:
- серый чугун - самый известный и популярный. Он имеет примесь пластинчатого графита. Он используется, в частности, в обогревателях, ваннах, умывальниках, чугунных плитах и деталях для печей и машин
- высокопрочный чугун - в основном используется в производстве деталей автомобилей, таких как элементы системы рулевого управления и коленчатые валы, а также для изготовления арматуры, шестерен и т. д.
- белый чугун - применяется для изготовления износостойких отливок, среди них можно отметить, например, тормозные колодки и элементы смесителей сыпучих материалов.
- ковкий чугун - изготовлен из дешевых компонентов, не требующих больших нагрузка и прочность, как и детали для бытовой техники, бытовой техники, швейных машин и т. д.
Чугун используется во многих отраслях промышленности и в домашнем хозяйстве. Чугунные плиты, чугунная посуда и радиаторы - вот лишь несколько примеров.В основном используется в следующих отраслях:
- отопительная промышленность: чугунные печи, обогреватели, радиаторы
- автомобильная промышленность: корпуса двигателей, корпуса редукторов, головки, системы рулевого управления
- сантехническая промышленность: трубы, люки, водозаборники, умывальники
- домашнее хозяйство: посуда, кастрюли, сковороды , сковороды, элементы бытовой техники и швейных машин.
Как видите, чугун широко используется в быту и в различных отраслях промышленности.
.Свойства и типы чугуна
ЧУГУН - железоуглеродистый сплав, содержащий 2,5–4,5% С и другие элементы (Si, Mn, P, S), предназначенный для литья деталей машин, промышленного оборудования и бытовых изделий.
ОТДЕЛЕНИЕ ЧУГУНА - В зависимости от формы угля различают чугуны:
• белый (светлый прорыв), в котором углерод находится в форме цементита; они имеют ограниченное использование; в санитарных установках из белого чугуна дверцы топок выполнены
• серые - с графитом (серый прорыв), в котором углерод присутствует в основном в виде графита и частично связан в виде цементита в перлите; они широко используются; из-за формы частиц графита существуют разные типы чугуна с чешуйчатым графитом, пластичные и ковкие;
• половина (крапчатый) - углерод в виде цементита и графита
Рис.1 Диаграмма Маурера, показывающая, какая структура должна быть создана в отливке из чугуна толщиной 50 мм в зависимости от содержания углерода и кремния.
Рис. 2 Диаграмма Грейнера-Кингенштейна, показывающая, какой должна быть структура чугуна в зависимости от толщины отливки и общего содержания углерода и кремния.
Белый чугун
Структура белого чугуна соответствует диаграмме фазового равновесия железо-цементит. В зависимости от содержания углерода и легирующих добавок, присутствующих в углеродистом чугуне, различают чугуны с доэвтектической, эвтектической или заэвтектической структурой.
Зная химический состав углеродистого чугуна с учетом влияния легирующих элементов на содержание углерода в эвтектике, можно приблизительно определить структуру чугуна путем расчета так называемого углеродный эквивалент C E :
C E = (% C всего ) + 0,33 (% P) + 0,30 (% Si)
C E равное 4,3% - эвтектический чугун, C E менее 4,3% - доэвтектический чугун, а C E более 4,3% - заэвтектический чугун.Основными конструктивными элементами белого чугуна являются:
- цементит первичный,
- ледебурит трансформированный,
- перлит.
Первичный цементит встречается в заэвтектических чугунах в виде белых зерен, светлых иголок или пластинок в матрице преобразованного ледебурита.
Преобразованный ледебурит , встречающийся во всех белых чугунах, имеет дендритный характер, и на пересечении плоскости, перпендикулярной ветвям дендритов, перлит проявляется в виде крошечных темных точек.Первичный цементит придает дендритный характер структуре ледебурита. Ледебурит - это твердый (HB = 450), хрупкий и трудно поддающийся резанию структурный компонент. Перлит встречается в доэвтектических чугунах и преобразованном ледебурите. В доэвтектических чугунах он имеет вид темных участков между полями ледебурита. При большем увеличении можно наблюдать пластинчатую структуру перлита.
Белый чугун - твердый и хрупкий сплав. Высокая твердость и связанная с ней стойкость к истиранию являются результатом присутствия значительного количества цементита в белом чугуне.Предел прочности на разрыв у белого чугуна невелик, но он имеет значительную (в 4-6 раз выше) прочность на сжатие. Чистый цементит, в зависимости от размера зерен, пластин или игл и количества растворенного в нем марганца, имеет твердость
в диапазоне 700-840 HB. Преобразованный ледебурит, содержащий в своей структуре, помимо первичного цементита, также перлит (или бейнит), имеет твердость в диапазоне 440-510 HB, в зависимости от твердости первичного цементита и степени дисперсности цементита в перлите.Гипевтектические белые чугуны имеют твердость от 280 HB для перлитной структуры с вторичным цементитом и следами ледебурита до примерно 450 HB для ледебуритной структуры с небольшим количеством перлита
Чугун полукруглый
В полулитном чугуне углерод присутствует как в связанной форме в виде первичного цементита в ледебурите, так и в свободной форме в виде графита. Следовательно, полужирный чугун обычно имеет структуру, состоящую из графита, перлита и трансформированного ледебурита.Структуру полужугуна можно найти в отливках из серого чугуна, побеленных на поверхности для повышения стойкости к истиранию поверхности отливки. Структура наполовину чугуна возникает в переходном слое между поверхностью белого чугуна и сердечником из серого чугуна. Твердость полукруглого чугуна колеблется от примерно 240 HB до примерно 400 HB.
Серый чугун
В сером чугуне большая часть углерода находится в свободной форме - графите.Цементит может присутствовать в перлите или в виде вторичного цементита. Свойства серого чугуна зависят от количества, размера, формы и распределения графита, а также от типа металлической матрицы. По типу матрицы серый чугун делится на:
- ферритный,
- Ферритно-перлитный,
- перлитный.
Ферритная матрица имеет более низкую твердость и предел прочности на разрыв, чем перлитная матрица. Однако, хотя твердость серого чугуна практически равна твердости его металлической матрицы, прочность чугуна также зависит от типа графита, присутствующего в сером чугуне.
Графит имеет очень низкую прочность и низкий модуль упругости, что вызывает неоднородности в эластичной металлической матрице, поэтому серый чугун обладает способностью гасить вибрации. Чем больше графита в матрице и чем больше в нем осажденных чешуек, тем лучше способность гасить колебания. Однако крупночешуйчатый графит вызывает очень значительное ослабление металлической матрицы и является причиной низкой прочности такого чугуна. Повышение прочности чугуна можно получить за счет измельчения частиц графита.Это достигается за счет так называемого модификация чугуна , заключающаяся в добавлении дополнительного компонента - модификатора, которым может быть ферросилиций, ферромарганец, кремний-кальций или алюминий - при выпуске в желоб или в ковш. Полученный таким образом чугун раньше назывался модифицированным чугуном, а теперь называется качественным серым чугуном.
Серый ферритный чугун имеет предел прочности на разрыв примерно 100 МПа и твердость примерно 100–120 HB. Серый перлитный чугун с крупночешуйчатым графитом достигает прочности до ок.250 МПа, с твердостью около 220 НВ. Путем модификации можно получить перлитный чугун прочностью до 450 МПа и твердостью 220-260 НВ. Помимо графита, феррита и перлита, в структуре серого чугуна могут быть две специфические структурные составляющие: сульфиды марганца и эвтектика фосфора. Сульфиды марганца проявляются в виде многоугольников с матовой окраской как в зернах феррита, так и в полях перлита.
Ковкий чугун
Особое место среди серого углеродистого чугуна занимает чугун с шаровидным графитом .Их получают путем модификации церемоний или из магниевых сплавов чугуна, которые без этой модификации сгустились бы как белые или полутвердые. Этот чугун характеризуется высочайшими прочностными свойствами и низкими пластическими свойствами, поскольку сфероидальные выделения графита не образуют крупных разрывов в металлической матрице. По той же причине чугун с шаровидным графитом имеет гораздо более низкую способность гашения вибрации, чем чугун с крупночешуйчатым графитом.
Ферритный ковкий чугун имеет предел прочности на разрыв до прибл.450 МПа и твердостью 140-180 НВ. Он проявляет определенные пластические свойства, достигая значения относительного удлинения (A 5 ) примерно до 10%.
Перлитный высокопрочный чугун имеет прочность примерно до 700 МПа, твердость 260–300 HB и относительное удлинение (A 5 ) примерно 2%. Характерной структурной деталью, наблюдаемой на образцах перлитного высокопрочного чугуна, являются полосы из зерен феррита вокруг сфероидальных частиц графита.
Рис.Структура ковкого чугуна, площадь 200x
Ковкий чугун
Ковкий чугун - это материал, который получают путем соответствующей термической обработки белого чугуна. Путем длительного отжига белого чугуна в определенных диапазонах температур можно добиться разложения первичного цементита и выделения графита в характерной концентрированной форме - так называемой светящийся уголь. В зависимости от способа графитизирующего отжига различают:
- белый ковкий чугун, полученный после отжига белого чугуна в окислительной атмосфере, вызывающей выгорание угля;
- черный ковкий чугун, полученный после отжига белого чугуна в инертной атмосфере, завершающего процесс графитизации, т.е.разложение цементита, содержащегося в перлите;
- Ковкий перлитный чугун, полученный после отжига белого чугуна в инертной атмосфере без завершения процесса графитизации, т.е. только разложения первичного и вторичного цементита, находящихся в равновесии с аустенитом.
Изломы белого ковкого чугуна имеют матово-белый цвет на поверхности, соответствующий ферритной структуре, плавно переходящий в серебристый около центра стенки отливки, что соответствует перлитной структуре.
Изломы ковкого чугуна черного цвета по всей поверхности имеют серый цвет, а структуры представляют собой ферритовые структуры со следами неразложившегося перлита и тлеющего углерода.
Излом перлитного ковкого чугуна серебристого цвета с черными точками; структура - перлит или другой продукт распада аустенита и раскаленный уголь. Вокруг светящихся углеродных частиц видны характерные полосы, образованные зернами феррита.
Рис.Структура черного ковкого чугуна. Травлен Nital, площадь 500x
Белый ковкий чугун имеет предел прочности на разрыв в диапазоне 350-450 МПа, твердость около 220 HB и относительное удлинение (A5) около 5%. Черный ковкий чугун имеет Rm = 300-350 МПа, твердость 170-190 HB и относительное удлинение до 15%. Перлитный ковкий чугун имеет прочность до 750 МПа, твердость 220–280 НВ и относительное удлинение от 2 до 7%.
Легированный чугун
Чугуны из легированных сплавовс особыми свойствами можно разделить на следующие группы:
- износостойкий,
- коррозионностойкий,
- термостойкий,
- с высоким электрическим сопротивлением.
Многие марки легированного чугуна одновременно проявляют несколько из этих свойств.
Практически все белые чугуны представляют собой чугуны с хорошей стойкостью к истиранию, но их использование ограничено из-за низкой прочности и высокой хрупкости. Уменьшение хрупкости белого чугуна может быть достигнуто за счет добавления примерно 5% никеля и увеличения содержания марганца, что приводит к ледебуритно-аустенитной структуре.Добавление примерно 2% хрома с низким содержанием марганца приводит к образованию ледебуритно-мартенситной структуры с твердостью примерно 600 HB. Подобным образом добавление хрома и никеля создает мартенситную структуру в сером чугуне.
Износостойкие чугуны также включают аустенитные, марганцевые и высоконикелевые чугуны. Эти чугуны имеют аустенитную структуру с выделениями графита и ледебуритными карбидами, которые, помимо устойчивости к истиранию, придают им способность гасить вибрации.
Самую важную группу среди износостойких чугунов составляют высокохромистые чугуны с ледебуритно-аустенитной структурой с содержанием хрома до 18%, а с содержанием хрома 24-30% - ферритной структурой с выделениями первичной и ледебуритные карбиды.
Коррозионно-стойкий чугун
Углеродистый чугун относительно устойчив к химическим веществам. За счет введения таких добавок, как кремний, кремний с молибденом, хром, хром с никелем, хром с молибденом или хром с алюминием, можно значительно повысить это сопротивление.На практике наиболее устойчивыми к коррозии являются чугуны с высоким содержанием кремния, никеля и хрома.
Чугун с высоким содержанием кремния, содержащий 14-18% Si, в основном устойчив ко всем кислородным кислотам. При добавлении 3-4% молибдена они также устойчивы к хлористому водороду и горячим кислотам. Структура этих чугунов ферритная с частицами графита, также возможно отделение небольших количеств ледебурита. Кремниевый чугун имеет очень низкую прочность на разрыв (прибл.100 МПа) и довольно значительной твердости (320-460 НВ).
Аустенитные чугуны с высоким содержанием никеля характеризуются значительной устойчивостью как к кислотам, так и к концентрированным щелочам. Чаще всего они имеют структуру, состоящую из аустенита, графита и карбидов, которая, помимо антикоррозионных свойств, сохраняет способность гасить вибрации и износостойкость (особенно при более высоком содержании углерода).
Помимо стойкости к истиранию, чугуны с высоким содержанием хрома обладают хорошими антикоррозийными свойствами, и для достижения этих свойств содержание углерода в чугунах может быть ниже (1,2-2%), чем в случае, когда наиболее высокая стойкость к истиранию составляет требуется.
Жаропрочный чугун
Обычные чугуны не устойчивы к температурам выше 250 ° C, потому что при многократном нагревании цементит может графитизироваться в них, вызывая напряжения. Вторая причина образования напряжений - это очень значительная структурная неоднородность чугуна и связанные с ней разные коэффициенты теплового расширения отдельных фаз.
Наиболее распространенными легирующими элементами в жаропрочном чугуне являются хром, никель и алюминий.Помимо них используются добавки кремния, молибдена и меди. Чугуны с высоким содержанием никеля обычно имеют аустенитную структуру или, при более низком содержании никеля, аустенитно-мартенситную с выделениями графита. Они в целом не отличаются от коррозионно-стойких чугунов. Чугуны с высоким содержанием хрома имеют ту же структуру, что и чугуны с высоким содержанием хрома, устойчивые к истиранию, с наивысшей термостойкостью (до 120 ° C), достигаемой у чугунов, содержащих примерно 1,5% C и 35% Cr. Алюминиевый чугун с содержанием алюминия 8 и 25% имеет структуру серого чугуна, а с содержанием алюминия 16% - структуру белого чугуна.
Чугун с сопротивлением
Чугун, используемый для нагревательных элементов, очень хрупкий. По сравнению с пластически обработанными материалами они обладают гораздо более высокой стойкостью. Удельное сопротивление чугуна зависит в основном от содержания кремния и углерода, и сопротивление увеличивается с увеличением этого содержания. Кремниевые резистивные чугуны имеют ферритную структуру, тогда как никель-хромовые чугуны имеют аустенитную структуру.
.
Чугуны с твердостью выше 300 HB, такие как, например, беленый чугун, изотермически закаленный высокопрочный чугун и износостойкий легированный чугун, из-за их высокой механической прочности, высокой твердости и стойкости к истиранию могут быть трудными для машинной резки . Большинство этих чугунов можно отнести к твердым материалам группы H согласно ISO 513: 2004, в том числе:в. закаленные стали, закаленные чугунные материалы, закаленный чугун [1-3].
Казимеж Чеховски, Ивона Вронска
В настоящее время существует общее общее подразделение чугунов, в котором основные делятся на: белый чугун, ковкий чугун, серый чугун и ковкий чугун).
В целях классификации материалов с точки зрения их подверженности механической обработке, мы можем выделить следующие типы чугуна как наиболее часто используемые сегодня:
Более подробная классификация чугунов, приведенная, например, JR Davis в "Metals Handbook, Desk Edition - ASM International Handbook Committee" [4], учитывает форму углерода, а также микроструктуру и цвет излома. чугуна (таблица 1). Поскольку в польской и англоязычной литературе по чугуну иногда встречаются различия в номенклатуре типов чугуна и их характеристиках, в Таблице 1 содержится текст в обоих вышеупомянутых языков.
Помимо стандартных типов чугуна, перечисленных в таблице 1, существует также группа специальных чугунов с содержанием легирующих элементов более 3%. Эти чугуны, известные как отливки из сплавов, обладают особыми свойствами, такими как устойчивость к высоким температурам, а также устойчивость к коррозии и абразивному износу. Можно выделить: чугуны легированные, устойчивые к абразивному износу (низколегированные, никель-хромовые, хромоникелевые, высокохромистые), чугуны из жаропрочных сплавов (хром, кремний, алюминий, высокохромистый, высоконикелевый). , коррозионно-стойкий легированный чугун (кремний, никель-медь, высоконикелевый шаровидный, высоконикелевый серый, высокохромистый), аустенитные чугуны для работы при низких температурах [2-4].
, полный текст статьи см. В выпуске 10 (61), октябрь 2012 г.
.