Чугун свойства физические — Справочник химика 21
Углерод присутствует в сплавах железа в трех формах связанный в твердом растворе (феррите), в карбидах и в виде графита Определение содержания различных видов углерода в сталях и чугунах основано на их различных физических и химических свойствах и их реакциях в растворах электролитов. [c.29]Сплавы железа. Едва ли Е е самыми распространенными материалами в технике были и остаются чугун и различные стали. Те и другие являются соединениями железа углерода (исключая специальные стали) Различное содержание углерода заметно влияет на физические свойства указанных сплавов. Мягкая сталь содержит н выше 0,3% углерода. Ее отличительная особенность — высокая плас- [c.112]
Сплавы железа. Едва ли не самыми распространенными материалами в технике были и остаются чугун и различные стали. Те и другие являются соединениями железа и углерода (исключая специальные стали). Различное содержание углерода заметно влияет на физические свойства указанных сплавов. Мягкая сталь содержит не выше 0,3% углерода. Ее отличительная особенность — высокая пластичность. Например, из мягкой стали изготовляют гвозди. Твердая сталь содержит от
Физические свойства высокохромистого чугуна [c.139]
III). Гидроксиды железа (II) и (III). Их свойства. Комплексные соединения железа. Химические реакции, лежащие в основе получения чугуна и стали. Роль железа и его сплавов в технике. Хром, электронная формула, степени окисления. Получение, физические и химические свойства хрома. Оксиды хрома (II) и (III). Гидроксиды хрома (II) и (III). Их свойства. Оксид хрома (VI). Хромовая и дихромовая кислоты. Дихромат калия как окислитель. Марганец, злектронная формула, степени окисления. Получение, физические и химические свойства марганца. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений марганца. Оксиды марганца (II) и [c.9]
Чугуны. При увеличении содержания углерода в железных сплавах до 2,8—3,7% получают чугуны, значительно отличающиеся по свойствам от сталей. Стоимость чугунов намного ниже стоимости сталей. Основные физические свойства чугунов [c.21]
Как же будет обстоять дело с металлами как конструкционным материалом Не заменят ли их искусственные полимерные и другие неметаллические материалы, не подверженные коррозии, как об этом иногда говорят в последнее время Нет, этого не произойдет. Железо, сталь, чугун, алюминий, медь, титан и другие металлы и сплавы, служащие сейчас основными конструкционными материалами, несомненно, сохранят эту роль на многие годы. Могучие их соперники — пластические массы, полимеры, модифицированная древесина, стекло, керамика, бетон и другие известные и вновь появляющиеся материалы, не вытеснят металлы. Каждому новому конструкционному материалу с полезным набором физических и физико-химических свойств найдется место в народном хозяйстве и развитии техники будущего. Металлы и их многочисленные сплавы, благодаря своим ценным свойствам — высокой прочности и одновременно пластичности, высокой тепло- и электропровод-
Каменноугольный кокс применяется для выплавки чугуна, в цветной металлургии, для литейного дела, для получения газа в газогенераторах и для других целей. В зависимости от своего назначения кокс должен удовлетворять определенным требованиям по своему составу и физическим свойствам. [c.13]
Высокопрочный чугун обычно получали, модифицируя его магнием. Физический смысл этой добавки станет ясным, если вспомнить, что в чугуне 2—4,5% углерода в виде чешуйчатого графита, который и придает чугуну главный его технический недостаток — хрупкость. Добавка магния заставляет графит перейти в более равномерно распределяющуюся в металле шаровидную или глобулярную форму. В результате значительно улучшается структура, а с ней и механические свойства чугуна. Однако легирование чугуна магнием требует дополнительных затрат реакция идет очень бурно, расплавленный металл брызжет во все стороны, в связи с чем приходилось сооружать для этого процесса специальные камеры. [c.77]
Для знакомства с физическими свойствами железа и его сплавов учащимся раздают полоски кровельного железа, иглы, лезвия безопасной бритвы, кусочки чугуна от испорченной посуды или каких-либо других изделий. [c.278]
Механические и физические свойства отливок из серого чугуна и влияние состава чугуна и его структуры на химическую стойкость в серной кислоте приведены на стр. 117. [c.191]
Термин шлак применяют как название отходов,. получаемых при плавке чугуна и различных металлов и при сжигании минерального топлива. В зависимости от происхождения шлаки делят ка две большие группы металлургические и топливные, различающиеся химическим и минералогическим составами, кристаллической структурой, вследствие чего их химические, физические и, следовательно, технические свойства оказываются весьма различными.
Нанесение на металл покрытия в ванне расплавленного металла — это самый старый и самый дешевый метод нанесения защитных покрытий. Ему сопутствует одно принципиальное ограничение — наносимый в качестве покрытия металл или сплав должен иметь сравнительно низкую температуру плавления, при которой металл-основа еще не меняет, своих физических свойств. Этот метод используется для нанесения покрытий из олова, цинка, свинца и алюминия на сталь (реже — на чугун) и на медь. [c.195]
Хотя эти элементы входят в состав чугуна в сравнительно небольших количествах, они имеют очень большое значение и определяют его физические и химические свойства и пригодность к эмалированию. [c.270]
Основные физические свойства серого чугуна [46, 50, 51] [c.152]
Добавки лития способствуют графитизации, повышают жидкотекучесть, увеличивают удельный вес (более здоровый и плотный металл), повышают твердость, сопротивление изгибу и сжатию и ряд других физических и механических свойств. Литий действует подобно магнию, но одинаковый эффект достигается при меньших добавках кроме того, нет необходимости вводить литий в виде сплавов с никелем или медью. В одной из работ рекомендуется вводить в чугун 0,01% лития иО,04% магния. О промышленном применении сведений нет, по-видимому, оно еще практически не осуществляется [c.27]
Алюминий… Совокупность ценных физических, химических и механических свойств определяет широкое его применение практически во всех отраслях техники, как в чистом виде, так и, особенно, в сплавах с другими металлами. Алюминиевые сплавы прочно держат второе место, уступая только стали и чугуну. По темпам же роста производство алюминия существенно опережает выпуск многих металлов, в том числе и стали, чугуна, меди, свинца, цинка, не говоря уже о многих других. Эти темпы наглядно иллюстрируют краткие анкетные данные более чем за полтора века.
www.chem21.info
Основные литейные свойства промышленных чугунов
Основные литейные свойства промышленных чугунов
Получение качественных чугунных отливок во многом зависит от его литейных свойств в жидком состоянии и особенностей процесса перехода из жидкого состояния в твердое. Вместе с тем, поведение металлического расплава при заливке и кристаллизации в литейной форме находятся под влиянием весьма большого числа факторов и зависят от столь разнообразного их взаимодействия, что в общем случае оказывается невозможным разработать надежную совокупность технологических мероприятий, обеспечивающих гарантированно высокое качество отливки, только на основе сведений о физических и физико-химических свойствах сплава и материала литейной формы.
Общепризнанными основными литейными свойствами являются жидкотекучесть, линейная и объемная усадка. Литейные свойства металла определяют с помощью специальных проб, и они являются технологическими свойствами, на основании которых разрабатывают процесс производства отливки. Проявление тех или иных видов дефектов в отливках зависит от соответствующих литейных свойств и принятого технологического процесса производства отливок. Варьируя технологию производства в отдельных случаях можно частично или полностью подавлять дефекты, возникающие в отливках. Особенность технологических свойств чугуна (в отличие от физических и химических свойств) заключается в том, что количественное значение любого технологического свойства напрямую зависит от методики определения.
Понятие «жидкотекучесть» как литейное свойство подразумевает способность жидкого металла заполнять литейную форму и воспроизводить ее внутренние очертания. В соответствии с ГОСТ 16438-70 «Формы песчаная и металлическая для получения проб жидкотекучести металлов», жидкотекучесть определяют по прямолинейной (проба Руффа) или спиральной (проба Кюри) пробе, отливаемой в песчаной или металлической форме. О степени жидкотекучести исследуемого сплава судят по протяженности (в миллиметрах) заполненной части канала технологической пробы. Однако следует иметь в виду, что прямой связи между длиной заполненной части канала и тем, как будет заполняться та или иная форма, изготовленная для заливки конкретных деталей, имеющих самые разнообразные размеры и конфигурацию, не существует.
Значительный интерес при исследовании жидкотекучести представляет механизм остановки движущегося металла в форме. По представлениям И.Б. Куманина движение чугуна в узких каналах происходит следующим образом. Сразу же после заливки формы и понижения температуры чугуна, соприкасающегося с формой, до температуры начала кристаллизации происходит затвердевание чугуна в местах соприкосновения его с литейной формой. В средней части струи чугун в это время находится еще в жидком состоянии, вследствие чего он может продвигаться вперед по каналу формы. Жидкий чугун, продвинувшись вперед и соприкасаясь со стенками формы, вновь охлаждается до температуры кристаллизации. При этом образуется корочка в местах соприкосновения чугуна с формой, внутри которой протекает жидкий чугун. Затвердевший ранее чугун, оказавшись в зоне с меньшей интенсивностью охлаждения, расплавляется. Таким образом, струя чугуна перемещается по каналу формы так, что в передней ее части всегда находится твердая оболочка с центральными отверстиями, которая непрерывно нарастает и расплавляется. Течение чугуна по каналу формы происходит до тех пор, пока гидравлический напор металла достаточен для того, чтобы преодолеть сопротивление возникающей на конце струи сплошной твердой корочки чугуна.
Способность чугуна находиться более или менее длительное время в жидком состоянии имеет решающее влияние на заполнение литейной формы при получении тонкостенных отливок без спаев, незаливов и других дефектов.
Величина жидкотекучести зависит от физико-химических свойств сплава, свойств литейной формы и условий заливки. Основное влияние на жидкотекучесть оказывает теплосодержание чугуна. Чем больше теплосодержание, тем дольше металл находится в жидком состоянии. Влияние теплосодержания на жидкотекучесть определяется теплотой кристаллизации и температурой перегрева. Конечно, решающее влияние на жидкотекучесть оказывает температура перегрева.
Влияние температуры чугуна на жидкотекучесть имеет почти прямолинейную зависимость: чем выше температура чугуна, тем выше жидкотекучесть. При понижении температуры менее температуры ликвидус жидкотекучесть резко падает, что объясняется выделением твердой фазы из расплава.
Многочисленными исследованиями показано, что чугун эвтектического состава с пластинчатым графитом имеет максимальную жидкотекучесть. Зависимость величины жидкотекучести от углеродного эквивалента для чугунов с различным содержанием фосфора, представленная на рис.1.3, показывает, что наличие значительного содержания фосфора позволяет достичь максимальной жидкотекучести в чугунах заэвтектического состава.
Рисунок 1.3 – Зависимость жидкотекучести от углеродного эквивалента для серого чугуна с содержанием фосфора 0,03% (1), 0,05% (2) и 1,0% (3)
Зависимость жидкотекучести чугуна от химического состава качественно одинакова при любой температуре заливки, однако влияние отдельных химических элементов на жидкотекучесть различно. С повышением содержания углерода в чугуне доэвтектического состава увеличивается жидкотекучесть, что, по-видимому, связано с понижением температуры ликвидус, сокращением интервала кристаллизации и приближением чугуна к эвтектическому составу. Аналогичное влияние на жидкотекучесть оказывает кремний — с повышением содержания кремния понижается температура начала кристаллизации чугуна, что приводит к повышению жидкотекучести.
Влияние серы и марганца на жидкотекучесть незначительно. При наличии в чугуне значительного количества серы марганец вступает с ней в соединение, образуя сульфид марганца. Вследствие его тугоплавкости сильно увеличивается внутреннее трение и уменьшается жидкотекучесть.
Влияние таких легирующих элементов, как никель, хром, медь, в тех количествах, в которых они применяются в чугуне с пластинчатым графитом, на жидкотекучесть чугуна незначительно.
Сравнивая имеющиеся в литературе данные по жидкотекучести чугуна с шаровидным графитом, следует отметить, что они носят неоднозначный характер. Так, по мнению, Н.И.Клочнева, при одних и тех же условиях заливки жидкотекучечесть магниевого и серого чугуна практически одинакова. По другим данным жидкотекучесть магниевого чугуна несколько выше. Вероятно, главным источником противоречия является различие химического состава применяемых модификаторов и способы их введения в расплав.
При использовании кальцийсодержащих комплексных модификаторов высокопрочный чугун характеризуется наибольшей жидкотекучестью, причем величина этой характеристики повышается с увеличением массовой доли кальция в модификаторе. Уменьшение жидкотекучести чугуна наблюдается при наличии в составе модификаторов повышенных количеств редкоземельных металлов. Это, вероятно, связано с образованием тугоплавких продуктов реакции церия и других редкоземельных металлов с серой, газами и другими ингредиентами чугуна. Образующиеся соединения, обладая, кроме того, повышенной плотностью, трудно удаляются из жидкого чугуна и, попадая в литейную форму, при прочих равных условиях препятствуют свободному течению расплава, повышая тем самым его вязкость. Пониженную жидкотекучесть модификатора типа Mg-Ca-Si также следует объяснять его составом. Вероятно, фториды, хлориды и оксиды металлов, с участием которых в виде механической смеси изготавливается этот модификатор, попадая в чугун, не успевают в нем полностью раствориться и, как следствие, понижают его жидкотекучесть.
Что же касается влияния отдельных элементов на жидкотекучесть высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, то оно связано также, как и в сером чугуне, с действием той или другой составляющей на степень эвтектичности чугуна, то есть, с интервалом кристаллизации. Для магниевого чугуна рекомендуется принимать, что влияние 0,1% С на жидкотекучесть соответствует влиянию 0,2% Р и 0,3% Si. Углерод и кремний увеличивают жидкотекучесть магниевого чугуна до углеродного эквивалента 4,5-4,6%, а дальнейшее увеличение их содержания приводит к уменьшению жидкотекучести. При увеличении фосфора жидкотекучесть магниевого чугуна возрастает более интенсивно, чем серого.
Заэвтектические магниевые чугуны имеют повышенную жидкотекучесть по сравнению с серыми вследствие торможения выделения в них графита. Это подтверждается микроструктурой и отсутствием выделения смеси в заэвтектических магниевых чугунах.
Уменьшение объема чугуна, залитого в форму, от момента ее заполнения до конца охлаждения сформировавшейся отливки принято называть усадкой. Различают линейную усадку (EЛ=(lФ – lО)/lО*100, %) и объемную усадку (EОБ=(VФ – VО)/lО*100, %). Здесь lФ и VФ, соответственно, линейный размер и объем формы, lО и VО – размер и объем отливки.
Усадочные явления, протекающие при охлаждении чугуна, определяются как составом чугуна, от которого зависят температурный интервал кристаллизации и характер фазовых и структурных превращений, так и интенсивностью охлаждения чугуна. Для серого чугуна и чугуна с шаровидным графитом характерны следующие этапы линейной усадки: предусадочное расширение, доперлитная усадка, расширение при перлитном превращении и послеперлитная усадка. При охлаждении белого чугуна отсутствует предусадочное расширение и расширение при перлитном превращении.
При кристаллизации серого чугуна, сопровождающейся выделением сравнительно большого количества графита, плотность которого примерно в три раза меньше, чем плотность аустенита, коэффициент линейной усадки колеблется от 0,9% до 1,3%. По этой причине в отливках, как правило, не возникает горячих трещин, уменьшается пористость, не образуются сосредоточенные усадочные раковины и т.п.
В белом чугуне, где высокоуглеродистая фаза представлена более плотным цементитом, усадка больше и составляет 1,5-2,0%. По сравнению с серым чугуном склонность к образованию усадочных дефектов в белом чугуне заметно увеличивается.
Несмотря на то, что химический состав ВЧШГ близок к серому чугуну, процесс усадки при затвердевании чугуна с шаровидным графитом отличается от аналогичного процесса, протекающего в сером чугуне. Образование вместо пластинчатых шаровидных включений графита существенно влияет на характер протекания эвтектического превращения. Углерод на стадии одновременной кристаллизации графита и аустенита поступает к графитному включению не из жидкой фазы, как это происходит в сером чугуне, а через аустенитную оболочку. Это основная причина значительного переохлаждения жидкой фазы, наблюдаемого при эвтектическом превращении в ЧШГ. При относительно глубоком переохлаждении жидкости начинается кристаллизация цементитной эвтектики с последующим ее распадом в результате самоотжига на графит и аустенит. Поэтому иногда в отливках из чугуна с шаровидным графитом появляются даже сосредоточенные усадочные раковины, что нехарактерно для отливок из серого чугуна с примерно одинаковым углеродным эквивалентом.
Помимо этого, исследователями отмечается значительное предусадочное расширение чугуна с шаровидным графитом (рис. 1.4).
Рисунок 1.4 – Изменение коэффициента линейной усадки Кl при охлаждении белого чугуна (1), серого чугуна (2) и чугуна с шаровидным графитом (3)
Оно, вероятно, обусловлено рядом причин, одна из которых — образование цементитной фазы в тонкой корке твердого металла. Корка, образующаяся в результате ускоренного теплоотвода от жидкого металла в холодную форму, обеспечивает высокий нагрев поверхности последней. В результате этого скорость теплоотвода падает, а интенсивность кристаллизации снижается. Наступающий затем распад цементита в корке увеличивает ее объем, что фиксируется как предусадочное расширение. Считается, что появление сосредоточенных усадочных раковин в отливках из ЧШГ — следствие предусадочного расширения, поскольку увеличение объема внутри корки не компенсируется притоком жидкого металла. Предусадочное расширение не проявляется, естественно, при затвердевании расплава в неподатливых формах.
При отливке деталей со сложной конфигурацией литейная форма в подавляющем большинстве случаев состоит из стержней, имеет различные выступающие части, которые вместе со стержнями создают определенные затруднения протеканию усадки. Механическое торможение линейной усадки, обусловливаемое литейной формой, существенно влияет на величину предусадочного расширения и величину доперлитной усадки. При торможении усадки в отливке возникают внутренние напряжения, которые могут превысить прочность металла при данной температуре. В этом случае в отливках образуются горячие трещины. Сравнительные данные по усадке серого, белого и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом приведены в табл.1.19.
Таблица 1.19 – Объемная и линейная усадка различных видов чугунов, %
Следствием уменьшения объема чугуна при охлаждении в жидком состоянии и при кристаллизации является поражение отливок усадочными раковинами или усадочной пористостью. В зависимости от состава чугуна изменяется характер усадочных процессов, протекающих при охлаждении отливки, который определяется интенсивностью охлаждения отливки и процессом затвердевания. Различают последовательное и объемное затвердевание чугуна. Последовательное затвердевание характерно для чугуна близкого по составу к эвтектическому, имеющему малый температурный интервал затвердевания. Объемное затвердевание характерно для чугуна доэвтектического состава, имеющего значительный интервал затвердевания. Для последовательного затвердевания свойственно образование ярко выраженной усадочной раковины. При объемном затвердевании жидкость оказывается замкнутой между кристаллами, что затрудняет питание отливки и, как следствие, по всему объему отливки образуется усадочная пористость.
Степень поражения отливок усадочными дефектами в немалой степени зависит от количества выделенного углерода в виде графита и от продолжительности его выделения. Процесс выделения графита при охлаждении чугуна, обработанного магнием, не оказывает существенного влияния на уменьшение объема усадочных раковин.
Этот процесс происходит частично до эвтектической кристаллизации, в период, когда формирование усадочных раковин еще не началось, и частично в твердом состоянии, когда процесс формирования усадочных раковин уже закончился. Частичный же рост графита, происходящий в период эвтектической кристаллизации, не может полностью компенсировать происходящей усадки чугуна.
Чугун с шаровидным графитом более склонен к образованию сосредоточенных усадочных раковин и сосредоточенной усадочной пористости. Наибольший объем сосредоточенных усадочных раковин образуется в чугуне, близком к эвтектическому составу, имеющем очень узкий температурный интервал кристаллизации. Объем усадочных раковин в отливках из чугуна с шаровидным графитом зависит в значительной степени от углеродного эквивалента. В заэвтектическом чугуне объем сосредоточенных усадочных раковин увеличивается по мере уменьшения углеродного эквивалента, достигая максимальной величины у чугуна, имеющего состав, близкий к эвтектическому. Уменьшение углеродного эквивалента в доэвтектическом чугуне приводит к уменьшению объема сосредоточенных усадочных раковин.
Ликвационные явления, то есть, неравномерное распределение элементов в отливках, характерны в основном для кремния, марганца, фосфора и серы. В результате этого процесса образуется химическая неоднородность в отдельных частях отливки (зональная ликвация) или в отдельных кристаллах (внутрикристаллитная ликвация). Помимо ликвации химических элементов в чугуне наблюдается ликвация по плотности.
Различают прямую и обратную ликвации. При прямой зональной ликвации химические элементы перемещаются от периферии к центру отливки. При обратной зональной ликвации химические элементы перемещаются от центра к периферии. При прямой внутрикристаллитной ликвации концентрация ликвирующего элемента возрастает в кристаллите от центра к периферии, а при обратной ликвации — от периферии к центру. В целом наибольшее влияние на свойства чугуна и качество отливок оказывает зональная ликвация элементов. Степень зональной ликвации элементов чугуна зависит от многих факторов, в том числе от состава, температуры чугуна и скорости охлаждения.
Ликвация углерода в чугуне может быть зональной и межкристаллитной, прямой и обратной, при этом чугун с шаровидным графитом имеет большую склонность к зональной и дендритной ликвации, чем чугун с пластинчатым графитом. В чугуне заэвтектического состава углерод обладает наибольшей ликвирующей способностью. В чугуне, обработанном магнием, углерод ликвирует в междендритные пространства, содержание его во внутренних зонах дендритов значительно меньше. В чугуне с низким содержанием углерода и кремния наблюдается прямая ликвация кремния, а при высоком содержании этих элементов наблюдается обратная ликвация кремния. Концентрация кремния в дендритных ветвях достигает 2,2%, между ветвями дендритов — 1,35%, а на границах эвтектических колоний, затвердевающих последними — до 1% при среднем содержании кремния в чугуне 1,83%. Примечательно, что в чугуне, обработанном магнием, кремний распределен также неравномерно, как и в сером чугуне.
Вследствие низкой температуры затвердевания фосфидной эвтектики и в результате усадочных процессов фосфидная эвтектика иногда выжимается на поверхности отливки. С увеличением скорости кристаллизации внутрикристаллитная ликвация фосфора уменьшается.
Ликвацию серы часто наблюдают в чугунах, обработанных магнием. Это, видимо, связано с тем, что образовавшиеся в значительном количестве сульфиды магния всплывают на поверхность отливки.
В результате взаимодействия чугуна с газовой средой происходит растворение газов в чугуне, что приводит к образованию различных химических соединений этих газов с элементами, входящими в состав чугуна. При избыточном содержании газов в чугуне они выделяются из раствора в виде газовых пузырей, которые могут всплыть на поверхность отливки либо остаться внутри в виде газовых раковин, газовой пористости или неметаллических включений.
Основными газами, находящимися в чугуне перед заливкой в форму, являются водород, кислород и азот. Кроме того, большое количество газов образуется в результате нагревания форм и стержней при соприкосновении с жидким металлом. Часть этих газов обязательно попадает в чугун, в результате чего общее количество газов в металле возрастает.
Содержание кислорода в чугуне колеблется в довольно широких пределах и зависит от состава чугуна, чистоты исходных шихтовых материалов, процесса выплавки и разливки, способа внепечной доводки чугуна, введения сфероидизирующих присадок, длительности вылеживания отливок в атмосферных условиях и других факторов. При понижении содержания кремния и углерода, при влажном воздухе и окисленной шихте, содержание кислорода в чугуне повышается. Обработка магнием и церием с целью получения графита шаровидной формы значительно снижает содержание кислорода в чугуне. Поглощение кислорода чугуном происходит и в твердом состоянии, при этом, чем дольше находится чугун в атмосферных условиях, тем больше кислорода он поглощает. Кислород в чугуне находится главным образом в виде оксидов магния, марганца, кремния, алюминия и углерода, а также в растворенном виде в металлической основе чугуна. В процессе кристаллизации чугуна большое количество СО и СО2 освобождается, что при определенных условиях может привести к образованию газовых раковин.
Азот может находиться в чугуне в растворенном и свободном молекулярном состоянии, а также в виде химических соединений с кремнием, марганцем и хромом. Азот влияет на размеры и форму графитовых включений, металлическую основу чугуна. Повышенное содержание азота в чугуне приводит к укорочению и утолщению пластинок графита и к уменьшению их завихренности. С увеличением содержания азота в чугуне с пластинчатым и шаровидным графитом увеличивается количество перлита в металлической основе. В ковком чугуне азот приводит к уменьшению количества и размеров включений графита. В чугуне, обработанном магнием и церием, содержание азота снижается примерно в 2 раза по сравнению с исходным чугуном.
При кристаллизации серого чугуна водород способствует образованию первичных и эвтектических карбидов и их стабилизации. Наличие водорода в чугуне замедляет графитизацию и образование феррита. Вместе с тем, в промышленных чугунах содержание водорода оказывается достаточно низким, чтобы влиять на формирование газовых раковин.
uas.su
Легированный чугун со специальными свойствами
По химическому составу различают несколько групп легированных чугунов:
- хромистые,
- кремнистые,
- алюминиевые,
- марганцевые,
- никелевые (ГОСТ 7769—82)
По условиям эксплуатации:
- жаростойкие,
- жаропрочные,
- износостойкие,
- коррозионно-стойкие,
- немагнитные.
При этом часто один и тот же легирующий элемент придает чугуну одновременно несколько специальных свойств. Жаростойкость, коррозионная стойкость и магнитные свойства легированных чугунов приведены в статьях физические и химические свойства чугуна.
Механические свойства легированного чугуна приведены в табл. 1—4.
Хромистые чугуны применяются главным образом как жаростойкие, коррозионно-стойкие и износостойкие материалы. Износостойкость чугуна определяется структурой и твердостью. Большая часть высокохромистых чугунов успешно работают в условиях ударного абразивного изнашивания и истирания. Износостойкие чугуны при НВ 4000 МПа и более могут обрабатываться резцами с пластинами ВК.4, ВК6М.
С увеличением содержания Сr увеличивается склонность чугуна к образованию усадочных раковин и холодных трещин. Вследствие этого при высоком содержании Сr необходимо предусматривать установку прибылей для питания отливок и обеспечивать равномерное охлаждение отливок в форме и при термической обработке.
Кремнистые чугуны
Кремнистые чугуны применяют главным образом как окалино-, росто- и коррозионно-стойкие материалы. Механические свойства кремнистых чугунов относительно низкие как при нормальной, так и повышенных температурах (см. табл. 1, 2) и понижаются с увеличением содержания Si. Ударная вязкость не превышает 50 кДж⁄м2 (для образцов без надреза). С целью повышения механических свойств кремнистые чугуны иногда легируют Сu. Добавка 8—10% Сu в чугун ЧС15 повышает его σв до 200 МПа и αн до 100 кДж⁄м2, однако коррозионная стойкость при этом понижается.
| Чугун | Механические свойства | ||
|---|---|---|---|
| σв, МПа | ƒ300*2, мм | HB, МПа | |
| Хромистые чугуны | |||
| ЧХ1 | 170 | 2,5 | 2030-2080 |
| ЧХ2 | 150 | 2,5 | 2030-2080 |
| ЧХ3 | 150 | 3,0 | 2230-3560 |
| ЧХ3Т*1 | 200 | — | 4400-5860 |
| ЧХ9Н5*1 | 350 | — | 4900-6070 |
| ЧХ16 | 350 | 3,0 | 3900-4400 |
| ЧХ16М2*1 | 170 | — | 4900-6070 |
| ЧХ22 | 290 | 3,0 | 3330-6070 |
| ЧХ22С | 290 | — | 2150-3330 |
| ЧХ28 | 370 | 6,0 | 2150-2640 |
| ЧХ28П | 200 | 1,5 | 2450-3900 |
| ЧХ22Д2*1 | 390 | — | 3900-6350 |
| ЧХ32 | 390 | — | 2450-3330 |
| Кремнистые чугуны | |||
| ЧС5 | 150 | — | 1400-2940 |
| ЧС5Ш | 290 | — | 2230-2940 |
| ЧС13 | 100 | — | 2940-3900 |
| ЧС15 | 60 | — | 2940-3940 |
| ЧС17 | 40 | — | 3900-4500 |
| ЧС15М4 | 60 | — | 3900-4500 |
| ЧС15М3 | 60 | — | 3900-4500 |
| Алюминиевые чугуны | |||
| ЧЮХШ*1 | 390 | — | 1830-3560 |
| ЧЮ6С5*1 | 120 | — | 2360-2940 |
| ЧЮ7Х2*1 | 120 | — | 2540-2940 |
| ЧЮ22Ш | 290 | — | 2350-3560 |
| ЧЮ30 | 200 | — | 3560-5360 |
| Марганцевые чугуны | |||
| ЧГ6С3Ш*1 | 490 | — | 2150-2540 |
| ЧГ7Х4*1 | 150 | — | 4900-5860 |
| ЧГ8Д3 | 150 | — | 1760-2850 |
| Никелевые чугуны | |||
| ЧНХТ | 280 | — | 1960-2800 |
| ЧНХМД | 290 | — | 1960-2800 |
| ЧНМШ | 490 | 2 | 1830-2800 |
| ЧН2Х | 290 | — | 2150-2800 |
| ЧН4Х2*1 | 200 | 1,5*2 | 4600-6450 |
| ЧН11Г7Ш | 390 | 4 | 1200-2500 |
| ЧН15Д3Ш | 340 | 4 | 1200-2500 |
| ЧН15Д7 | 150 | — | 1200-2500 |
| ЧН19Х3Ш | 340 | 4 | 1200-2500 |
| ЧН20Д2Ш | 500 | 25 | 1200-2200 |
| *1 Износостойкий чугун | |||
| *2 Стрела прогиба на базе 300 мм. | |||
| Чугун | σв, МПа, при температуре, °C | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | |
| ЧХ1 | 196 | 147 | 68 | 29 | — |
| ЧХ3 | 167 | 147 | 78 | 29 | — |
| ЧС5 | 118 | 98 | 49 | 19 | — |
| ЧЮХШ | 343 | 235 | 130 | 78 | — |
| ЧЮ6С5 | 118 | 98 | 49 | 19 | — |
| ЧЮ22Ш | 245 | 275 | 168 | 137 | 78 |
| ЧН19Х3Ш | — | 250 | 221 | — | — |
| ЧН11Г7Ш | — | 300 | 227 | — | — |
Литейные свойства низкокремнистых чугунов мало отличаются от свойств СЧ или соответственно ВЧШГ.
Высококремнистые чугуны (≥12,0% Si) имеют повышенную усадку и склонны к образованию усадочных раковин. Для предупреждения образования горячих и холодных трещин в отливках из этих чугунов их удаляют из формы сразу после затвердевания и охлаждают в печи, нагретой до 760—800 °С, или обеспечивают медленное охлаждение в форме. Отливки хрупки и требуют осторожного обращения при механической обработке, транспортировке и монтаже.
Алюминиевые чугуны.
Алюминиевые чугуны применяют главным образом как жаростойкие и износостойкие материалы. Увеличение содержания Аl до 12% приводит к непрерывному снижению прочности, которая в дальнейшем стабилизируется. Максимальную твердость имеют чугуны, содержащие 10—17% Аl и св. 26% Аl,
Из всех известных составов алюминиевого чугуна наиболее технологичным является чугун, содержащий 19—25% Аl (ЧЮ22), причем чугун с шаровидным графитом обладает повышенной прочностью и жаропрочностью (см. табл. 2, 3). Чугун с высоким содержанием Аl обладает повышенной склонностью к образованию усадочных раковин.
| Чугун | Кратковременные испытания | Длительная прочность | Скорость ползучести, %⁄ч, при σ=40 МПа | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| σ0,2, МПа | δ, % | αи, кДж⁄м2 | σ, МПа | Время до разрушения, ч | ||
| не менее | ||||||
| ЧН193Ш | 180 | 2,0 | 200 | 120 | 1000 | 1,0∗10-4 |
| ЧН11Г7Ш | 180 | 10,0 | 200 | 120 | 1000 | 1,8∗10-4 |
| ЧЮ22Ш | — | 0,5 | 50 | 100 | 100 | 4,0∗10-5 (700 °C) |
Марганцевые чугуны.
Марганцевые чугуны применяют главным образом как немагнитные и износостойкие материалы. В марганцевых антифрикционных чугунах, как и в высоконикелевых, медленное охлаждение и отпуск способствует выпаданию большего количества карбидов и снижению степени легированности аустенита. В структуре антифрикционных марганцевых чугунов содержится 45—55% аустенита и 10—30% карбидов в литом состоянии и 80—90% аустенита и 5—8% карбидов после закалки. Именно поэтому твердость чугуна в незакаленном состоянии бывает выше, чем в закаленном (1800—2900 и 1400—1800 МПа соответственно).
Обрабатываемость марганцевых чугунов затруднена из-за наличия в структуре карбидов. Эти чугуны имеют повышенную склонность к образованию усадочных дефектов (раковины, трещины и т. п.).
| Чугун | E∗10-3, МПа, при температуре, °C | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 250 | 450 | 550 | 600 | 700 | 800 | |
| ЧЮ22(П) | 97 | 93 | 79 | — | 73 | 69 | — |
| ЧЮ22Ш | 178 | 169 | 140 | — | 128 | 124 | 88 |
| ЧН19Х3Ш | 163,5 | — | — | 140 | — | 127 | 124 |
| ЧН11Г7Ш | 162,9 | — | — | 134,6 | — | 123,6 | 120 |
(П) — чугун с пластинчатым графитом
Никелевые чугуны
Никелевые чугуны применяют как немагнитные, коррозионно-стойкие, жаропрочные и хладостойкие материалы. Прочность и твердость никелевых чугунов возрастает с увеличением содержания Ni, Cr. При получении ШГ механические свойства, особенно пластичность чугуна, заметно возрастают (см. табл. 1). Аустенитный чугун с ШГ обладает высокой жаропрочностью (см. табл. 2, 3). Дополнительное легирование Mo повышает жаропрочность. С целью повышения сопротивления ползучести аустенитные чугуны обычно подвергают гомогенизирующему отжигу при 1020-1050 °C в течении 4ч с последующим охлаждением на воздухе, а затем низкотемпературному отпуску. Двойная ТО необходима только для высоконикелевого ЧШГ, применяемого в качестве жаропрочного материала. Для других целей используют только низкотемпературный отжиг.
Чугун ЧН20Д2Г является жаропрочным и жаростойким материалом.
metiz-bearing.ru
Основные свойства и области применения чугуна с шаровидным графитом
Основные свойства и области применения чугуна с шаровидным графитом
Промышленное освоение чугунов с шаровидным графитом начато в 1948-1949 гг., когда фирма «Интернейшнл никел компани» (США) и Британская исследовательская ассоциация чугунного литья опубликовали первые патентные материалы по технологии получения нового сплава (патенты США № 2485760 и № 2488511). В настоящее время удельный вес отливок из высокопрочного чугуна в общем объеме чугунного литья можно считать весьма объективным показателем уровня развития литейного производства в стране.
Для чугуна с шаровидным графитом характерна заметная пластичность и вязкость, которые обусловливаются шаровидной формой включений графита, получаемой в процессе изготовления отливок. Чугуны с шаровидным графитом имеют широкий диапазон механических и эксплуатационных свойств. Механические свойства чугуна с шаровидным графитом регламентируются ГОСТ 7293-85 (табл.1.8). Условное обозначение марки включает буквы ВЧ (высокопрочный чугун) и цифровое обозначение минимального значения временного сопротивления при растяжении В в Н/мм2 *10-1 (в кгс/мм2). Механические свойства чугуна должны быть обеспечены в литом состоянии или после термической обработки. Показатели относительного удлинения, твердости и ударной вязкости определяют только при наличии требований в нормативно-технической документации.
Таблица 1.8 – Механические свойства чугуна с шаровидным графитом (ГОСТ 7293-85)
Некоторые из показателей механических свойств, не вошедших в ГОСТ 7293-85, приведены в табл.1.9-1.10.
Наиболее важным для достижения соответствующих механических свойств является получение правильной шаровидной формы графита, формирование которой зависит от ряда факторов (состав металла, условия модифицирования, температура модифицирования, шихтовые материалы и пр.). Главным фактором является содержание остаточного магния, церия и других сфероидизаторов.
Таблица 1.9 – Механические свойства высокопрочного чугуна с различной матрицей при растяжении, сжатии и изгибе
Таблица 1.10 – Механические свойства чугуна с шаровидным графитом при кручении
Влияние толщины стенки отливки в высокопрочных чугунах проявляется несколько иначе, чем в серых (табл.1.11).
Таблица 1.11 – Влияние толщины стенки отливки на механические свойства ВЧШГ
Во-первых, вследствие большей квазиизотропности характеристики прочности с увеличением толщины отливки понижаются значительно медленнее, чем в серых чугунах. Во-вторых, значительно сильнее сказывается отрицательное влияние толщины отливок на пластические свойства этих чугунов. Однако такое влияние проявляется только после ферритизации. В сыром же состоянии толщина отливок оказывает на удлинение высокопрочного чугуна мало влияния, так как неблагоприятная кристаллизация компенсируется при этом более высокой степенью графитизации. Интересно отметить, что циклическая вязкость высокопрочного чугуна очень мало изменяется с увеличением толщины отливок, в то время как в сером чугуне она резко повышается вследствие укрупнения размеров графита.
Что же касается показателей основных физических свойств чугуна с шаровидным графитом (табл.1.12), то коэффициент термического расширения у него несколько выше, а теплопроводность — ниже, чем у серого. Это, видимо, объясняется большей разобщенностью включений шаровидного графита.
Таблица 1.12 — Физические свойства ВЧШГ
Влияние ряда химических элементов на свойства в чугуне с шаровидным графитом заметно отличается от рассмотренных ранее данных для чугуна с пластинчатым графитом. Механизм действия углерода в чугуне с шаровидным графитом такой же, как и в сером. Углерод в обоих случаях способствует графитизации и ферритизации матрицы. Можно считать, что повышение содержания углерода в высокопрочном чугуне характеризуется некоторым понижением прочностных, пластинчатых, упругих и вязких свойств. Однако это понижение свойств весьма незначительно, что позволяет исключить из требований, предъявляемых к высокопрочному чугуну, жесткую регламентацию по содержанию углерода. Оно обычно выдерживается в пределах 3,2-3,6 %, что значительно облегчает условия плавки и улучшает литейные свойства.
Кремний оказывает заметное влияние как на структуру, так и на механические свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. На практике регулирование количества феррита в нетермообработанном состоянии осуществляют подбором содержания кремния в металле. При содержании 3,0-3,3% кремний способствует получению устойчивой ферритной структуры в литом состоянии. Следует заметить, что пластичность чугуна при этом понижается, а при количестве кремния свыше 3,5% наблюдается хрупкость даже при обычном содержании марганца и фосфора. Поэтому с точки зрения пластичности рекомендуется принимать содержание кремния на уровне 2,0-2,4%, а для получения чистого феррита применять термическую обработку. Содержание кремния не должно превышать 2,3% во избежание отрицательного влияния его на ударную вязкость. Для получения наилучших свойств рекомендуется содержание углерода и кремния выбирать в соответствии с оптимальной областью на рис.1.2.
Рисунок 1.2 – Содержание углерода и кремния, рекомендуемое для чугуна с шаровидным графитом
В противоположность кремнию марганец в высокопрочном чугуне с шаровидным графитом уменьшает количество феррита и повышает количество перлита, что увеличивает предел прочности и уменьшает пластичность. Поэтому для получения высокой пластичности содержание марганца не должно превышать величины 0,4 %. В тех случаях, когда в литой структуре допускается некоторое количество перлита (это имеет место в большинстве случаев на практике), содержание марганца может составлять 0,4-0,8%. Для снижения порога хладноломкости рекомендуется содержание марганца снижать до 0,3% и менее.
Содержание фосфора в чугуне с шаровидным графитом обычно не должно превышать 0,1%. В противном случае образование фосфидной эвтектики способствует снижению показателей относительного удлинения и ударной вязкости. В тех случаях, когда чугун с шаровидным графитом используется для получения толстостенных отливок, содержание фосфора стремятся уменьшить из-за возможной его ликвации.
В высокопрочном чугуне сера, как правило, удаляется благодаря присадке глобулизирующих элементов, но, несмотря на это, исходное содержание серы имеет достаточно важное практическое значение. С одной стороны, содержание серы оказывает отрицательное влияние на механические свойства, а с другой — затрудняет процесс модифицирования. По мнению большинства исследователей, низкое исходное содержание серы является важнейшим условием получения высоких показателей свойств в отливках из ЧШГ.
На практике чугуны с шаровидным графитом для получения определенных свойств могут легировать теми же элементами, что и серый чугун. В большинстве случаев действие легирующих элементов на механические свойства чугуна подобно рассмотренному ранее легированию серого чугуна. Следует отметить, что даже сравнительно небольшое легирование марганцем, никелем, хромом, молибденом и медью дает возможность повысить как механические свойства конструкционного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, так и некоторые специальные свойства (сопротивление износу, коррозии, эрозии, ползучести и т.п.). Применяющиеся в качестве сфероидизаторов магний и церий обычно остаются в чугуне с шаровидным графитом в количестве 0,03% и 0,02% соответственно, так как в противном случае графит кристаллизуется в шаровидной форме лишь частично. В то же время излишне высокое содержание магния и церия приводит сначала к образованию цементита в литой структуре, а затем к «перемодифицированию» (образованию пластинчатого графита). Поэтому остаточное содержание магния и церия не должно превосходить 0,08% и 0,05% соответственно.
В целом содержание примесей различных металлов в исходном чугуне является наиболее устойчивым наследственным признаком, оказывающим сильное влияние на процессы сфероидизации графита и структурообразование металлической основы. Влияние этих элементов проявляется также в процессе последующего использования возврата модифицированного чугуна. Получение ферритной или перлитной (числитель/знаменатель) металлической основы в ЧШГ достигается при следующем содержании примесей (в процентах): хром —
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом используется во многих областях промышленности, все больше заменяя изделия из литой или кованной стали, а также серого и ковкого чугуна. В настоящее время мировое производство ВЧШГ по многим оценкам превышает 18-19 млн. тонн в год, а к 2010 году оно составит около 25 млн. тонн. В 2000 году доля высокопрочного чугуна в общем объеме чугунных отливок оценивалась, соответственно, как 35-40% в США, 50-55% в Японии и 45-50% в странах ЕЭС.
При этом примерно половину мирового тоннажа ВЧШГ составляют центробежно-литые трубы различного диаметра. По данным многочисленных исследователей трубы из высокопрочного чугуна по механическим свойствам почти эквивалентны стальным, а по долговечности превышают последние в 3-8 раз в силу более высокой коррозионной стойкости. Они широко используются в напорных трубопроводах для перекачки и транспортировки воды, нефти, а также разнообразных агрессивных жидких и газовых сред. Номенклатура труб охватывает широкий диапазон их размеров: диаметр от 50 до 2800 мм, длина — от 2000 до 8000 мм. По данным фирмы «George Fisher» (Швейцария), при изготовлении отливок напорных труб из ВЧШГ чугуна взамен серого для транспортировки жидкости масса погонного метра труб снижается в среднем на 30 %. Кроме того, высокопрочный чугун широко используется для запорной и регулирующей арматуры, работающей в газовой и агрессивных жидких средах (кислотных, щелочных, солевых), в том числе при отрицательных температурах.
Номенклатура отливок из ВЧШГ, освоенная в мировом автомобилестроении, включает в себя коленчатые и распределительные валы, блоки цилиндров, кронштейны рессор, картеры заднего моста, дифференциала и делителя, шатуны, тормозные барабаны, диски сцепления, маховики, выхлопные коллекторы, крышки подшипников, ступицы, зубчатые колеса, поршни, поршневые кольца, корпуса турбин, сервоцилиндры, кулаки заднего моста, поворотные шкворни, водила планетарного механизма конечной передачи, корпуса передней оси, рычаги поворотного кулака и пр. Особо высокий технико-экономический эффект обеспечивает производство из бейнитного чугуна с шаровидным графитом коленчатых валов в автомобилестроении. Средние значения предела выносливости коленчатых валов при ступенчатых испытаниях на изгиб в случае бейнитного чугуна вдвое выше по сравнению с высокопрочным перлитным чугуном с шаровидным графитом. При одинаковой конструкции коленчатые валы из бейнитного чугуна имеют на 10% меньшую массу и на 20% меньший модуль упругости при одинаковых показателях относительного удлинения и твердости.
Отливки из высокопрочного чугуна также успешно используются для определенной номенклатуры деталей сменного металлургического оборудования: сорто- и листопрокатных валков, а также изложниц массой до 10 тонн для прокатных и кузнечных слитков, прибыльных надставок и некоторых других деталей. Для производства высокопрочного чугуна целесообразно применять доменные чугуны с наименьшим количеством микропримесей с учетом содержания в них марганца и фосфора. В отдельных случаях для чугунов со специальными свойствами целесообразно применять синтетический чугун, выплавленный в индукционных печах на чистых по примесям шихтовых материалах.
uas.su
ЧУГУН Физические свойства — Энциклопедия по машиностроению XXL
Аустенитный чугун — Физические свойства 180 Ацетилен — Получение 536 [c.1044]Выше было указано, что величина силы трения Т зависит от физических свойств трущихся поверхностей и качества их обработки. Для подтверждения этого будем менять материалы стола и тела М (см. рис. 119) и последовательно определять величину силы Т. Взяв обе поверхности сначала чугунными, а затем бронзовыми, найдем, что сила трения бронзы по бронзе будет больше, чем [c.92]
В зависимости от условий эксплуатации конструкционные порошковые материалы (КПМ) подразделяют на две группы материалы, заменяющие обычные углеродистые и легированные стали, чугуны и цветные металлы материалы со специальными свойствами — износостойкие, инструментальные, жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие, для атомной энергетики, с особыми физическими свойствами (магнитными, электро- и теплофизическими и др.), тяжелые сплавы, материалы для узлов трения — антифрикционные и фрикционные и др. Физико-механические свойства КПМ при прочих равных условиях определяются плотностью (или пористостью) изделий, а также условиями их получения. По степени нагруженности порошковые детали подразделяют на четыре группы (табл. 7.1). [c.174]
В замкнутом тормозе часть поверхности трения тормозного шкива соприкасается с фрикционной накладкой. В этом случае тепловой поток разделяется на две части, одна из которых расходуется на нагрев шкива, а другая — на нагрев накладки. Соотношение частей общего теплового потока определяется физическими свойствами трущихся тел. Совершенно очевидно, что если теплопроводность фрикционного материала будет высокой, то тепловой поток, проходящий через него, будет также велик, и нагрев тормозного шкива уменьшится. Анализ распределения теплового потока между двумя трущимися телами показывает, что при работе с фрикционным материалом на асбестовой основе (вальцованная лента, асбестовая тканая лента) только незначительная часть (3—4%) теплового потока расходуется на нагрев тормозной накладки, основная же часть его (96—97%) проходит через металлический тормозной шкив. При использовании фрикционных материалов металлокерамического типа (на медной или железной основе) через тормозную накладку проходит значительно большая часть теплового потока, а часть его, проходящая через тормозной шкив, снижается соответственно до 62% (при стальном шкиве) и до 79% (при чугунном шкиве). Таким образом, характер распространения тепла в фрикционной накладке определяет собой условие на границе исследуемого тела (шкива). Это условие также выражается уравнением Фурье [c.605]
Следует различать усадку 1) действительную, соответствующую физическим свойствам охлаждающегося затвердевшего чугуна 2) затруднённую, которая получается в результате взаимодействий, с одной стороны усилий усаживающегося чугуна, а с другой — механических и термических сопротивлений усадке затруднённая усадка всегда меньше действительной 3) технологическую, получаемую в результате искажений затруднённой усадки деформациями формы при извлечении из неё модели технологическая усадка меньше затруднённой и при чрезмерных искажениях формы может получиться даже обратного знака 4) полную, соответствующую физическим свойствам чугуна при изменении объёма в жидком состоянии, во время затвердевания и после затвердевания. [c.6]
В соответствии со структурой все основные физические свойства металла в указанных трёх зонах будут различны и будут соответствовать свойствам белого, половинчатого и серого чугуна. [c.64]
Механические и физические свойства ковкого чугуна промел следующие [c.87]Свёрла с пластинками из твёрдых сплавов. Из-за физических свойств твёрдых сплавов эти свёрла имеют ограниченное применение. Их рационально применять для материалов, не требующих больших передних углов, например, чугуна, в особенности при наличии литейной корки, твёрдых сталей, пластмасс, эбонита, бакелита, стекла и т. п., а также в тех случаях, когда величины подачи для инструментов из твёрдых сплавов и быстрорежущей стали примерно одинаковы. В этом случае производительность станка увеличивается за счёт использования повышенных скоростей резания, например, при обработке на быстроходных станках лёгких сплавов, чугуна и др. Из-за малой прочности пластинки и необходимости иметь значительный угол резания приходится отказываться от использования твёрдых сплавов при обработке вязких металлов (например, сталей с О4[c.332]
В четвертом томе дана классификация и принципы выбора машиностроительного чугуна, приведены физикомеханические, технологические и другие свойства серого, ковкого, износостойкого, антифрикционного, коррозионно-стойкого,,, жаростойкого чугуна, чугуна с шаровидным графитом со специальными физическими свойствами. [c.4]
Физические свойства. Плотность серого чугуна колеблется в пределах 6,8— 7,6 Г/см . Чем выше марка и прочность чугуна, тем выше его плотность, так как более прочный чугун имеет низкое содержание углерода при отсутствии феррита [c.82]
Конструкционные свойства. Физические свойства. Плотность чугуна вследствие наличия графита значительно меньше (примерно на 8—10%) плотности углеродистой стали. [c.137]
Некоторые физические свойства кремнистого чугуна с пластинчатым графитом [c.205]
Физические свойства чугунов [c.23]
Физические свойства чугунов см. в табл. 12. [c.23]
Физические свойства чугунов при нормальной температуре [c.24]
Физические свойства чугуна (плот иость, теплофизические и электромагнитные свойства) зависят от состава и структуры, а следовательно, от вида и марки чугуна. [c.57]
Газы в чугуне могут оказывать значительное влияние на его физические свойства, как в жидком, так и в твердом состояниях. [c.68]
Физические свойства латунных припоев для низкотемпературной пайко-сварки чугуна [c.333]
Физические свойства чугунов представлены в табл. 7.3. [c.412]
Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом [c.412]
Основные физические свойства чугунов приведены в табл. 205. [c.385]
Механические и физические свойства отливок из серого чугуна и влияние состава чугуна и его структуры на химическую стойкость в серной кислоте приведены на стр. 117. [c.191]
Описанный анализ структурных состояний некоторых сталей и высокопрочного чугуна после ТЦО в сравнении с методами ТО, известными ранее, не является полным и всесторонним. Однако приведенные структуры и другие данные показывают основные отличия структур сплавов на основе железа, обработанных по обычному методу с изотермическими выдержками и по методу ТЦО (нестационарный). Ясно, что значительным различиям в структурах соответствует существенная разница в механических и физических свойствах черных металлов. [c.71]
Основные физические свойства структурных составляющих чугуна приведены в табл. 3, а основных типов чугуна — в табл. 4. [c.179]
Физические свойства типового чугуна [c.180]
В зависимости от назначения отливки из серого чугуна можно разделить на следующие укрупнённые группы 1) конструкционные 2) со специальными физическими свойствами 3) антифрикционные 4) особые. Такое деление является условным, поскольку условия эксплоатации отливок из серого чугуна многообразны. [c.192]
Отливки из серого чугуна со специальными физическими свойствами 21 [20] [c.199]
В связи с расширением областей применения чугуна в народном хозяйстве в довоенный период с большой остротой встал вопрос о разработке новых марок чугунов со специальными физическими свойствами весьма разнообразного значения. В числе таких марок можно указать, например, чугуны кислотостойкие, щелочеупорные, изпосостопкне, жаростойкие, немагнитные и магнитные и др. [c.206]
Наряду с совершенствованием методов плавки, важным резервом повышения прочности и ряда других эксплуатационных характеристик (особенно износостойкости) явилось легирование чугуна, получившее довольно большое распространение. Перечисленные выше тины чугунов со специальными физическими свойствами относятся к категории легированных. Для ряда наиболее ответственных марок конструкционных чугунов практиковалось легирование никелем, хромом и их сочетаниями. Большое развитие получило использование так называемых природно-легированных чугунов, представляющих собой доменные чугуны, выплавляемые из комплексных руд и содержащие легирующие элементы. К ним относятся, например, чугуны, вьшлав-ляемые из руд Орско-Халиловского месторо>кдения, имеющие в своем составе до 3% хрома и 1% никеля. [c.206]
При обработке ковкого чугуна необходимо учитывать, что при одинаковых механических и физических свойствах разные марки чугуна резко различны по обрабатываемости. Это прежде всего связано с иногда очень незначительными изменениями в структуре. Так, включения эвтектического цементита в количестве 5—7% слабо влияют на твердость и прочность ковкого чугуна, но резко снижают стойкость режущего инструмента при механической обработке. Увеличение пластичности материала сверх допустимых пределов вызывает образование нароста на передней грани инструмента, что также снижает его стойкость. Это может иметь место при обработке феррит-ного ковкого чугуна марок КЧ 35-10 и КЧ 37-12. Однако основной причиной, наруша- [c.132]
Физические свойства ферритного чугуна марок Х28Л и Х34Л характеризуются следующими показателями (по ГОСТу 2176—57) [c.189]
Физические свойства окисной пленки играют важную роль в процессах окисления металлов и сплавов. При этом большое значение имеет прочность сцепления окислов с металлом и сплошность покрытия поверхности образцов окисной пленкой. Алюминий, кремний и хром, входящие в состав чугуна, в зависимости от их содержания способствуют образованию окислов железа — типа шпинели или образуют чистые окислы на собственной основе, имеющие плотноупакованную кристаллическую решетку и обладающие высокой жаростойкостью. Первоначально образовавшиеся на поверхности изделий окислы алюминия, хрома и кремния, практически не претер певают изменений и надежно предохраняют металл от последующего окисления при высоких температурах. [c.197]
Химический состав 197, 212—216 Алюминиевый чугун жаростойкий карбидного состава (нирофераль) 216 — Механические и физические свойства 217 — Применение 220 [c.236]
Физические свойства Белый чугун Серый ч-угун Высокопрочный чугун Высоколеги -рованныА чугун Ковкий чугун [c.24]
Червячные смесители пластических материалов В29В7/(14, 20, 42, 48) фрезы В 23 F 21/16 экструдеры В 29 С 45/(47-52), 47/(38-50, 60-64)> Чернение поверхности для получения декоративного эффекта В 44 С 1/26 Черпаки литейные В 22 D 41/(00-12) Черпаковые насосы F 04 В 19/(08-14) Чертежи обучение черчению G 09 В 11/00 В 41 печатание на них J 3/28 трафареты для выполнения N 1/24) подвесные устройства для хранения В 42 F 15/06) Чертежные [Б 43 (доски L 5/00-5/02 линейки L 7/00-7/08 перья К 17/00 приборы L 9/00-15/00) измерители G 01 В 3/16 инструменты изготовление из листового или профильного металла В 21 D 53/76 кнопки (В 43 М 15/00 изготовление В 21 G 5/02)] Чехлы предохранительные устройства для велосипедов, мотоциклов и т. п. В 62 J 19/00 для колб теплоизоляционные В OIL 11/02 для предотвращения загрязнения В 08 В 15/02 для ручных режущих инструментов В 26 В 29/(00-04) для тары В 65 D 5/62 для транспортных средств В 60 J 11/00) Чилийские мельницы В 02 С 15/14 Чистка [см. также очистка В 08 В всасыванием 5/04 выбиванием 7/02 гибких или хрупких изделий 11/(00-04) с использованием (газа или воздуха 5/00-5/04) пара или жидкости 3/00-3/10 щеток 1/00-1/04 электростатических средств 6/00, А 47 L 13/40) труб 9/02) котлов F 22 летательных аппаратов В 64 F 5/00 литейных форм В 22 D 23/00 пера В 68 G 3/00 печей F 27 D 23/00 транспортных средств В 60 S 1/00-3/06 труб металлических химическими средствами С 23 G 3/04 форм для формования пластических материалов В 29 С 33/72] Чистовая обработка В 23 (винтов, болтов или гаек G 9/00 зубьев колес и реек F 19/(00-12)) Чтение [графиков, диаграмм G 06 К 11/00 G 09 В обучение чтению (17/(00-04) по движению губ 31/06) регулирование или увеличение скорости 17/04)] Чтение, устройства для чтения с помощью движущейся ленты В 42 D 19/00 Чугун [см. также железо С 21 белый (графитизирующий отжиг D 5/14, 5/16 термообработка D 5/04-5/16) деформация как способ изменения физических свойств D 7/00-7/13, 8/00 литейный (получение С 1/08 термообработка D 5/00-5/16) переработка С получение (введени- [c.210]
В течение ряда лет предпринимались попытки использовать свойства литня, так же как и свойства магния, для улучшения качеств чугуиов. Было найдено, что добавка к чугуну небольших количеств лития до некоторой степени улучшает его физические свойства. Однако за последние пять лет в связи с развитием производства чугуна с шаровидным графитом было получепо много доказательств, что добавки лития к чугуну облегчают получение сфероидальной структуры, причем для получения тех же свойств, что и в случае применения магния, требуются меньшие добавки литня. Кроме того, добавление лития не сопровождается бурной реакцией, в то время как магний во избежание бурной реакции приходится добавлять вместе с медью или никелем в виде сплавов 80% меди или инкеля и 20% магния 125 — 27, 111, 1251. [c.368]
Теплопроводность чугуна в большей мере, чем другие физические свойства, зависит от структуры, ее диспсрсиости и мельчайших загрязнений, т. е. является структурно-чувствительным свойством. [c.60]
В этой книге рассматрявается производство черных металлов в последовательности современной технологической схемы производства 1) выплавка чугуна из железной руды — доменное производство 2) прямое получение желюа и металлизованного сырья 3) выплавка стали из чугуна, металлического лома 4) обработка стальных слитков и заготовок на прокатных станах и получение готовых изделий и полуфабрикатов. Обычно черными металлами называют железо и сплавы железа с различными элементами. Основным элементом, придающим железу разнообразные свойства, является углерод. Сплавы с содержанием углерода до 2,14 % называют сталями, а сплавы с более высоким содержанием углерода — чугунами. Помимо углерода, в состав стали и чугуна входят различные элементы. Легирующие элементы улучшают, а вредные примеси ухудшают свойства железных сплавов. К легирующим элементам относятся марганец, кремний, хром, никель, молибден, вольфрам и др. К вредным примесям — сера, фосфор, кислород, азот, водород, мышьяк, свинец и др. В зависимости от содержания легирующих сталь или чугун приобретают различные свойства и могут быть использованы в той или иной области промышленности. Так, например, инструментальные стали с высоким содержанием углерода используют для изготовления режущего обрабатывающего инструмента. При повышении содержания хрома и никеля стали приобретают антикоррозионные свойства (нержавеющие стали). Стали с повышенным содержанием кремния используют в электротехнике в виде трансформаторного железа и т. п. Чугун с высоким содержанием кремния используют в литейном деле. Для деталей, выдерживающих повышенные нагрузки, применяют высокопрочные чугуны, содержащие хром, никель и т.д. Металл, используемый в промыш-деииости, сельском хозяйстве, строительстве, на транспорте и т.д., имеет различную форму, размеры и физические свойства. Придание металлу требуемой формы, необходимых размеров и различных свойств достигается обработкой слитков стали давлением и последующей термической обработкой. Для получения различной формы изделий применяют свободную ковку, штамповку на молотах н прессах, листовую штамповку, прессование, волочение и прокатку. На прокатных станах обрабатывается до 80 % всей выплавляемой стали, на них производят листы, трубы, сортовые профили, рельсы, швеллеры, балки и т. п. [c.8]
Добавка молибдена обеспечивает получение однородной мелкокристаллической структуры стали, увелич ивает прокаливаемость стали и способствует устранению хрупкости в результате отпуска. Молибден широко применяют при изготовлении конструкционных сталей, содержащих 0,15—0,50% Мо. В быстрорежущей стали молибден заменяет часть вольфрама. Молибден в сочетании с другими легирующими элементами находит широкое применение при производстве нержавеющих, жаропрочных, кислотостойких и инструментальных сталей и сплавов с особыми физическими свойствами. Добавка молибдена в чугун увеличивает его прочность и сопротивление износу. Для легирования стали обычно используют ферромолибден (табл. 91), а также металлический молибден (для легирования специальных сплавов), молибдат кальция и технический триоксид молибдена МоОз (>50 % Мо, —0,10 % С и 0,12 % S). В черной металлургии используют 95 % всего добываемого молибдена. [c.282]
Нанесёние на металл покрытия в ванне расплавленного металла — ЭТО самый старый и самый дешевый метод нанесения защитных покрытий. Ему сопутствует одно принципиальное ограничение — наносимый в качестве покрытий металл или сплав должен иметь сравнительно низкую температуру плавления, при которой металл-основа еще не меняет своих физических свойств. Этот метод используется для нанесения покрытий из олова, цинка, свинца и алюминия на сталь (реже — на чугун) и на медь. [c.195]
mash-xxl.info
Основные свойства и области применения ковкого чугуна
Основные свойства и области применения ковкого чугуна
Основной особенностью микроструктуры ковкого чугуна (КЧ), определяющей его свойства, является наличие компактных включений графита, что придает чугуну высокую прочность и пластичность. Обезуглероженный КЧ является единственным конструкционным чугуном, который хорошо сваривается и может быть использован для получения сварнолитых конструкций. Детали можно соединять дуговой сваркой в среде защитного газа и стыковой сваркой с оплавлением. Ковкий чугун хорошо поддается запрессовке, расчеканке и легко заполняет зазоры. Отливки из ферритного КЧ можно подвергать холодной правке, а из перлитного – правке в горячем состоянии.
Применяемый в промышленности ковкий чугун получается в результате графитизирующего отжига белого чугуна. Матрица ковкого чугуна может быть как ферритной, так и перлитной. Основные преимущества ковкого чугуна заключаются в однородности его свойств по сечению, практическом отсутствии напряжений в отливках, высоких механических свойствах и очень хорошей обрабатываемости резанием.
Механические свойства ковкого чугуна регламентируются ГОСТ 1215-79 (табл.1.14). В основу маркировки и стандартизации ковкого чугуна положен принцип регламентирования допустимых значений механических свойств при растяжении В и . Так же, как в сером и высокопрочном, в ковком чугуне твердость зависит главным образом от матрицы, а прочность и пластичность — от матрицы и графита.
В отличие от чугуна с шаровидным графитом, большое влияние оказывает не только форма, но и количество графита. В связи с этим максимальной прочности можно достичь при дисперсном перлите и малом количестве наиболее компактного графита, а наибольшей пластичности — при феррите и таком же графите.
Таблица 1.14 — Механические свойства ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79
Кроме свойств, обусловленных ГОСТом, в некоторых случаях представляют интерес и другие свойства, приведенные в табл.1.15-1.17.
Таблица 1.15 – Механические свойства ковкого чугуна при растяжении и сжатии (не вошедшие в ГОСТ 1215-79)
Влияние химического состава на механические свойства ковкого чугуна проявляется в изменении структуры металла и степени легированности феррита и перлита.
Таблица 1.16 – Механические свойства ковкого чугуна при изгибе (не вошедшие в ГОСТ 1215-79)
Таблица 1.17 – Механические свойства ковкого чугуна при кручении и срезе (не вошедшие в ГОСТ 1215-79)
Углерод в ковком чугуне является главным элементом, изменение содержания которого непосредственно определяет механические свойства. Чем выше марка ковкого чугуна, тем ниже должно быть содержание углерода, так как при этом не только уменьшаются количество графита и его размеры, но и улучшается его форма.
Основные физические свойства ковкого чугуна различных типов приведены в табл.1.18.
Таблица 1.18 — Физические свойства ковкого чугуна
Влияние кремния на свойства ковкого чугуна в целом подобно рассмотренному выше его влиянию на свойства чугуна с шаровидным графитом. Повышение содержания кремния в допускаемых пределах увеличивает предел прочности и твердость и понижает коэффициент температурного расширения вследствие легирования феррита.
Марганец сверх количества, необходимого для связывания серы, оказывая тормозящее влияние на графитизацию и легируя феррит, снижает пластичность ковкого чугуна и повышает при этом прочность и твердость.
Сера, способствуя перлитизации структуры, повышает прочность и твердость ковкого чугуна. В КЧ сера, препятствуя ферритизации структуры, улучшает форму графита. Более совершенная форма графита при повышенном содержании серы делает перлитный ковкий чугун с отношением серы к марганцу в пределах 1,0-2,0 благоприятным конструкционным материалом.
Допустимое содержание фосфора в ковком чугуне обычно принимается до 0,12%. При повышении содержания фосфора в ковком чугуне механические свойства изменяются подобно механическим свойствам чугуна с шаровидным графитом. Понижение содержания фосфора вызывает смещение порога хрупкости ковкого чугуна в сторону отрицательных температур.
Действие большинства легирующих элементов на механические свойства ковкого чугуна в целом подобно рассмотренному ранее легированию серого чугуна. При этом следует, конечно же, иметь в виду, что технология производства ковкого чугуна предусматривает отжиг.
Отливки из ковкого чугуна широко используются во многих отраслях промышленности для широкого спектра номенклатуры деталей ответственного назначения: автомобилестроение, тракторное и сельскохозяйственной машиностроение, вагоностроение, судостроение, электропромышленность, станкостроение, санитарно-техническое и строительное оборудование, тяжелое машиностроение и пр. При этом масса отливок может быть от нескольких граммов до 250 кг, минимальная толщина стенок отливки 3 мм, максимальная для обезуглероженного чугуна 25 мм, для графитизированного 60 мм, а в отдельных случаях до 100 мм. Можно с уверенностью утверждать, что, обладая механическими свойствами, близкими к литой стали и ЧШГ, высоким сопротивлением ударным нагрузкам при комнатной и низких температурах, износостойкостью, лучшей, чем ЧШГ, обрабатываемостью резанием и свариваемостью, КЧ сохранит в ближайшие годы свое применение, особенно для мелких отливок, сварных конструкций, несмотря на склонность к образованию трещин и энергоемкость получения готовых отливок.
uas.su