Химический состав чугун: Ошибка 404 — документ не найден

Химический состав ВЧШГ. Влияние элементов на свойства чугуна

В статье Виноградова О.Н. описаны требования предъявляемые к химическому составу высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и влияние отдельных элементов на физико-механические свойства.

Физико-механические свойства материала отливки из ВЧШГ определяются химическим составом, технологией получения, условиями охлаждения, наличием легирующих элементов и др. Состав металла является одним из основных факторов, определяющих ме¬ханические свойства ВЧШГ. Рекомендуемый ГОСТ 7293-85 химический состав чугуна приведен в табл. 1.

Некоторые элементы – деглобуляторы препятствуют сфероидизации гра­фита, поэтому их содержание в чугуне не должно превышать указанных значений (РЬ < 0,009%; Вi < 0,003%; Sb < 0,026%; As < 0,08%; Ti < 0,04; Sn < 0,013%; Al < 0,3%). При постоянном производстве ВЧШГ периодически, хоть раз в две недели стоит контролировать чугун на содержание этих элеметов.

Таблица 1. Рекомендуемый химический состав ВЧШГ

Марка чугунаМассовая доля элементов, %
CSiMnPSCrCuNi
Толщина стенки отливки, ммНе более
до 50св. 50 до 100св. 100до 50св. 50 до 100св. 100
ВЧ 353,3-3,83,0-3,52,7-3,21,9-2,91,3-1,70,8-1,50,2-0,60,10,020,05
ВЧ 403,3-3,83,0-3,52,7-3,21,9-2,91,2-1,70,5-1,50,2-0,60,10,020,1
ВЧ 453,3-3,83,0-3,52,7-3,21,9-2,91,3-1,7 0,5-1,50,3-0,70,10,020,1

ВЧ 503,2-3,73,0-3,32,7-3,21,9-2,92,2-2,60,8-1,50,3-0,70,10,020,15
ВЧ 603,2-3,63,0-3,32,4-2,62,4-2,80,4-0,70,10,020,150,30,4
ВЧ 703,2-3,63,0-3,32,6-2,92,6-2,90,4-0,70,10,150,150,40,6
ВЧ 803,2-3,62,6-2,90,4-0,70,10,010,150,60,6
ВЧ 1003,2-3,63,0-3,80,4-0,70,10,010,150,60,8
Магний

Является основным элементом – сфероидезатором. Для образования графита шаровидной формы остаточное  содержание магния в чугуне должно быть не ниже 0,03%, в противном случае графит кристаллизуется в шаровидной форме только частично, вследствие чего механические свойства чугуна снижаются.  При более низком содержании магния часть графита кристаллизуется в виде пластинок, что снижает механические свойства сплава. Толщина стенок отливок, а следовательно и и скорость охлаждения вносят коррективы на минимальное содержание магния в чугуне, чем выше толщина стенки отливки – тем требуется более высокое содержание Mg. Обычно магния в ВЧШГ поддерживают в пределах 0,04-0,08%.

Углерод

Содержание углерода обычно поддерживают на уровне 3,2—3,6%, Увеличение содержания углерода улучшает литейные свойства ЧШГ.

Кремний

Кремний оказывает значительное влияние на микроструктуру и на меха­нические свойства ВЧШГ. При содержании З,0—3,3% кремний способствует получению устойчивой ферритной структуры в сыром состоянии; однако пластичность чугуна при этом снижается. С точки зрения пластичности лучше выдерживать содержание кремния в пределах 2,0-2,4%.

Марганец

С повышением содержания марганца уменьшается доля феррита и увеличивается количество перлита; при этом повышается предел прочности при растяжении и уменьшается относительное удлинение. При производстве ВЧШГ с ферритной структурой в литом состоянии содержание марганца не должно превышать 0,4%.  Для повышения износостойкости содержание марганца увеличивают до 1,0-1,3%.

Никель

Никель способствует уве­личению количества перлита в ВЧШ, причем полностью перлитная структура получа­ется уже при 4,8% Ni, а бейнитная структура — при 6,4% Ni. Влияет на тепло- и электропроводность, коррозионную стойкость и жаростойкость чугуна. С увеличением содержания никеля эти свойства повышаются.

Медь

Си в количестве 1,0—1,5% приводит к образованию перлита, повышая прочность чугуна и пони­жая его пластичность. Содержание меди более 2% препятствует образованию в структуре сплава шаровидного графита.

Алюминий

Оказывает вредное влияние на ВЧШГ, способствуя образованию ПГ уже при содержании 0,2% и особенно при 0,25—0,6%.

Молибден

Способствует измельчению перлита и графитовых включений.

Сера

Самая вредная примесь. Чем выше содержание серы в “исходном чугуне”, тем труднее получить полностью (идеально) шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойства. Содержание серы в исходном жидком чугуне до модифицирования не должно превышать 0,03%, для внутриформенного модифицирования желательно иметь значение не выше 0,02% или даже ниже.

Фосфор

Примесь. Оказывает существенное влияние на структуру и механические свойства, образую фосфидную эвтектику (ФЭ), снижает относительное удлинение и ударную вязкость. Чтобы получить чугун с высокой пластичностью, содержание фосфора не должно превышать 0,08%.

Хром

Примесь. С увеличением содержания хрома, в определенных пределах, повышаются жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость. Способствует образованию карбидов потому его содержание в ЧШГ не должно превышать 0,1%.

Литература

  1. Энциклопедия неорганических материалов. В 2-х томах, том 1. Киев, «Высшая школа», 1977 г.
  2. Могилёв В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. М.: Машиностроение, 1988. – 272 с.
  3. Справочник по чугунному литью./Под редакцией д.т.н. Н.Г. Гиршовича. – 3-е изд. перераб. и дополн. Л.: Машиностроение, 1978 – 758 с.
  4. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом/Захарченко Э.В., Левченко Ю.Н., Горенко В.Г., Вареник П.А. – Киев: Наукова думка, 1986 – 248 с.

Tags:

Получение ВЧШГ

ЧУГУН Химический состав — Влияние

Влияние основных элементов чугуна. Химический состав ЧШГ является одним из основных факторов, в значительной мере определяющих его механические свойства.  
[c.151]

Совершенно новым, почти не изученным, остается вопрос азотирования высокопрочного чугуна, химический состав которого не содержит легирующих элементов. В данной работе делается попытка изучения влияния процесса азотирования па механические свойства и износостойкость высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.  [c.231]


Химический состав. Влияние углерода, кремния, марганца и серы на скорость распада цементита в первой стадии графитизации показано на фиг. 72—77. Фосфор в белом чугуне (0,1—0,2%) практически не влияет на скорость первой стадии графитизации хром весьма сильно тормозит распад цементита алюминий, медь, никель, кобальт и титан ускоряют распад цементита.  [c.547]

Механические свойства 218, 219 —Окалиностойкость 217, 218 —Твердость 218, 219 — Химический состав 218 Алюминий — Влияние на свойства и структуру чугуна 16, 17, 19, 155  

[c.236]

Износ — Скорости относительные 178 — Механические свойства и химический состав 177 — Технологические и эксплуатационные свойства 188 Бор — Влияние на свойства и структуру чугуна 86, 87, 117, 127, 128  [c.236]

Химический состав 98, 99, 102 Закалка чугуна 10,39, 40 —Влияние на  [c.237]

Олово — Влияние на свойства и структуру чугуна 85, 155 Отбеленный чугун 8, 9 — Структура 173 —Твердость и химический состав 105, 106 —для вагонных колес и щек камнедробилок 173 —Технологические и эксплуатационные свойства 187 — Химический состав 175 —для валков краскотерочных, маслобойных и мукомольных 173 — Химический состав 175  [c.241]

На отбел поверхности литых заготовок оказывает большое влияние химический состав заливаемого чугуна.  [c.61]

На структуру и свойства серого чугуна существенное влияние оказывают его химический состав и скорость охлаждения отливок в форме. Углерод, кремний и марганец улучшают механические и литейные свойства чугуна. Сера вызывает отбел в тонких частях отливок и снижает жидко-текучесть. Фосфор придает чугуну хрупкость. Поэтому содержание серы и фосфора в сером чугуне должно быть минимальным. Увеличение скорости охлаждения достигается путем уменьшения толщины отливки и увеличения теплопроводности литейной формы. В тонких частях отливки образуется более мелкая структура с повышенным содержанием перлита и мелкими включениями графита, что обеспечивает высокие механические свойства. В толстых частях отливки образуется крупнозернистая структура с малым содержанием перлита и крупными включениями фафита. Механические свойства этих зон низкие.  

[c.197]

Свариваемость чугуна является неудовлетворительной, что обусловлено его повышенной склонностью к образованию трещин из-за низкой прочности и пластичности металла. Трещины при сварке могут возникать в металле шва и зоне термического влияния (ЗТВ) при повышенных скоростях охлаждения в результате образования хрупкого белого чугуна (ледебуритных прослоек) и структур закалки (мартенсита и др.). На образование таких структур и трещин оказывают влияние термический цикл сварки (технология сварки), химический состав и структура свариваемого чугуна.  

[c.341]


По сравнению с ваграночным переплавом при индукционной плавке легче получить нужный химический состав чугуна с малым количеством вредных примесей, неметаллических включений и растворенных газов. По данным фирмы ФИАТ [68] синтетические чугуны обладают более высокими прочностными свойствами, чем ваграночные, а твердость и обрабатываемость их примерно одинаковы. Приведенные в табл. 31 данные подтверждаются также и другими исследованиями. Отмечается сохранение зависимости прочностных свойств синтетических чугунов от исходных шихтовых материалов, хотя и в меньшей мере, чем при ваграночной плавке. Имеются примеры успешной выплавки синтетических чугунов из некачественных шихтовых материалов, использование которых для выплавки обычных чугунов практически невозможно. Вместе с тем есть сведения о большом влиянии температурного режима, продолжительности плавки и других технологических условий на свойства чугуна.  
[c.115]

В литературе приводятся примеры успешного применения метода перегрева синтетического чугуна для улучшения его качества, причем отмечается, что при чистых шихтовых материалах и меньшей степени эвтектичности влияние перегрева более существенно. Очевидно, что действие перегрева синтетического чугуна в индукционных печах с кислой футеровкой следует рассматривать во взаимосвязи со многими факторами. Перегрев жидкого чугуна в индукционных печах изменяет не только химический состав, но и жидкое состояние сплава.  [c.128]

На зарождение трещин в промышленных условиях оказывают влияние эксплуатационные факторы, из которых главными являются температура и химический состав чугуна, жидкотекучесть чугуна, время выдержки отлитой трубы, интенсивность охлаждения формы водой, способ предварительного подогрева формы паром, а также стабильность условий процесса. Колебания в содержании легирующих элементов, а также превышение их предельных значений не влияет на стойкость стальных форм.  [c.91]

Дробь для наклёпа стальных изделий обычно чугунная, реже стальная. При наклёпе деталей из цветных сплавов во избежание их электролитической коррозии, связанной с вкраплением частиц, дроби в обрабатываемую поверхность, применяют алюминиевую или стеклянную дробь. Обычный размер дроби — от 0,4 до 2 мм. Дробь малого диаметра следует применять при обработке мелких деталей, а также в тех случаях, когда к микрогеометрии поверхности упрочняемой детали предъявляются повышенные требования. При наклёпе деталей, обладающих поверхностными концентраторами напряжений, лучшие результаты даёт дробь, радиус которой заметно отличается от радиуса галтелей, надрезов и т. п. Если надрез мелкий, можно использовать крупную дробь (радиус дроби больше радиуса надреза) с расчётом на то, что зона влияния концентратора напряжений не будет выходить за пределы наклёпанного слоя при глубоких надрезах следует предпочитать мелкую дробь (радиус дроби меньше радиуса надреза). К дроби предъявляются повышенные требования в отношении прочности, однородности по диаметру и сферичности. Химический состав широко распространённой дроби 3,26% С  [c.892]

Химический состав чугуна обусловливает как механические, так и литейные его свойства. Рассмотрим влияние отдельных элементов, входящих в состав чугуна.  [c.97]

Чугун. Чугун в мартеновскую печь загружают как в жидком, так и в твердом виде, в зависимости от конкретных условий. Химический состав чугуна оказывает существенное влияние на результаты работы. И хотя при основном мартеновском процессе сталь удовлетворительного качества можно получить из чугунов самого различного химического состава, для достижения хороших технико-экономических показателей необходимо, чтобы содержание отдельных элементов в чугуне не выходило за пределы, предусмотренные ГОСТом.  [c.254]

На образование той или иной микроструктуры оказывает влияние химический состав чугуна и скорость охлаждения отливки.  [c.189]

Химический состав сплава влияет на процесс кристаллизации, в первую очередь на графитизацию. Некоторые химические элементы (А1, N1, Си, Со) способствуют графитизации, а другие (Сг, Мо) препятствуют графитизации. Некоторые элементы остаются нейтральными по отношению к процессу графитизации. Вводимые в расплав элементы в качестве легирующих добавок могут образовывать растворы с ферритом (N1, Си, Со, А1) или распределяться между ферритом и цементитом (Сг, Мо, V, У), или образовывать новые фазы с углеродом (карбиды), азотом (нитриды), серой (сульфиды), кислородом (оксиды), водородом (гидриды) — это титан (Т1), цирконий Zr), церий (Се), ниобий (N5). На процесс кристаллизации серых чугунов решающее влияние оказывает содержание углерода (С), кремния (51) и марганца (Мп), а также влияет содержание серы (5) и фосфора (Р).  [c.191]


Большое влияние на скорость распада цементита оказывают химический состав чугуна и модифицирование. Установлено, что добавка 0,1—0,2% А1 ускоряет распад цементита.  [c.261]

Данными для расчёта шихты являются требуемый химический состав отливок, химический состав шихтовых материалов (чугуна, лома и ферросплавов) и угар элементов при соответствуюш,ем режиме плавки. Для предварительных расчётов можно принять угар кремния 10—15%, марганца — 15— 20%, хрома — 10—20%. Фосфор практически не выгорает. Количество серы увеличивается на 40—50%. Содержание углерода в ваграночном металле при обычных режимах плавки (без применения стали в шихте) приближается к эвтектическому (при этом следует учесть влияние кремния и фосфора на точку эвтектики).  [c.26]

Дифференцированное изучение влияния элементов на первую и вторую стадии графитизации имеет большое практическое значение. Например, в ряде случаев в тонкой части отливки получается отбел, а в толстой — ферритная основа. В то же время обычно требуется, чтобы металлическая основа серого чугуна во всех сечениях была однородной и, в частности, перлитной. При производстве высокопрочных отливок из перлитного чугуна необходимо подбирать химический состав таким образом, чтобы первая стадия графитизации шла интенсивно во избежание отбеливания даже в быстро охлаждающейся (тонкой) части и чтобы скорость второй стадии графитизации была очень незначительна во избежание образования феррита даже в массивной части отливки. В этом случае структура отливки будет однородно перлитной независимо от различных скоростей охлаждения тонких и толстых сечений.  [c.38]

Значительное влияние на твердость чугуна после закалки оказывает его химический состав. На фиг. 111 показана зависимость твердости закаленного чугуна от величины углеродного эквивалента Изменение твердости в резуль  [c.67]

Химический состав чугуна влияет постольку, поскольку он уменьшает или увеличивает электрохимический потенциал феррита и оказывает воздействие на антикоррозионные свойства образующейся на поверхности защитной пленки. В условиях чисто химической коррозии влияние структурных особенностей чугуна менее значительно, и коррозионная стойкость в основном определяется составом чугуна и характером среды.  [c.324]

Химический состав чугуна для отбеленных прокатных валков приведен в табл. 3. В каждой группе различают составы с пониженным (2,8—3,2%), средним (3,2— 3,6%) и повышенным (3,6—3,8%) содержанием углерода. Повышенное содержание углерода увеличивает твердость, износостойкость и чистоту валков, однако при некоторых режимах работы во избежание растрескивания и выкрашивания отбеленного слоя приходится применять составы с пониженным содержанием углерода (кровле- и жестепрокатные валки при высоком нагреве и обжатиях, рифленые валки). Влияние отдельных элементов структуры и состава чугуна на твердость рабочего слоя валков показано на рис. 2—4.  [c.173]

Химический состав 218 Кремнемолнбденовый чугун 225 Кремний — Влияние на свойства и  [c.239]

Однако при воздействии на металл сильных реагентов, кислот и щелочей следует применять высоколи ирован-ные чугуны. В этих случая.х основное значение приобретает химический состав чугуна. Роль структуры, особенно формы выделения графита, значительно меньше. При прочих равных условиях на, (Лучшими являются ау-стенитная пли ферритная структура. Компактный или пластинчагий графит мало различаются по своему влиянию, если последний разобщен, сравнительно невелик н равномерно распределен.  [c.66]

Влияние термовременной обработки и модифицирования на свойства чугунов В общем случае при термовре менной обработке нужно стремиться сохранить неизмен ным химическии состав чугуна Поэтому при оценке ре  [c.133]

Для изучения влияния температуры перегрева на структуру и механические свойства обычного и синтетического чугунов в индукционной печи промышленной частоты емкостью 6 т сплавы последовательно перегревались до температур 1350, 1400, 1450, 1500 и 1550° С. После достижения требуемой температуры чугун выдерживался в печи в течение 10 мин, а затем отбиралась необходимая для заливки образцов порция металла. Температура заливки образцов была равна 1350—1380° С. В качестве шихтовых материалов использовались чугунная стружка и обрезь динамной стали. Химический состав сплавов и вид обработки приведены в табл. 36. Под перегревом при  [c.134]

Влияние термовременной обработки и модифицирования изучали на синтетических и ваграночных сплавах, химический состав которых приведен в табл. 38, А. Сплавы перегревали до температур 1450, 1500, 1550, 1600 и 1650° С, выдерживали при каждой температуре 3 мин, охлаждали до 1450° С, модифицировали 0,6% силикокальция и разливали при 1400° С. Максимальная прочность чугунов обнаруживается после обработки при 1500—1550° С, кроме высокоуглеродистого сплава Зс, близкого по химичес-  [c.141]

Влияние вибрации на интенсивность гидроэрозии металла показано в работе [34], где приведены результаты изучения влияния вибраций на процесс разрушения латуни, серого чугуна и углеродистой стали. Механические свойства исследуемых сплавов указаны в табл. 15. Химический состав указанных материалов отвечал соответствующим ГОСТам. Образцы имели форму пластин 50×75 мм толщиной 3 мм. Все образцы перед испытанием имели приблизительно одинаковую по качеству поверхность.  [c.72]

Влияние модифицирования. Модифицирование чугуна заключается в обработке его в жидком состоянии небольшими количествами присадок (силико-кальций, ферросилиций, силикоалюминий и др.). Модифицирование значительно улучшает структуру, а также физические и химические свойства чугуна, не изменяя существенно его химический состав. В модифицированном чугуне зависимость структуры от скорости охлаждения металла значительно меньше, чем в обычном чугуне, что обеспечивает однородность свойств в различных сечениях отливки.  [c.190]

Термическая устойчивостьВлияние элементов 205, 206 — Химический состав 206 Чугун серый — Закалка — Влияние температуры на твёрдость 988  [c.1078]


Основное влияние на коэфициент расширения металла ока зыБзет его химический состав. На основании многочисленных исследований установлено, что те элементы, которые благопри- ятствуют выделению графита (кремний, фосфор), уменьшают коэфициент расширения чугуна, а те, которые противодействуют выделению графита (сера, марганец) — повышают его.  [c.273]

Химический состав влияет на механические, физические и технологические свойства металлов и сплавов. На свойства чугуна и сталей в первую очередь оказывает влияние углерод. Для производства автомобильных деталей применяют, как правило, мало- и среднеуглеродистые качественные стали, содержащие до 0,5% углерода. При изготовлении пружин и рессор применяют высокоуглеро-дйстые стали с содержанием углерода до 0,70%. Кроме того, высокоуглеро-,. дистые стали широко используют в автомобилестроении и авторемонтном про изводстве для изготовления режущего инструмента.  [c.6]

Большое влияние на процесс графитизации оказывает химический состав чугуна. Кремний, алюминий, а также никель и медь являются графитообразующими, они ускоряют процесс графити-аации. Марганец, хром, молибден, вольфрам, ванадий и магний являются карбидообразующими и задерживают процесс графитизации.  [c.134]

Наконец, грунтовка устраняет вредное влияние примесей металла на качество эмалированного слоя. При эмалировании, главным образом, чугуна содержащиеся в нем примеси (графит, кремний, фосфор и др.) при высокой температуре начинают реагировать с наносимой стекловидной массой, изменяют ее химический состав и дают пористую поверхность. В частности, углерод при взаимодействии с эмалью воостанавливает входящие в нее окислы и, выделяясь в виде углекислого газа или окиси углерода, вызывает образование пор.  [c.206]

Химический состав. В чугуне, кроме углерода, имеются нормальные примеси, обусловленные выплавкой чугуна в доменной печи, а затем в вагранке. К нормальным примесям относятся Мп, 51, Mg, Р и 5. Влияние этих элементов на структуру чугуна в основном определяется их влиянием на графитизацию. По действию на графитизацию обычные примеси располагаются в следующий ряд С, 51, Р, Vg, 5, Мп, причем углерод и кремний усиливают этот процесс, фосфор не оказывает непосредственного влияния, а магний, сера и марганец производят антиграфитизирующее действие. Однако совместное действие всех элементов на графитизацию зависит не только от количества каждого из них, но и от сочетаний их при одновременном. присутствии. Например, сб-  [c.332]

Чугунные изделия имеют разнообразный химический состав и структуру. Разнообразие химического состава и структуры иногда может наблюдаться в различных участках одного и того же изделия. Это происходит в результате того, что более тонкие части чугунных отливок остывают быстрее и в них наблюдается частичный отбел, а более толстые части остывают медленнее и имеют структуру серого чугуна. Наиболее плохо сваривается чугун с крупнозернистой структурой. Чугун с. мелкозернистой структурой сваривается значительно лучше. На структуру чугуна влияет в основном его химический состаз. Элементы, входящие в состав чугуна, оказывают на его свойства различное влияние.  [c.556]

Наличие в разных частях отливки твердых, не поддающихся механической с работке мест со светлой лучистой поверхностью излома. обусловленной присутствием в чугуне структурно свободного цементита Неправильный химический состав металла Отрицателыюе влияние наследственных свойств шихтовых материалов Чрезмерно быстрое снижение температуры металла в форме вследствие переувлажнения формовочной смеси Технолог или плавильный мас- Плавильный мастер Технолог или земледел Изменение химического состава в сторону увеличения графитизирующих элементов Изменение состава шихты Уменьшение влажности формовочной смеси  [c.417]

Процесс появления свободного графита в структуре чугунов называют графитизацией. Как видно, графити-зация начинается при кристаллизации и заканчивается ниже Лс1. На процесс графитизации очень большое влияние оказывают химический состав и условия охлаждения. Кремний является элементом, способствующим графитизации, именно поэтому в сером чугуне его содержание составляет не менее 2%. Графитизации не происходит вовсе, если суммарное содержание углерода и кремния мепее 4%. Такие сплавы кристаллизуются с образованием ледебуритной эвтектики (аустенит + цементит) и являются не серым, а белым чугуном. При суммарном содержании углерода и кремния 4—5% гра-фитизация происходит не полностью. Графит выделяется только при эвтектической кристаллизации, а эвтек-тоидный распад аустенита совершается с образованием  [c.193]

Состав шлака оказывает решающее влияние на химический состав получаемого чугуна. Подбором состава шлака можно регулировать состав чугуна. Правильно подобранного состава шлак должен способствовать 1 греходу в чугун нужных элементов и задерживать переход вредных элементов (серы, фосфора и др.).  [c.17]

Характер структуры отливок в каждом данном случае зависит от очень большого количества факторов химического состава чугуна, способа плавки, температурного и шлакового режимов ее, условий затвердевания отливок, их предварительной термической обработки, условий и режима отжига и последующего охлаждения отливок. Влияние каждого из них изучено еще недостаточно, и поэтому в настоящее время к структуре отливок разных марок чугуна могут быть предъявлены только общие требования (табл 10). Эти требования основаны на данных практики производства основных видов чугуна, но лишь в известной мере характеризуют фактические свойства отливок. В соответствии с этим их структура, так же как и химический состав чугуна, не являются браковочным признаком при условии, что показатели механических свойств удовлетворяют установленным требованиям и структура образцов, подвергави1Ихся испытаниям, идентична структуре отливок.  [c.305]


19) Глава 8 — Раздел третий — Технология металлов — Металл


§ 29. Структура чугуна

  Чугун — сплав железа с углеродом — один из лучших литейных сплавов. Содержание углерода в чугуне составляет более 2%. Кроме железа и углерода, в состав чугуна входят постоянные примеси: кремний, марганец, фосфор и сера. В зависимости от количества перечисленных элементов и структуры сплава различают чугуны серые, высокопрочные, ковкие и др. Для придания чугуну особых свойств, например повышенной прочности, износоустойчивости, кислотоупорности и т. п. в чугун вводят специальные элементы: хром, никель, титан, алюминий, медь, молибден, магний и др. Так, немагнитный высокомарганцевый чугун содержит 8 — 12% марганца, 1,5 — 2,0% меди, 0,1 — 0,7% алюминия.
  Серый чугун, в котором углерод выделился в виде прямолинейных или более или менее искривленных (завихренных) пластинок графита, называется чугуном с пластинчатым графитом.
  Чугун со значительным выделением графитовых включений прямолинейной формы (феррито-графитовый) имеет низкие механические свойства. Лучшими свойствами обладают чугуны, в которых меньше графитовых включений и форма их не прямолинейная, а завихренная, — феррито-перлито-графитовые и перлито-графитовые.

­­­§ 30. Влияние химического состава, скорости охлаждения отливок на литейные и механические свойства чугуна

  Химический состав чугуна обусловливает как механические, так и литейные его свойства. Рассмотрим влияние отдельных элементов, входящих в состав чугуна.
  Углерод. Для большинства отливок применяются чугуны с содержанием углерода от 2,7 до 3,6%. Чем выше содержание углерода, тем выше жидкотекучесть чугуна и ниже температура плавления.
  После затвердевания чугуна углерод в нем может находиться в свободном состоянии в виде графита и в связанном состоянии в форме цементита Fe3C. С увеличением общего содержания углерода понижается механическая прочность чугуна, так как при этом увеличивается количество графита, снижающего прочность металлической массы.
  Наиболее высокими механическими качествами обладает чугун, в котором содержание углерода в химически связанном состоянии составляет около 0,8%, а свободный углерод (графит) находится в виде мелких, равномерно распределенных пластинок.
  Кремний. Содержание кремния в обычных машиностроительных отливках не превышает 2,5%. Кремний — графитообразующий элемент, т. е. способствует выделению углерода в виде графита. Следовательно, влияние кремния на структуру и механические свойства должно рассматриваться совместно с влиянием углерода.
  Структура чугуна в значительной степени зависит от скорости охлаждения: чем она больше, чем больше углерода оказывается в связанном состоянии, поэтому в тонкостенных отливках возможен отбел, т. е. значительная часть углерода оказывается в химически связанном состоянии. В толстостенных отливках, которые охлаждаются медленно, наоборот, большая часть углерода выделяется в виде крупных пластинок графита, и механические свойства таких отливок низки. Зависимость между структурой, толщиной стенки отливки и содержанием углерода и кремния приведены на рис. 111.24. Из диаграммы видно, что чем толще стенки отливки, тем меньше требуется углерода и кремния для получения заданной структуры.
  Марганец. Содержание марганца в чугуне колеблется в пределах 0,6 — 1,0%. Марганец повышает растворимость углерода в железе и препятствует образованию графитовых включений; с этим связано некоторое повышение механических свойств. При содержании марганца в указанных пределах нейтрализуется вредное влияние серы. Повышение содержания марганца способствует повышенной твердости чугуна и ухудшению обрабатываемости.
  Сера. Как и марганец, сера препятствует выделению углерода в виде графита. Кроме того, при повышенном содержании серы увеличивается усадка чугуна, снижается его жидкотекучесть, повышается хрупкость (красноломкость). В связи с этим содержание серы в чугуне не должно превышать 0,1 — 0,12%.
  Фосфор. На графитообразование фосфор не оказывает существенного влияния. Повышение содержания фосфора увеличивает жидкотекучесть чугуна и хрупкость (хладноломкость). Поэтому отливки машиностроительных деталей должны содержать не более 0,25% фосфора, но в отливках, предназначенных для художественного литья, и в тонкостенных для предметов народного потребления содержание фосфора достигает 1 — 1,5%.
  Никель. Подобно кремнию никель является графитизатором, способствующим разложению цементита Fe­­­₃C; кроме того, он способствует образованию мелкого перлита. Обычно содержание никеля в сером чугуне составляет 0,3 — 0,4%.
  Хром. Наряду с никелем хром — одна из важнейших легирующих присадок в чугунах. Хром препятствует графитизации, увеличивает твердость и устойчивость против износа. Его обычно вводят в чугун совместно с никелем. При этом достигаются размельчение графита и выравнивание твердости в тонких и толстых сечениях.
  Отливки из серого чугуна классифицируются по механической прочности. Наиболее распространенными марками являются СЧ 15-32, СЧ 18-36. Первые цифры марок показывают наименьшее допустимое значение предела прочности при растяжении (в кГ/мм­­­²), а вторые — наименьшее значение предела прочности при изгибе (в кГ/мм­­­²).
  В маркировке высокопрочного чугуна ВК 60-2, ВК 45-5 первые цифры указывают наименьшее значение предела прочности при растяжении, а вторые — наименьшее относительное удлинение (в %).
  Механические свойства и структура каждой марки чугуна регламентируются ГОСТом.
  Химический состав чугуна, как правило, является факультативным, так как строение чугуна, а следовательно, и механические свойства зависят от химического состава, скорости и условий охлаждения, толщины стенок, технологии изготовления и др.

§ 31. Высокопрочные чугуны

  Наиболее высокие свойства по сравнению с обычным серым чугуном имеют модифицированные чугуны. Отливки из серого чугуна СЧ 28-48, СЧ 32-52, СЧ 35-56 и СЧ 38-60 получаются только модифицированием. Для достижения устойчивых высоких механических свойств модифицированного чугуна в состав шихты вводят низколегированный чугун, содержащий хром и никель.
  Для модифицирования выплавляется жидкий чугун, содержащий 2,6 — 3,4% углерода, 0,9 — 1,6% кремния и 0,8 — 1,3 марганца. Отливки из такого чугуна имеют структуру половинчатого (белого) чугуна. В состав чугуна вводится небольшое количество модификатора — вещества, содержащего элементы, способствующие выделению графита. Наибольшее применение в качестве модификатора имеет 75-процентный ферросилиций, добавляемый в жидкий чугун в количестве 0,3 — 0,6%. Модификатор вводится в размельченном виде. После затвердевания отливки у них получается структура серого чугуна с мелкими включениями графита. Такой чугун имеет повышенные механические свойства. Модифицированный чугун необходимо разлить в формы не позднее 10 — 15 мин после введения модификатора.
  Освоение производства отливок из чугуна, модифицированного магнием, называемого высокопрочным, — большое достижение литейщиков. Такой чугун в отличие от обычного серого чугуна имеет более мелкую структуру; графит в нем находится в виде округленных включений, а не в виде продолговатых пластин, характерных для обычных серых чугунов.
  Механические свойства магниевого чугуна приближаются к свойствам углеродистой стали; обладают высокой прочностью — предел прочности при растяжении 45 — 100 кГ/мм­­­² (441 ­­­÷ 980 МПа) и значительной пластичностью — относительное удлинение 1 — 20%. Такой чугун, кроме высокой прочности, имеет также хорошие антифрикционные свойства и с успехом применяется для изготовления ответственных литых деталей, а также деталей, подвергающихся трению, изготовлявшихся ранее из поковок и стальных отливок.
  При производстве высокопрочного чугуна в качестве модификатора применяются вещества, способствующие выделению шаровидного графита: церий, магний, литий и др. Наибольшее применение имеют магний и магниевые лигатуры, т. е. сплавы магния с другими элементами, например с кремнием.
  При модифицировании чугуна магнием одновременно с изменением формы графита, т. е. с выделением его в шаровидной форме, имеет место образование цементита, вследствие чего отливка отбеливается. Для устранения отбеливания чугуна повышают содержание углерода до 3,2 — 3,7%, кремния до 1,9 — 3,0% и понижают содержание марганца до 0,4 — 0,8%.
  Кроме этого, после модифицирования магнием или одновременно с ним в ковш присаживается 75-процентный ферросилиций. Содержание фосфора должно быть не более 0,12%.
  В процессе модифицирования магнием содержание серы в чугуне понижается до 0,02 — 0,03%. Количество вводимого в чугун магния и ферросилиция зависит от химического состава чугуна и толщины стенок отливки и составляет 0,2 — 0,4% магния и 0,3 — 0,6% ферросилиция от веса чугуна.
  Магний вводят в жидкий чугун различными способами. Наиболее рациональный способ — введение его под давлением 3 — 5 ат (0,3 ­­­÷ 0,5 МПа) в специальных автоклавах, при использовании которых обеспечивается лучшее освоение чугуном магния и получение стабильных свойств. Установка (рис. 111.25) состоит из крышки 3 и основания автоклава 1, кольца 2 для крепления крышки с основанием, опоры 8 с установленным литейным ковшом 4, механизмом 7 для подачи магния в колокол 5, гидроцилиндра для подъема крышки и кольца, смотрового окна 6, пульта и вспомогательных устройств. Вместе с магнием в жидкий чугун вводят ферросилиций для устранения отбела в отливке.

§ 32. Ковкий чугун

  Ковкий чугун получается в процессе длительного отжига при высокой температуре (980 — 1050 С) отливок из белого чугуна определенного химического состава. Графит в ковком чугуне имеет хлопьевидную форму. Ковкий чугун в зависимости от способа плавки, отжига и химического состава может быть получен с ферритной и перлитной основой. Чугун с ферритной основой после отжига имеет бархатисто-черный излом и называется черно-сердечным, а чугун с перлитной основой имеет серебристо-серый излом и называется белосердечным.
  Имеются чугуны с ферритной основой: КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10 и КЧ 37-12 и перлитные: КЧ45-6, КЧ 50-4, КЧ 56-4, КЧ 60-3 и КЧ 63-2 (КЧ — ковкий чугун). Первая цифра показывает наименьшее допустимое значение предела прочности при растяжении в кГ/мм­­­², вторая — наименьшее значение относительного удлинения в %.
  Основным процессом получения ковкого чугуна является отжиг, при котором происходит графитизация или обезуглероживание отливок.
  Процесс отжига состоит из двух стадий (рис. 111.26,а). Для получения ферритного черносердечного ковкого чугуна основной задачей процесса является графитизация. Первая стадия графитизации протекает при температуре 980 — 1000° С в течение времени, необходимого для распада первичного цементита.
  Вторая стадия начинается с быстрого снижения температуры до 760 — 720° С и выдержке при этой температуре; происходит распад цементита, входящего в состав перлита, с образованием феррита и углерода отжига. После окончания второй стадии графитизации снижают температуру в печи до 450 — 550°С, и под с отливками выталкивается из печи. Длительность отжига может быть значительно сокращена модифицированием жидкого чугуна висмутом 0,02% и бором 0,04%.
  Процесс отжига белого чугуна для получения перлитного белосердечного ковкого чугуна (рис. 111.26, б) протекает в окислительной среде (железной руде) и основой его является обезуглероживание.
  В ближайшие годы для отжига ковкого чугуна найдут более широкое применение электрические печи, имеющие установки для получения защитных (нейтральных) газов, устраняющих окисление отливок при отжиге. Установка состоит из двух секций для раздельного осуществления первой и второй стадии графитизации. Процесс отжига автоматизирован, что сокращает длительность отжига до 30 — 35 ч.

§ 33. Плавка чугуна

  Для плавки чугуна применяются вагранки, пламенные и электрические печи. К основным особенностям плавки в вагранках относятся непрерывность процесса, относительно низкий расход топлива и сравнительно высокий к. п. д. (40 — 45%). Стоимость плавки ниже, чем в пламенных или электрических печах. Производительность вагранок обычно равна 1 — 20 т/ч, а в отдельных случаях до 30 т/ч.
  Емкость пламенных печей для плавки чугуна составляет 3 — 80 т, но наибольшее распространение имеют печи емкостью 10 — 30 т. Пламенные печи применяются в тех случаях, когда требуется получить жидкий чугун с температурой свыше 1450° С, с низким содержанием углерода (ниже 2,7%) и серы (ниже 0,08%), а также при необходимости загрузки в печь крупного чугунного лома.
  Электрические печи, так же как и пламенные, применяются в тех случаях, когда требуется получить высокую температуру жидкого чугуна и особо ответственное литье из серого чугуна (например, поршневые кольца, цилиндры и др.). Преимущества этих печей особенно значительны при плавке легированного чугуна. Наибольшее распространение имеют дуговые электрические печи емкостью до 10 т; успешно внедряются и индукционные печи промышленной частоты для плавки чугуна.
  В крупных механизированных цехах, изготовляющих литье из серого и ковкого чугуна, пламенные и электрические печи применяются в сочетании с вагранками. Расплавление чугуна производится в более экономичном агрегате — вагранке, а доводка по составу и температуре — в пламенной или электрической печи. Такой процесс плавки называется дуплекс-процессом.
  При плавке чугуна применяются шихтовые материалы, топливо и флюсы; для футеровки- плавильных печей. используются огнеупорные материалы.
  Металлическая составляющая шихты обычно состоит из 30 — 40% доменного чугуна, 20 — 30% возврата собственного производства (литники, брак литья), 20 — 40% чугунного лома, 10 — 15% стального лома. Применяют в основном доменный чугун литейный и в незначительном количестве — передельный. Кроме того, при необходимости получения нужного химического состава чугуна в шихту присаживается доменный ферросилиций с содержанием кремния 9 — 13% и зеркальный чугун с содержанием марганца 10 — 25%. Для модифицирования чугуна применяется электротермический ферросилиций, содержащий 45 и 75% кремния.
  Операции набора, взвешивания и загрузки шихты в вагранку очень трудоемки и требуют больших физических усилий, поэтому проводятся механизация и автоматизация этих операций.
  При плавке в вагранке преимущественно применяется твердое кусковое топливо, обычно каменноугольный кокс. Иногда используется жидкое и газообразное топливо совместно с твердым топливом для частичной замены кокса и уменьшения его расхода.
  При плавке в вагранке можно частично применять и другие виды топлива: литейный антрацит, термоантрацит, пекотощий кокс и др., однако чаще всего используется литейный кокс.
  В процессе плавки в вагранке образуются шлаки, содержащие золу кокса, песок, приставший к поверхности чушек, оплавившуюся футеровку и продукты окисления кремния (SiO­­­²), марганца (MnO), железа (FeO) и др. Для перевода их в жидкий шлак в вагранку загружают флюс — известковый камень.
  Для пламенных печей может быть использован любой вид топлива: твердое, жидкое, газообразное и пылевидное.

§ 34. Вагранка и ее конструкция

  Наибольшее распространение имеет плавка чугуна в вагранках (рис. 111.27). В них переплавляется более 80% чугуна для производства отливок. Шахта вагранки 15, в которой происходят основные процессы плавки, состоит из кожуха 10 и футеровки 11. Кожух сваривается из отдельных цилиндрических обечаек высотой 1 — 1,5 м, изготовляемых из листовой стали толщиной 6 — 10 мм в зависимости от диаметра вагранки.
  Часть шахты, расположенная ниже завалочного окна на 0,8 — 1,2 м, подвергается механическому разрушению под действием загружаемой шихты, поэтому верхняя часть шахты выкладывается чугунными пустотелыми кирпичами 12, которые в процессе кладки засыпают песком. Для поддержания кладки и увеличения жесткости кожуха к внутренней поверхности его приваривают отдельные сегменты 16.
  Набивка пода 20 и розжиг вагранки производятся через рабочее окно 18, которое перед началом плавки закладывается шамотным кирпичом и закрывается дверцей 19. В кожухе вагранки вырезаются отверстия для загрузочного окна 14, рабочего окна 18, фурм 7 и соединительной летки б. Дымовая труба 13 является продолжением кожуха и только для вагранок диаметром более 1300 мм она несколько сужается для уменьшения веса и расхода футеровочного материала.
  Обычно вагранки устанавливают на кирпичный или бетонный фундамент толщиной 350 — 500 мм, на котором закрепляется болтами фундаментная плита 24. Опорные колонны 23 отливаются из качественного чугуна (у вагранок диаметром до 900 мм) или из стали. Колонны нижними фланцами прикрепляют к фундаментной плите, к верхним же фланцам присоединяют стальную подовую плиту 22.
  В центре подовой плиты имеется круглое отверстие для выгрузки остатков плавки. Отверстие закрывается двумя литыми полукруглыми дверцами 26, подвешенными на петлях и снабженными особым затвором; кроме того, дверцы подпираются стальной стойкой 25. К подовой плите приваривается кольцевой фланец 21 из углового железа, при помощи которого кожух вагранки приваривается к плите.
  Воздухопровод, воздушная коробка 9 и три ряда фурм 7 представляют собой единую систему, подводящую воздух в область горения топлива и равномерно распределяющую его по периметру вагранки. Воздух от вентилятора подводится к воздушной коробке, откуда он поступает через фурмы в вагранку.
  Для регулирования количества дутья, поступающего в вагранку через фурмы первого ряда, к воздушной коробке на болтах прикрепляются цилиндрические патрубки, в которых монтируются дроссельные клапаны 17. К нижнему концу патрубков прикрепляется отводное колено, подающее воздух в фурменные отверстия нижнего ряда.
  Второй ряд фурм соединяется с воздушной коробкой короткими рукавами 8, третий же ряд фурм соединяет вагранку непосредственно с воздушной коробкой.
  Копильник 4 представляет собой стальной кожух (толщина листа 8 — 10 мм), футерованный огнеупорным материалом. Копильник установлен на кирпичном фундаменте и соединен с вагранкой переходной леткой 6. К рабочей дверце копильника прикреплен желоб 1 для выпуска чугуна через летку 2. Выпуск шлака производится через шлаковую летку 3. Ремонт копильника осуществляется через рабочую дверцу. В некоторых конструкциях для этой цели устраивают съемную крышку 5.
  В процессе работы вагранки в дымовую трубу уносится газами большое количество раскаленной пыли, которая осаждается на крыше помещения цеха и территории завода. Во избежание пожаров и загрязнения территории завода наверху дымовой трубы укрепляется искрогаситель для улавливания выделяющейся пыли.
  Для уменьшения расхода футеровки и удлинения периода работы вагранки без текущего ремонта строят также вагранки с водяным охлаждением плавильного пояса.
  Имеются конструкции вагранок (Гипростанок) с аппаратурой для автоматического контроля и регулирования процесса плавки, с высоким подогревом дутья, водяным охлаждением плавильного пояса, мокрой очисткой, дожиганием ваграночных газов и поворотным подогреваемым копильником барабанного типа.

§ 35. Процесс плавки чугуна в вагранке

  После очередного ремонта вагранки, заключающегося в замене огнеупорного кирпича, выгоревшего при предыдущей плавке, в набивке пода формовочной смесью производят розжиг вагранки дровами, уложенными на под вагранки. После разгорания дров через загрузочное окно загружают крупные куски кокса. По мере разгорания кокса загружают дополнительно кокс до тех пор, пока он не заполнит вагранку выше фурм на высоту 600 — 800 мм. Объем кокса, находящийся между подом и верхним уровнем плавильного пояса, называется холостой колошей, над которой располагают в виде отдельных слоев металлическую шихту и рабочие топливные колоши. Флюс загружается вместе с топливом.
  Воздух, вдуваемый через фурмы, вызывает интенсивное горение кокса, в результате чего в вагранке столб горячих газов, поднимающихся вверх, встречается с металлической частью шихты и нагревает ее.
  Для устойчивости процесса плавки необходимо, чтобы уровень холостой колоши был всегда один и тот же. Это достигается тем, что вместо сгоревшей части кокса в холостую колошу вводится кокс из рабочих колош.
  На высоте от уровня фурм 400 — 800 мм металл расплавляется и вместе со шлаком стекает вниз в горн и в копильник. После окончания плавки открывается днище вагранки, разрушается под и все остатки шихты вываливаются.
  В процессе плавки происходит изменение химического состава шихтовых материалов вследствие окисления (угара) отдельных элементов. Содержание углерода практически мало изменяется. При производстве высококачественных чугунов для снижения содержания углерода в состав шихты вводят 15 — 25% стального лома, содержание которого в шихте иногда может быть больше 25 %.
  Величина угара кремния составляет 10 — 15 %, а марганца 15 — 20%. Никель как трудноокисляющийся материал незначительно угорает; угар хрома равен 20 — 30 %, угар фосфора при плавке обычно не учитывается. Количество серы в чугуне увеличивается на 40 — 60% по сравнению с содержанием ее в шихте вследствие того, что часть серы, содержащейся в коксе, поглощается чугуном.

§ 36. Способы повышения температуры жидкого чугуна

  Получение чугуна с повышенной температурой снижает брак литья, уменьшает расход металла на литниковую систему и сокращает слив металла. Особое значение имеет перегрев при производстве модифицированного и высокопрочного магниевого чугуна.
  Продувка жидкого чугуна кислородом повышает температуру чугуна за счет окисления примесей. При расходе кислорода 6 — 8 м­­­³ на 1 т расплавленного металла чугун нагревается до 1430 — 1450° С. Продувку чугуна кислородом осуществляют в горне, копильнике вагранки или в литейном ковше.
  Электроподогрев чугуна производится на желобе вагранки. На площадке вагранки установлен трансформатор мощностью 500 кВА с напряжением на входе 380 В и на выходе 17,3 — 47,26 В; от него протянуты два провода к электродам, помещенным в желобе вагранки. Металл проходит по каналу, выполненному из шамотных трубок. Для обеспечения необходимого давления чугуна в канале установлена перегородка на конце желоба. Чугун, протекающий по каналу, замыкает электрическую цепь между электродами и нагревается.
  Температуру нагрева чугуна можно регулировать временем прохождения тока между электродами. Для увеличения перегрева металла применяют дуплекс-процесс. Жидкий чугун из вагранки сливают в электродуговую печь, где чугун перегревают до необходимой температуры.
  При выплавке обычного серого чугуна достаточный перегрев можно получить тщательной разделкой металлической шихты на мелкие куски, применением отсортированного от мелочи кокса и правильным ведением процесса плавки. Соблюдением этих условий при плавке в вагранке обеспечивается получение перегретого металла с температурой 1380 — 1390° С. Дальнейшее повышение температуры металла достигается подогревом дутья, обогащением дутья кислородом и др. Подогрев дутья повышает температуру жидкого чугуна до 1420 — 1450°С, приводит к снижению расхода кокса на 20 — 30% и к повышению производительности вагранки.
  Повышение концентрации кислорода в воздухе ведет к повышению температуры газов в вагранке за счет интенсивного горения топлива и уменьшения ввода в вагранку азота. В результате повышается перегрев металла и снижается расход топлива.
  Кислород вводится в вагранку двумя способами: общим обогащением подаваемого в вагранку воздуха и вдуванием кислорода через отдельные трубки в фурмы вагранки. Кислород к вагранкам подается от заводской кислородной станции или от баллонов. Расход кислорода составляет 10 — 20 м­­­³ на 1 т чугуна. Применением кислорода для ваграночной плавки повышается температура жидкого чугуна на 20 — 50­­­°, увеличивается производительность вагранки на 20 — 40%, снижается содержание серы в чугуне на 25 — 30%.

§ 37. Контроль процесса плавки

  В процессе плавки металла периодически и при каждой смене состава шихты отливают пробные бруски для определения химического состава или отливают пробу в виде клина для контроля состава чугуна по величине отбела.
  В форму заливают металл заранее известного химического состава, определяемого анализом проб в процессе плавки на содержание основных элементов металла. Проверяется соблюдение технологического процесса плавки: правильность загрузки шихтовых материалов, их габариты, давление дутья, температура жидкого металла и др.

Услуги химического анализа чугуна — Услуги по испытанию чугуна

Чугун — это сплав железа, содержащий различные соотношения железа, углерода, кремния и других микроэлементов. Из-за своих литейных свойств, обрабатываемости и износостойкости чугуны используются в качестве конструкционных материалов для целого ряда применений. В SGS MSi мы предоставляем полный комплекс услуг по химическому анализу образцов чугуна. Для идентификации неорганических элементов и проверки состава мы используем аккредитованные методы химического анализа, чтобы помочь вам в определении характеристик материала, решении проблем и управлении контролем качества.

В зависимости от своего уникального состава чугун обычно используется для:

  • Тормозные колодки
  • Рабочие колеса насоса
  • Шестерни и маховики
  • Цилиндры двигателя
  • Железнодорожное и сельскохозяйственное оборудование
  • Автомобильные коленчатые валы
  • Трубы и машины

Услуги по испытанию чугуна

SGS MSi обеспечивает анализ чугуна на белый чугун, серый чугун, ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом (ковкий) и другие типы сплавов.В число наших отраслевых партнеров входят, в частности, автомобильная, морская, литейная, строительная и сельскохозяйственная отрасли. Придерживаясь ASTM и других востребованных стандартов, мы отвечаем самым строгим спецификациям вашего проекта. Наша металлургическая лаборатория использует самое современное испытательное оборудование, пневматические трубки и системы штрихового кода для отслеживания проб и записи результатов.

Возможности анализа чугуна и химических испытаний включают:

  • Микроволновое разложение
  • Возможность повторного плавления
  • Проверка и идентификация сплава
  • Положительный материал I.Д.
  • Проверка безопасности продукции

Расставляя приоритеты в вашем бюджете и проектных требованиях, наши дипломированные инженеры и химики рекомендуют тестовые протоколы, которые позволят достичь ваших целей с минимальными затратами. Наша модель обслуживания, ориентированная на клиента, была усовершенствована за более чем 30 лет опыта, и клиенты наслаждаются ускоренным выполнением работ и внимательным обслуживанием клиентов. Чтобы запросить химический анализ чугуна, узнать о механических и коррозионных испытаниях или поговорить с членом команды SGS MSi, позвоните по номеру 708.343.3444 или свяжитесь с нами онлайн. Представитель свяжется с вами в ближайшее время!

Химический состав выбранных фазовых составляющих в отпущенном ковком чугуне

Литература

1 A.Galarreta, R.E.Boeri, J.A.Sikora: Свободный феррит в перлитном ковком чугуне – морфология и его влияние на механические свойства, Cast Metals9 (1997), No. 6, pp. ), Нет.2, pp. 79–8410.1515/afe-2016-0030Search in Google Scholar

3 N.Darwish, R.Elliott: Аустенизация низкомарганцевых ковких чугунов, Materials Science and Technology9 (1993), No. 7, pp. 572– 58510.1179/mst.1993.9.7.572Search in Google Scholar

4 Д.Райнович, О.Эрик, Л.Сиджанин: Стандартное окно обработки легированных материалов АДИ, Ковове материалы50 (2012), № 3, с. 199–20810.4149 /km20123199Search in Google Scholar

5 M.Lagarde, A.Basso, R.Dommarco, J.A.Sikora: Разработка и характеристика нового типа ковкого чугуна с новой многофазной микроструктурой, ISIJ International51 (2011), No.Т. 4, с. –248Search in Google Scholar

7 X.Sun, Y.Wang, D.Y.Li: Модификация карбидного аустенизированного ковкого чугуна нанооксидом церия для улучшения механических свойств и сопротивления абразивному износу, Wear301 (2013), № S1–2, стр. 116–12110.1016/j.wear.2012.12.018Поиск в Google Scholar

8 стр.Dangra, S.Patil, M.Harne: Влияние температуры аустенизации на износостойкость CADI, International Journal of Science and Engineering4 (2015), No. 1, pp. 235–242Search in Google Scholar

9 S.A.Patil, S.U. Патак, А. Лихите: Разработка и анализ износа карбидного аустенитного ковкого чугуна (CADI), Международный журнал инновационных исследований в области науки, техники и технологий3 (2014 г.), № 2, стр. 9652–9657. Поиск в Google Scholar

10 Х. Д. Риверо, Х. А. Гарсия, Э.Кандидо Атлатенко, А. Д. Бассо: Влияние отношения Mo/Cr на выделение и распределение карбидов в легированном чугуне с шаровидным графитом, MRS Proceedings 1485 (2012), стр. 113–11810.1557/opl.2013.278Search in Google Scholar

11 S.Pietrowski, Г.Гуменни: Карбиды в шаровидном чугуне с хромом и молибденом, Архив литейного машиностроения7 (2007), № 3, стр. 223–230Поиск в Google Scholar

12 С.Петровский, Г.Гуменни: Кристаллизация шаровидного чугуна с карбидами // Архив литейного машиностроения8 (2008).4, стр. 236–240Поиск в Google Scholar

13 Н. Рахгозар, М. Нили-Ахмадабади, Ф. Форгани: Разработка толстослойного чугуна с шаровидным графитом, не содержащего карбида молибдена, путем частичной гомогенизации плавления, Материаловедение и технология29 (2013) , № 11, с. 2011), №.12, pp. -0125Искать в Google Scholar

16 С.Петровский, Г.Гуменный: Микросегрегация в шаровидном чугуне с карбидами, Архив литейного машиностроения12 (2012), № 4, с. Google Scholar

17 М. Слютер: Фазовая стабильность карбидов и нитридов в стали, MRS Proceedings, 979 (2011) 10.1557/PROC-979-0979-Hh24-03Search in Google Scholar

18 J.Xie, N.X.Chen, L.D.Teng, S.Seetharaman: Атомистическое исследование предпочтительного расположения и термодинамических свойств для Cr 23-x Fe x C 6 , Acta Materialia53 (2005), No. 20, pp. 5305–531210.1016/j.actamat.2005.07.039Search in Google Scholar : Предпочтительное место расположения и механические свойства Cr 23-x T x C 6 и Fe 21 T 2 C 6 (T = Mo, W), Acta Materialia54 (2006), No.18, pp. 4653–465810.1016/j.actamat.2006.03.059Search in Google Scholar

20 J.Xie, L.D.Teng, N.Chen, S.Seetharaman: Атомистическое моделирование структурных свойств и фазовой стабильности для Cr 23 C 6 и Mn 23 C 6 , Journal of Alloys and Compounds 420 (2006), № 1–2, стр. 269–27210.1016/j.jallcom.2005.10.027Search in Google Scholar ASTM A536 120–90–02 Ковкий чугун Опубликовано Penticton Foundry on 2 февраля 2021 г.

Родственные стандарты – SAE J434c, UNS F36200, EN-JS 1080, ISO 800-2

Мартенситный ковкий чугун

(120-90-02) имеет образование перлита от низкого до нулевого из-за специальных легирующих добавок и может быть довольно твердым и хрупким в неотпущенном виде.Процесс термообработки с закалкой и отпуском используется для получения чрезвычайно прочного и износостойкого материала с низким уровнем пластичности и ударной вязкости. Этот процесс закалки и отпуска также позволяет обрабатывать мартенситный ковкий чугун.

В отличие от ковких чугунов, подвергнутых аустенитному отпуску, термическая обработка, необходимая для производства 120-90-02, может выполняться на некоторых литейных заводах и в большинстве коммерческих установок для термообработки. Важно отпустить отливку вскоре после закалки, чтобы снять внутренние напряжения.Требования к химическому составу не указаны в стандарте ASTM A536. Химический состав и твердость, указанные в этой спецификации, являются типичными для марки 120-90-02.

Химические требования не указаны в стандарте ASTM A536. Химический состав и твердость, указанные в этой спецификации, являются типичными для марки 120-90-02.

Состав

С Mn Si Кр Ni Си Мг
Мин% 3.0 0,15 1,5 0,03 0,05 0,15 0,03
Макс% 3,8 1,00 2,8 0,07 0,2 1,00 0,06

Физические и механические свойства

ОТС (фунтов на квадратный дюйм) 120000
Ю.С. (фунтов на квадратный дюйм)

% Относительное удлинение мин 2%
Твердость (BHN) 270-331
Плотность (фунт/дюйм 3 ) 0.257-0.260
Теплопроводность (CAL/CMSEC ° C) 0,074
Специфический жар при 70F (BTU/LB ° F)

2 Специфический жар при 70F (BTU/LB ° F)

2 . Специфический жар при 70F (BTU/LB ° F)

2 . )
2120

Обрабатываемость

Определение обрабатываемости часто связано с твердостью из-за связи между твердостью и микроструктурой. Это верно для аналогичных микроструктур, но мартенситная матрица с отпуском будет демонстрировать лучшую обрабатываемость, чем перлитная матрица с аналогичной твердостью.

Прочтите : «Преимущества обработки ковкого чугуна» для получения дополнительной информации о преимуществах обработки ковкого чугуна.

Преимущества конструкции с 120-90-02

  • Высокая прочность
  • Хорошая износостойкость
  • Обрабатываемость

Совет профессионала : В блоге «Пять главных ошибок при проектировании отливок из ковкого чугуна» предлагаются советы по устранению неполадок при проектировании с использованием ковкого чугуна.

Предпочтительные приложения

  • Шестерни
  • Шестерни
  • Ролики
  • Направляющие

Читать : Чтобы узнать больше о ковком чугуне, посетите нашу веб-страницу, посвященную ковкому чугуну.

Анализ сплава

: ковкий и серый чугун

Наглядное сравнение двух наиболее часто отливаемых ферросплавов может помочь покупателям и проектировщикам сделать правильный выбор между серым и ковким чугуном.

Отчет персонала MCDP   

(Нажмите здесь, чтобы просмотреть статью в выпуске журнала Metal Casting Design & Purchasing за сентябрь/октябрь.)

Благодаря сочетанию свойств, пригодности для литья и экономической эффективности серый и ковкий чугун являются доминирующими металлами (в зависимости от веса), производимыми сегодня на предприятиях литья металлов.В 2012 году в США было произведено 4,48 млн метрических тонн отливок из ковкого чугуна и 4,3 млн тонн отливок из серого чугуна. При поиске, проектировании и покупке отливок из ковкого чугуна и серого чугуна при выборе между ними необходимо учитывать ряд переменных. Это сравнение серого и ковкого чугуна поможет разработчикам и покупателям решить, какой сплав подходит для конкретного литого компонента.

Серый чугун является предпочтительным материалом при поиске недорогого, сложной геометрии, прочности и высокой плотности.Серый чугун можно использовать для самых разных целей, от ножек столов и оснований до больших фонтанов и фасадов зданий. Серый чугун особенно хорош для применений, в которых требуется гашение вибраций, таких как блоки цилиндров и рамы производственного оборудования. Для более прочных применений можно использовать ковкий чугун.

Ковкий чугун из-за его прочности и пластичности часто используется в тяжелых условиях. Как и отливки из серого чугуна, ковкий чугун используется в самых разных областях: от насосов, клапанов и фитингов компрессоров до деталей дизельных двигателей и нефтепромыслового оборудования.

В таблице 1 приведены спецификации, характеристики и области применения как для серого, так и для ковкого чугуна. В таблице 2 показаны диапазоны для элементов из серого и ковкого чугуна.
Серый чугун

Серый чугун получил свои свойства благодаря чешуйчатому графиту в своей микроструктуре. Его уникальные свойства включают превосходную обрабатываемость при уровнях твердости, обеспечивающих превосходные характеристики износостойкости, способность противостоять истиранию и превосходное гашение вибрации. Когда состав расплавленного чугуна и скорость его охлаждения являются подходящими, углерод в железе отделяется во время затвердевания и образует взаимосвязанные графитовые чешуйки.Графит врастает в жидкость ребром и образует характерную форму чешуек.

На свойства серого чугуна также влияет относительная твердость металлической матрицы, то есть железа, окружающего графит. Микроструктурные свойства в первую очередь контролируются содержанием углерода и кремния в металле и скоростью охлаждения отливки. Желаемые свойства должны быть указаны, а не факторы, которые на них влияют.

Наиболее важными рынками сбыта серого чугуна являются детали силовых агрегатов для транспортного оборудования, сельскохозяйственной и строительной техники, компоненты дизельных двигателей, насосы, компрессоры, клапаны и фитинги.Центробежнолитые трубы также являются основным применением сплавов серого чугуна.

Механические свойства серого чугуна определяются его химическим составом, технологией обработки в литейном цехе, скоростями затвердевания и охлаждения. Количество присутствующего графита, длина чешуек и его распределение в матрице напрямую влияют на свойства железа. Основная прочность и твердость определяются металлической структурой, в которой встречается графит.

Графит имеет небольшую прочность или твердость, поэтому он снижает эти свойства металлической матрицы.Однако графит придает чугуну несколько ценных характеристик, в том числе:

  • Возможность изготовления отливок сложной формы, таких как блоки двигателей с водяным охлаждением.
  • Хорошая обрабатываемость даже при износостойких уровнях твердости и без заусенцев.
  • Стабильность размеров при дифференциальном нагреве.
  • Высокое гашение вибраций, как в корпусах трансмиссии.
  • Удержание смазки на границе раздела, как в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.

 

Серый чугун с более низкими прочностными характеристиками можно производить последовательно, просто выбрав соответствующую плавильную массу. Отливки из чугуна более высоких марок прочности требуют более тщательного контроля за их обработкой и составом. В серый чугун можно добавлять сплавы для повышения его прочности и твердости в литом состоянии. Металл также может быть термообработан до низкой твердости для повышения обрабатываемости, но это снижает его прочность.

Большое влияние на свойства серого чугуна оказывает эффективная толщина сечения, в котором он отлит.Чем толще металл и чем компактнее отливка, тем медленнее жидкий металл будет затвердевать и остывать в форме. В сером чугуне более медленное затвердевание отливки приводит к меньшей твердости.

С другой стороны, железо, отлитое из тонких профилей, будет затвердевать быстрее. Отливки с различной толщиной сечения демонстрируют разницу в твердости между толстыми и тонкими сечениями. Эти вариации структуры отливки приводят к различиям в механических свойствах.

Ковкий чугун

В 1948 году был запатентован ковкий чугун

, также называемый чугуном с шаровидным графитом или чугуном с шаровидным графитом.После десятилетия интенсивного развития в 1950-х годах ковкий чугун в 1960-х годах получил феноменальное увеличение использования в качестве конструкционного материала, и быстрый рост коммерческого применения продолжается и сегодня.

В ковком чугуне получается необычная комбинация свойств, поскольку графит встречается в виде сфероидов, а не отдельных чешуек, как в сером чугуне. Этот способ затвердевания достигается добавлением очень небольшого, но определенного количества магния к расплавленному железу. Допустимое содержание второстепенных элементов, которые могут препятствовать формированию графитовых сфероидов в основном чугуне, строго ограничено.Добавленный магний вступает в реакцию с серой и кислородом в расплавленном чугуне и изменяет способ образования графита.

Ковкий чугун

может быть недорогой альтернативой изделиям из кованой стали из-за его повышенного отношения прочности к весу, литейных свойств и обрабатываемости. Многие изделия, которые в прошлом изготавливались из обработанной или сборной стали, сегодня отливаются из ковкого чугуна. Ковкий чугун демонстрирует линейную зависимость напряжения от деформации, значительный диапазон пределов текучести и пластичности.Отливки производятся в широком диапазоне размеров с тонкими или толстыми сечениями.

Отливки из ковкого чугуна

используются в ряде автомобильных деталей, включая коленчатые и распределительные валы, выпускные коллекторы, поршневые кольца и гильзы цилиндров. В землеройной, горнодобывающей и сельскохозяйственной промышленности отливки из ковкого чугуна используются для изготовления муфт, гидравлических клапанов, звездочек, компонентов гусениц и экскаваторов, конструкционных кронштейнов и катков. Общие области применения включают гидравлические цилиндры, рамы машин, прокатные валки, сегменты туннелей, резиновые формы и оправки.

Обычные марки ковкого чугуна различаются в первую очередь структурой матрицы, содержащей сферический графит. Различия между марками являются результатом различий в составе, скорости охлаждения отливки или в результате термической обработки. Незначительные различия в составе или добавление сплавов могут быть использованы для улучшения желаемой микроструктуры.

Сравнение возможностей: серый и ковкий чугун

Твердость: Твердость является наиболее часто определяемым свойством металла, потому что это простой тест, и многие полезные свойства напрямую связаны с твердостью.В пределах класса или типа серого чугуна твердость является хорошим индикатором инженерных свойств, но эта зависимость бесполезна между типами серого чугуна, потому что различия в структуре графита больше влияют на свойства при растяжении, чем на твердость.

Указание твердости на специально отведенном участке каждой отливки — отличный метод обеспечения постоянства испытаний в производстве. Прочность на сжатие хорошо коррелирует с твердостью для всех типов железа. Твердость обычно дает хорошее представление о стойкости инструмента при механической обработке.Твердость серого чугуна (показана в таблице 3) нельзя сравнивать напрямую с твердостью других металлов для определения таких свойств, как обрабатываемость или износостойкость. Серый чугун определенного размера или типа отливки также можно определить по его твердости по Бринеллю.

Из-за минимального влияния сфероидального графита из ковкого чугуна на механические свойства твердость является полезным тестом для ковкого чугуна и может быть напрямую связана с другими свойствами. Взаимосвязь между свойствами при растяжении и твердостью надежна при типичной микроструктуре и химическом анализе.

Свойства на растяжение: Прочность на растяжение, предел текучести, пластичность и модуль упругости серого чугуна могут быть установлены с помощью обычного испытания, как указано в стандарте ASTM A-48. Хотя предел текучести и пластичность могут быть измерены, они редко определяются или указываются. Его модуль упругости не постоянен, как в случае со сталью, а меняется в зависимости от класса железа и вида графитовой нагрузки.

На прочность при растяжении серого чугуна влияют как обычные элементы, присутствующие в обычном чугуне, такие как углерод, кремний, фосфор, сера и марганец, так и наличие легирующих добавок и микроэлементов.

Общепринятыми свойствами ковкого чугуна при растяжении

являются предел прочности при растяжении, предел текучести и удлинение в процентах. Минимумы для этих свойств обычно устанавливаются спецификацией или подразумеваются указанием твердости отливки. Из-за номинального и постоянного влияния сфероидального графита свойства при растяжении и твердость по Бринеллю ковкого чугуна хорошо коррелируют. Связь между свойствами при растяжении и твердостью зависит от микроструктуры.

Ковкий чугун сочетает технологические преимущества серого чугуна (низкая температура плавления, хорошая текучесть и литейность, а также способность к обработке) со многими инженерными преимуществами стали (высокая прочность, пластичность и износостойкость), что обеспечивает более высокие свойства материала, такие как прочность на растяжение. и пределом текучести, чем серый чугун. В таблице 4 приведены свойства различных марок ковкого чугуна.

Демпфирующая способность: относительная способность материала поглощать вибрацию оценивается как его демпфирующая способность.Подавление вибрации за счет преобразования механической энергии в тепло может быть важным в конструкциях и устройствах с движущимися частями. Компоненты, изготовленные из материалов с высокой демпфирующей способностью, могут уменьшить шум, такой как дребезжание, звон и визг, и свести к минимуму уровень прикладываемых усилий. Поскольку вибрация может привести к неудовлетворительной работе или даже отказу, вибрация может быть критическим фактором в работе машин.

Серый чугун обладает исключительно высокой демпфирующей способностью. По этой причине он идеально подходит для оснований и опор машин, блоков цилиндров двигателей и компонентов тормозной системы.Демпфирующая способность серого чугуна значительно выше, чем у стали или других видов железа. Чешуйки графита в сером чугуне меньше влияют на его свойства при сжатии, чем на свойства при растяжении. Прочность на сжатие серого чугуна обычно в три-четыре раза больше, чем его прочность на растяжение.

Демпфирующая способность ковкого чугуна значительно ниже, чем у серого чугуна. (См. Таблицу 5.) Например, если серый чугун и ковкий чугун имеют одинаковый состав, относительная демпфирующая способность серого чугуна равна 1.0, а у ковкого чугуна 0,14. Тем не менее, ковкий чугун выгодно отличается от стальных сплавов с точки зрения демпфирующей способности, особенно в автомобильных приложениях, таких как валы, где эта повышенная способность может снизить шум.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.