Свойства чугуна кратко: Свойства чугуна

Содержание

Что такое чугун? Виды чугуна, свойства и применения

Чугун – это железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода составляет более 2,14%. В нем также могут присутствовать постоянные примеси, а иногда и легирующие компоненты. Его механические свойства зависят от структуры и главным образом от формы, в которой находится углерод, а основными структурными составляющими являются цементит или графит и продукты распада аустенита, которые в зависимости от скорости охлаждения могут быть мартенситом, трооститом, сорбитом, перлитом и ферритом. Введение различных легирующих элементов позволяет управлять процессом графитизации и по-разному корректировать свойства чугуна.

Чугун: краткая справка

Сталь и чугун – это общепринятые технические термины для обозначения сплавов железа и углерода. Содержание углерода в чугуне от 2,14% и до 6,67%, остальное – железо, примеси и легирующие добавки. Углерод может быть в виде графитовых или цементитных (Fe3C – цементит, карбид железа) включений. Основные примеси — кремний, сера, марганец и фосфор. Чугун применяется в литейном производстве, а также в качестве сырья используется для выплавки стали.

Особенности и классификация чугунов

Характеристики сплава формируются еще на стадии производства. В зависимости от параметров протекания эвтектического превращения чугуны бывают серыми (углерод в виде графита), белыми (углерод в виде цементита) и половинчатыми.

Размер и конфигурация графитовых вкраплений определяют марки чугуна и их применение. По форме графитных включений они подразделяются на чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом, а по виду металлической основы – на перлитные, перлито-ферритные, ферритные, аустенитные, бейнитные и мартенситные. Помимо углерода в чугуне присутствуют:

  • сера – 0,02-0,2%;
  • кремний – 0,5-3,6%;
  • марганец – 0,2-1,5%;
  • фосфор – 0,04-1,5%.

В зависимости от содержания дополнительных добавок чугуны разделяют на нелегированные и легированные. К легированным относятся сплавы, в которые для создания специфических свойств добавлены такие элементы, как никель, хром, медь, алюминий, титан, ванадий, вольфрам, молибден и др. В свою очередь легированные чугуны классифицируют в соответствии с основным легирующим на хромистые, алюминиевые, никелевые и т.д.

Основные различия между сталью и чугуном

Основное, чем отличается чугун от стали – это доля углерода в их составе (у стали она находится в диапазоне от 0,025% до 2,14%, у чугуна – свыше 2,14%) и содержание примесей (в чугуне их больше). Это формирует температуру плавления сплавов. Если у чугунов она составляет 1150−1250 градусов, то у сталей этот показатель достигает 1500°С.

По внешнему виду сталь будет более светлой, а серые чугуны имеют темный и матовый оттенок. Сталь легче сваривается и куется, но хуже поддается литью. У чугунного продукта теплопроводность несколько выше, чем у стального.

 

Производство чугунных отливок

Виды чугунов и их применение

Передельный чугун

Этот сплав выплавляется в доменных печах и предназначен для дальнейшего передела в сталь или изготовления отливок. Может использоваться как в жидком, так и в твердом состоянии. В передельных чугунах строго контролируется содержание кремния, марганца, серы и фосфора. Основной стандарт, оговаривающий требования к данной продукции – ГОСТ 805. В зависимости от содержания кремния и назначения различают следующие виды передельных чугунов:

  • передельный чугун для сталеплавильного производства марок П1, П2;
  • передельный чугун для литейного производства марок ПЛ1, ПЛ2;
  • передельный фосфористый чугун ПФ1, ПФ2, ПФ3;
  • передельный высококачественный чугун ПВК1, ПВК2, ПВК3.

Белый чугун

В нем весь углерод находится в виде цементита. Структура формируется при высокой скорости охлаждения. Отличительная особенность такого вида чугуна – белый отлив в месте излома, а также высокие хрупкость и твердость (НВ 450-550). Продукт практически не поддается механической обработке режущим инструментом. Такие сплавы используют для изготовления литых износостойких деталей (мелющие шары, лопасти шнеков, лопатки дробеметных турбин, прокатные валки), а также в качестве основы при производстве ковких разновидностей чугуна. Износостойкость чугуна увеличивают путем легирования молибденом, никелем, марганцем и другими элементами.

Серый чугун

В серых чугунах углерод представлен пластинчатым графитом. Находится он в свободном виде, благодаря чему излом имеет характерный серый цвет. Такой сплав сравнительно хорошо поддается механической обработке, имеет относительно невысокую прочность и низкую пластичность при растяжении. При этом, благодаря наличию пластинчатого графита, серый чугун обладает хорошими антифрикционными и демпфирующими свойствами, малой чувствительностью к концентраторам напряжения. Внутренняя структура формируется при низких темпах охлаждения.

Серый чугун имеет хорошую жидкотекучесть, мало склонен к образованию усадочных дефектов по сравнению с другими видами чугуна, поэтому его широко используют для изготовления отливок сложной формы с толщиной стенок вплоть до 500 мм.

Маркировка определена ГОСТ 1412 и обозначает перечень марок от СЧ 10 до СЧ 35.

  • Буквы СЧ – серый чугун;
  • цифры – сведения о временном сопротивлении при растяжении (МПа/10).

Высокопрочный (модифицированный) чугун

Особенность этого сплава, получаемого путем добавления в расплав чугуна чистого магния (Mg), аего соединений или других модификаторов-сфероидизаторов(церия, иттрия и пр.), в том, что графит в таком чугуне имеет шаровидную форму. Количество модифицирующего компонента, того же магния, составляет 0,02–0,08%.

Свойства чугуна с шаровидным графитом определяет в основном металлическая основа (в отличие от серого чугуна с пластинчатыми графитными включениями). Такой высокопрочный сплав используют при производстве износостойких деталей ответственного назначения, выдерживающих большие статические, циклические и ударные нагрузки в условиях износа, в том числе в агрессивных средах и при высоких температурах.

ГОСТ 7293 регламентирует требования к химическому составу и свойствам сплавов с шаровидным графитом для отливок. В соответствии с данным стандартом выпускают изделия марок ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 и ВЧ 100, где «ВЧ» — обозначение высокопрочного чугуна, а цифра – минимальное значение временного сопротивления σв (МПа/10). Так, продукт ВЧ 40 имеет σв не менее 400 МПа. Высокопрочные чугуны бывают на ферритной, феррито-перлитной, перлитной основе.

Ковкий чугун и его маркировка

Продукт отжига заготовок белого чугуна, имеющий в своей структуре графит в форме хлопьев («углерод отжига»). Это придает сплаву высокую прочность и повышенную пластичность, однородность распределения свойств, хорошую обрабатываемость и практически полное отсутствие внутренних напряжений в отливках. Благодаря этим свойствам ковкий чугун применение нашел в производстве продукции ответственного назначения – деталей и элементов, работающих при вибрационных и ударных нагрузках.

В зависимости от химического состава чугуна и режимов отжига можно получать различную основу – ферритную, перлитную или ферритоперлитную. Различают также две разновидности ковкого металла — черносердечный и белосердечный. Основные параметры такой продукции регламентированы ГОСТ 1215.

Емко и точно характеризует ковкий чугун маркировка, которая содержит не только его обозначение (КЧ), но и основные механические свойства – минимальное временное сопротивление и относительное удлинение Например, буквенно-цифровой код КЧ 33-8 обозначает, что у ковкого чугуна данной марки минимальное временное сопротивление 37 кгс/мм

2 (или 323 МПа), а показатель относительного удлинения – не менее 8%.

Специальные чугуны

Существуют марки сплавов со специальными характеристиками, которые достигаются путем легирования, применения специальной технологии отжига и охлаждения. К таким чугунам относятся:

  • жаростойкие;
  • коррозионностойкие;
  • художественные;
  • антифрикционные и износостойкие;
  • чугуны с особыми электромагнитными свойствами;
  • ферросплавы и другие.

Технические условия на легированные специальные чугуны регламентируют стандарты ДСТУ 8851, ГОСТ 7769, ISO 2892 и другие. В них указывается из чего состоит чугун для различных особых применений, какими механическими свойствами он должен обладать и каким образом необходимо его маркировать.

Как специальные примеси сказываются на структуре чугуна?

При производстве отдельных сплавов добавление специальных присадок в чугун меняет его состав и свойства.

  • Кремний является самым важным легирующим элементом в чугуне, который вместе с углеродом влияет на структуру и свойства. Кремний позитивно влияет на выделение графита, улучшает литейные характеристики сплава.
  • Сера уменьшает способность жидкого чугуна заполнять литейные формы, снижает его механические свойства и придает красноломкость.
  • Марганец негативно сказывается на литейных свойствах, противодействует графитизации, но увеличивает твердость и прочность.
  • Фосфор необходим при изготовлении чугунных отливок сложной формы, в том числе тонкостенных, поскольку способствует повышению жидкотекучести сплава. Но при этом теряется прочность, возрастает хрупкость.

Добиться специфических свойств позволяют и другие легирующие добавки, вводимые на этапе выплавки материала. Получается измененная характеристика чугуна с улучшенными износо- или жаростойкостью, коррозийной прочностью или электропроводностью.

Достоинства и недостатки

Первые обнаруженные грубые чугунные отливки датируются серединой XIV столетия. С тех пор существенно изменились технологии, расширилось и применение чугуна. Объективно оценивая этот продукт черной металлургии, нужно назвать как его положительные, так и отрицательные стороны.

Бесспорные преимущества

В первую очередь это экологичность и отменные гигиенические качества. Та же чугунная посуда не разрушается в кислотно-щелочных растворах, хорошо моется и прогревается, долго сохраняя аккумулированное тепло. Следует отметить долговечность и широкую линейку ассортимента, экономичность и относительную несложный процесс производства чугунных изделий.

Варьируя состояние нахождения углерода в сплаве, можно получить белый или серый чугун. Широкий спектр применения объясняется легкой обработкой (ковкой), высокой теплоотдачей и прочностью.

Недостатки чугуна, как материала

Самыми слабыми сторонами сплавов считаются хрупкость и подверженность ржавлению даже при кратковременном взаимодействии с водой. К тому же изделия из чугуна отличаются большим весом и специфическим набором физико-механических характеристик, требующих особых условий для их транспортировки, сборки и обслуживания.

Чугун 

Как делают чугун?

Сплав выплавляется в доменных печах и вагранках. Основным источником железа служит железорудное сырье – продукт обогащения руды. Применяется топливо – кокс (продукт специальной обработки каменного угля), природный газ, пылеугольное топливо. Высокотемпературная технология плавки чугуна в шахтной печи позволяет запускать восстановительные химические процессы и выделять железо из оксидов.

В результате доменной плавки получается сплав железа и углерода – чугун, а также шлак, содержащий невосстановленные окислы, остатки флюсов, золы топлива и пр.

Пригодность чугунов к сварочным работам

Соединение чугунных деталей при помощи сварки как никогда актуально и требует серьезного подхода. В технологическом аспекте пригодность металла низкая. На это существует ряд причин, и основная из них – очень высокое содержание углерода и примесей. Кроме того, трудно сформировать сварной шов из-за жидкотекучести материала. Возможны непровары – результат образование тугоплавких оксидов в процессе окисления кремния, других компонентов сплава. Интенсивное выделение газа приводит к образованию в шве пор.

Применение чугуна для сваривания с металлами, отличающимися скоростью охлаждения/нагрева приводит к трещинообразованию на сварном шве и его хрупкости. Поэтому, для сварки прибегают к использованию покрытых или угольных электродов, порошковой проволоки, установок газовой сварки. Избежать образования закаленных участков помогает предварительный прогрев свариваемых деталей и правильный выбор режима сварки.

Объемы производства чугуна

Первое место в мире по производству чугуна вот уже несколько лет подряд прочно удерживает Китайская Народная Республика. За первые два месяца 2019 году китайские компании увеличили объемы его выплавки до 126, 59 млн. тонн. Таким образом, более половины мировых объемов чугуна сегодня выплавляется в Поднебесной.

Объемы мирового производства чугуна, тыс. тонн

Кроме Китая, в рейтинг ведущих производителей чугуна входят Индия, Япония, РФ, Южная Корея, Иран, Бразилия, Германия и США. А замыкает ТОП-10 Украина, что стало возможным благодаря стабильной деятельности предприятий Группы Метинвест.

Производство чугуна в мире с 2010 по 2019 год

Регион

Годы

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

Евросоюз

94054

93 855

90 493

92 328

95 176

93 596

91 312

93 235

90 787

85 691

Другие страны Европы

9 643

10 184

9 774

10 411

10 876

11 992

12 280

12 741

12 873

12 265

СНГ

77 923

80 174

81 860

81 962

79 452

77 585

82 396

75 952

75 396

73 938

Северная Америка

39 216

42 159

44 328

41 319

41 218

35 859

33 008

32 946

34 886

32 567

Южная Америка

34 531

37 535

30 454

29 992

30 671

31 627

29 439

31 654

31 744

29 087

Африка

6 725

5 564

5 499

5 778

5 252

5 264

5 111

5 152

5 411

4 266

Азия

763 032

826 220

854 111

902 136

917 651

897 875

913 410

927 722

994 748

1 037 317

Средний Восток

2 540

2 242

2 143

2 007

2 782

2 459

2 251

2 293

2 362

2 530

Океания

6 672

5 925

4 381

4 160

3 962

4 272

4 313

4 441

4 561

4 336

Что получают из чугуна и где он используется?

Материал довольно популярный в машиностроении и других отраслях промышленности. Это главный компонент исходных материалов для выплавки стали в кислородных конвертерах, мартенах и электродуговых печах. Кроме того, чугун – наиболее популярный сплав для изготовления отливок различной формы. Востребованность чугуна в других сферах объясняется высокими прочностными характеристиками и достаточной плотностью. Области применения некоторых марок сведены в таблицу.

Сплавы

Сферы применения

Серые

Производство колонн, маховиков, опорных и фундаментальных плит, шкивов, станин, прокатных станков, канализационных изделий.

Ковкие

Основания под тяжелое оборудование, опоры ж/д и автомобильных мостов, коленвалы для двигателей дизельного транспорта и тракторов.

Легированные белые

Мелющие части оборудования, прессовочные формы для огнеупоров, прокатные валки.

Антифрикционные

Подшипники скольжения, втулки топливных насосов, направляющие клапаны, поршневые кольца автомобилей.

Высокопрочные

Детали турбин, коленчатые валы, двигатели на тракторы и автомобили, изложницы, шестерни, прокатные валки.

Если же вас интересует качественный металлопрокат из сертифицированных материалов, обращайтесь в компанию «Метинвест-СМЦ». В нашем каталоге металлопроката вы найдете любую продукцию из более 200 основных наименований в нужных типоразмерах и по адекватной цене.

 

Чугун: сырье, получение, свойства, применение.

Чугуном называется сплав железа с углеродом, содержащий углерода от 2 до 7%.

Чугун — дешевый  машиностроительный  материал,  обладающий хорошими литейными качествами. Он является сырьем для выплавки стали.  Сырьем служит железная руда(с помощь топлива и флюсов).

Получение чугуна — сложный химический процесс. Он состоит из трех стадии: восстановления железа из окислов, превращения железа в чугун и шлакообразования.

Свойства чугуна зависят главным образом от содержания в нем углерода и других примесей, неизбежно входящих в его состав: кремния (до 4,3%), марганца (до 2%), серы (до 0,07%) и фосфора (до 1,2%).

Углерод — один из главных элементов в чугуне. В зависимости от количества и состояния входящего в сплав углерода получаются те или иные сорта чугуна. С железом углерод соединяется двояко: в жидком чугуне углерод находится в растворенном состоянии, а в твердом — в химически связанном с железом или в виде механической примеси в форме мелких пластинок графита. Кремний — важнейший после углерода элемент в чугуне, он увеличивает его жидкотекучесть, улучшает литейные свойства и делает чугун более мягким. Марганец повышает прочность чугуна. Сера в чугуне — вредная примесь, вызывающая красноломкость (образование трещин в горячих отливках). Она ухудшает жидкотекучесть чугуна, делая его густым, вследствие чего он плохо заполняет форму.

 В зависимости от химического состава и назначения чугуны подразделяют на легированные, ферросплавы и нелегированные. Нелегированный в свою очередь делят на белый, серый и ковкий Легированный чугун наряду с обычными примесями содержит элементы: хром, никель, титан и др. Эти элементы улучшают   твердость,   прочность,   износостойкость.    Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

 Чугун применяется при производстве изделий различного назначения. Главные качества чугуна – дешевизна, хорошие литейные качества, прочность и твёрдость.

Чугун используется там, где необходимо получить детали сложной формы и достаточной прочности. Например – станины станков, корпусные детали или художественные чугунные ограды.

В автомобильной промышленности из чугуна получают блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания (на современном производстве используют чугун с вермикулярным графитом), а также коленчатые валы дизельных двигателей. Чугун широко используется в сантехническом оборудовании – из чугуна делают ванные, раковины и кухонные мойки, а также отопительные радиаторы, трубы и фитинги. Например, ванные из чугуна очень ценятся знатоками за их надёжность, прочность и неприхотливость в эксплуатации. Такие ванные могут служить десятилетиями, сохраняя первоначальный вид без изменений.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Серый чугун — свойства, состав и марки

Серый чугун

Серый чугун называется так, благодаря включениям графита, которые дают характерный оттенок  на изломе. Он обладает хорошими литейными свойствами, которые обеспечивают широкое применение в машиностроении. Отливки из серого чугуна обладают высокой прочностью и износостойкостью.

Маркировка серого чугуна

Технические характеристики серого чугуна для изготовления отливок, в Украине регламентируется ГОСТ 1412-85 «Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки».

Маркировка чугуна с пластинчатым графитом (серого чугуна) состоит из букв СЧ (первые буквы слов «серый чугун») и двух цифр, которые отображают предел прочности при растяжении σB (в кгс/мм2). Например, чугун с маркировкой СЧ35 означает —  это серый чугун с пластинчатым графитом, у которого с предел прочности на растяжение не ниже — 35 кгс/мм2.

Химический  состав серого чугуна

Оптимальное значение по содержанию углерода в сером чугуне составляет 2,4-3,7%. Если концентрация будет более низкой — углерод полностью растворится в железе, более высокая концентрация приведет к потере твердости и упругости.

Содержание кремния может варьироваться от 1,2 до 2,5%. Кремний является участником процесса графитизации, при этом повышается твердость металла и снижается его вязкость. Влияние этих элементов должно рассматриваться в совокупности, с учетом их суммарной концентрации.

Сера вступает в реакцию с железом и образовывет сульфид FeS, снижающий прочность и пластичность сплава. Содержание серы может быть не более 0,12-0,15%.

Для смягчения влияния серы используется марганец, который способствует образованию свободных карбидов железа. Количество добавляемого марганца зависит от содержания серы, и может составлять от 0,5 до 1.1%.

Доля фосфора не превышает 0,2-0,3%. Фософор образует включения фосфидной эвтектики, которая увеличивает твердость и износоустойчивость.

Также, в зависимости от марки чугуна, в его составе могут быть следующие элементы:

  • хром – увеличивает карбидообразование, при этом повышается твердость и прочность чугуна;
  • олово — способствует равномерному распределению твердости по разным сечениям;
  • никель и молибдена – повышают сопротивляемость коррозийным процессам и улучшают обрабатываемость;
  • медь — ускоряет графитизацию, увеличивает упругость и стойкость к коррозии, улучшает обрабатываемость;
  • сурьма – (содержание до 0,08%) влияет на процесс кристаллизации.

Как химические элементы влияют на свойства серого чугуна:

  1. Углерод (C) — приводит к понижению прочности, повышению пластичности, улучшению литейных свойств, а также в наибольшей степени способствует графитизации чугуна.
  1. Кремний (Si) — приводит к укрупнению включений графита, повышению механических свойств, улучшению литейных свойств, способствует графитизации. Если содержание кремния больше 3% снижает пластичность.
  1. Марганец (Mn) — удаляет серу и раскисляет чугун; приводит к торможению процесса графитизации, повышению склонности к отбелу, дисперсности перлита, механических свойств (содержание марганца 0,7-1,3%, дальнейшее увеличение доли имеет обратное действие), увеличивает усадку.
  1. Сера (S) — является вредной примесью. Сера образует с железом легкоплавкую эвтектику (температура плавления 985°C). При размещении на границах кристаллов, она снижает механические свойства чугуна, его жидкотекучесть, повышает усадку, придает чугуну «красноломкость» (образование трещин при высоких температурах).
  1. Фосфор (P) — является вредной примесью, способствует повышению жидкотекучести и хрупкости (содержание фосфора в машиностроительных отливках не должно превышать 0,2%).
  1. Никель (Ni) — является легирующим элементом, выравнивающим механические свойства отливок со стенками разной толщины, приводит к повышению твердости, коррозионной стойкости и обрабатываемости резанием.
  1. Медь (Cu) — способствует графитизации, увеличению жидкотекучести, повышению прочности и твердости.
  1. Хром (Cr)  — тормозит процесс графитизации, приводит к измельчению графита, повышению дисперсности перлита, прочности, твердости, понижению пластичности и литейных свойств.
  1. Титан (Ti)  — способствует графитизации (при содержании до 0,05%), при большем содержании тормозит этот процесс, повышает механические свойства.
  1. Магний (Mg) — способствует графитизации (при содержании до 0,01%), при большем содержании увеличивает отбел, является сильным десульфуратором.
  1. Молибден (Mo) — является легирующим элементом, который замедляет графитизацию, способствует карбидообразованию, повышению твердости (без ухудшения обрабатываемости) и сопротивлению износу.

Рекомендуемый химический состав серого чугуна для отливок согласно ГОСТ 1412-85, приведен в табл. 1.

Таблица 1: Химический состав серого чугуна по ГОСТ 1412-85

МаркаМассовая доля элементов, %
Основные компонентыПримеси, не более
CSiMnPS
СЧ103,5-3,72,2-2,60,5-0,80,30,15
СЧ153,5-3,72,0-2,40,5-0,80,20,15
СЧ203,3-3,51,4-2,40,7-1,00,20,15
СЧ253,2-3,41,4-2,20,7-1,00,20,15
СЧ303,0-3,21,3-1,90,7-1,00,20,12
СЧ352,9-3,01,2-1,50,7-1,10,20,12

 

Классификация серого чугуна в зависимости от структуры

Состав и структура серого чугуна напрямую влияет на его свойства, а также применение конкретной марки чугуна. Скорость охлаждения после затвердевания является одним из важных факторов, которые влияют на формирование металлической основы.

Перлитная основа. Если отливка охлаждается быстро, перлитная структура составит  большую долю, которая состоит из феррита и карбида, а также тонких пластинок графита. Чугун на перлитной основе имеет высокую твердость и прочность.

Ферритно-перлитная. При медленном охлаждении в структуре серого чугуна увеличивается доля феррита – сплава железа с оксидами Fe2O3 и других металлов. Такая основа, которая состоит из феррита, перлита и пластинчатого графита, имеет более высокую пластичность.

Ферритная основа образуется при быстром охлаждении. Она состоит из вязкого феррита и свободного углерода в виде пластинок графита. Присутствие пластинок графита приводит к ухудшению механических свойств чугуна, снижает его прочность и сопротивляемость растяжению. В то же время графит:

  • повышает износостойкость;
  • улучшает обрабатываемость;
  • снижает усадку в процессе литья;
  • гасит вибрацию деталей.

Таблица 2: Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом

Наименование параметраВеличина параметра для марки
СЧ10СЧ15СЧ20СЧ25СЧ30СЧ35
Плотность ρ, кг/м36,8·1037,0·1037,1·1037,2·1037,3·1037,4·103
Линейная усадка ε, %1,01,11,21,21,31,3
Модуль упругости при растяжении, Е·10-2 МПа700-1100700-1100850-1100900-11001200-14501300-1450
Удельная теплоемкость при температуре от 20 до 200°С, С, Дж (кг·К)460460480500525545
Коэф. линейного расширения при температуре от 20 до 200°С, α 1/°С8,0·10-69,0·10-69,5·10-610,0·10-610,5·10-611,0·10-6
Теплопроводность при 20°С, λ, Вт(м·К)605954504642

Серый чугун и его механические свойства

Серый чугун обладает такими основными характеристиками, которые обеспечивают его применение в литейном производстве:

  • небольшая температура отвердевания;
  • высокая жидкотекучесть;
  • отсутствие склонности к образованию раковин;
  • малая объемная усадка.

При этом для конечного пользователя отливок из серого чугуна большое значение имеют следующие показатели:

  • прочность серого чугуна;
  • износостойкость при трении;
  • герметичность, то есть устойчивость к образованию трещин и пор.

Эти показатели зависят от структуры и твердости серого чугуна. Чем меньше размеры графитовых пластинок, тем выше эти показатели. Детали, подвергающиеся постоянным ударно-абразивным нагрузкам, должны обладать особенно высокой твердостью. Герметичность важна в таких изделиях, как трубопроводы, насосы и компрессоры, гидравлические приводы, которые эксплуатируются в условиях большого давления жидкостей или газов. При этом степень герметичности зависит от параметров текучести, изменения давления и наличия транзитной микропористости.

Наибольшей прочностью обладает перлитный серый чугун. Это позволяет применять его в производстве деталей машин, которые подвергаются высокой нагрузке.

Серый чугун склонен к растрескиванию при сварке, а некоторые сорта вообще не поддаются сварке.

Таблица 3: Механические свойства серого чугуна по ГОСТ 1412-85

МаркаМарка чугуна по СТ СЭВ 4560-84Временное сопротивление при растяжении σВ, МПа, (кгс/мм2), не менее
СЧ1031110100 (10)
СЧ1531115150 (15)
СЧ18180 (18)
СЧ2031120200 (20)
СЧ21210 (21)
СЧ24240 (24)
СЧ2531125250 (25)
СЧ3031130300 (30)
СЧ3531135350 (35)

Структура чугуна зависит от толщины стенок чугунных отливок. В зависимости от толщины стенки отливки, чугун кристаллизуется и охлаждается с различной скоростью (чем толще стенка отливки, тем ниже скорость охлаждения и тем больше выделяется графита в структуре чугуна и тем ниже прочностные характеристики материала отливки). Зависимость прочностных характеристик чугуна от толщины стенок отливок приведена в табл. 4.

Таблица 4: Ориентировочные данные о временном сопротивлении при растяжении и твердости в стенках отливок различного сечения по ГОСТ 1412-85

Марка чугунаТолщина стенки отливки, мм
4815305080150
Временное сопротивление при растяжении, МПа, не менее
СЧ1014012010080757065
СЧ152201801501101059080
СЧ20270220200160140130120
СЧ25310270250210180165150
СЧ30330300260220195180
СЧ35380350310260225205
Твердость НВ, не более
СЧ10205200190185156149120
СЧ15241224210201163156130
СЧ20255240230216170163143
СЧ25260255245238187170156
СЧ30270260250197187163
СЧ35290275270229201179

 

 

 

виды чугунных сплавов, составляющие компоненты и плотность, методы сварки

Для изготовления конструкций используются различные сплавы. Одним из наиболее распространённых материалов является чугун. Многим он знаком по радиаторам отопления, а также ваннам, которые изготавливаются преимущественно из него. Чугун представляет собой сплав, в котором большая часть его состава приходится на углерод и железо.

Составляющие компоненты чугуна

Содержание железа и углерода составляет 2,1%. Кроме них, этот сплав содержит кремний около 3%, а также марганец около 1%. Помимо перечисленных элементов, в состав этого сплава входит также сера и фосфор.

При его производстве в состав вносятся легирующие добавки в виде:

  • никеля;
  • хрома;
  • алюминия.

Если легирующие добавки в составе чугунного сплава отсутствуют, а процесс термообработки он не прошёл, то это приводит к снижению таких его качеств, как:

  1. Прочность.
  2. Твёрдость.
  3. Пластичность.

Виды чугуна

Как было сказано выше, одним из основных компонентов этого сплава является углерод. В этом материале он присутствует в виде цементита и графита.

В зависимости от количества содержащегося в чугуне цементита и формы присутствующего в нём графита, чугунные сплавы могут различаться на следующие виды:

  • Белые.
  • Серые.
  • Ковкие.
  • Половинчатые.
  • Высокопрочные.

Белый чугун — под ним принято понимать сплав, в котором содержащийся углерод представлен в форме цементита. На изломе этот сплав имеет светлый оттенок. Характерной особенностью белого чугуна являются высокие показатели твёрдости.

Поэтому при его использовании обработке режущим инструментом его не подвергают. Обычно белый чугун используют для производства различных видов ковки.

Серый чугун — в его составе углерод представлен в виде графита. На излом это сплав имеет серый оттенок. До этой разновидности чугунного сплава характерны высокие литейные свойства. Этот материал можно подвергать различным видам металлической обработки.

Ковкий чугун — его производят из белого сплава с обязательной термической обработкой. Получаемый материал используется главным образом для изготовления чугунных изделий, используемых в конструкции автомобилей и тракторов.

Углерод присутствует в составе половинчатого чугуна. В нём он представлен в форме графита и цементита. Используют его главным образом в качестве фрикционного материала при изготовлении деталей, от которых требуются высокие показатели износоустойчивости.

Высокопрочный чугун — этот сплав содержит шаровидный графит. Его образование происходит в процессе кристаллизации. Материал высокой плотности применяется для изготовления важных деталей, используемых в машиностроении. Также из него изготавливают элементы высокопрочных труб водопровода, а также составные части газо — и нефтепроводов.

Способность чугуна к свариванию

В технологическом смысле способность чугуна к свариванию очень низкая. Это обусловлено множеством причин:

  • Когда происходит быстрое охлаждение сварного шва, возникают отбелённые участки. Для них характерен высокий уровень твёрдости. Это негативным образом отражается на возможности обработки механическим способом.
  • Если свариваемые материалы нагреваются или охлаждаются неравномерно, то на сварном шве возникают трещины, что связано с высокой хрупкостью чугунного сплава.
  • Так как чугун является жидкотекучим сплавом, то сложной задачей является удержание от вытекания расплавленного металла. Это создаёт трудности для формирования сварного шва.
  • При сварке металла в шве могут возникать поры, что обусловлено интенсивным выделением газов.
  • Выполнение работ по свариванию чугунных изделий приводит к непроварам. Это обусловлено наличием тугоплавких оксидов, которые образуются в результате процессов окисления кремния и ряда других элементов, присутствующих в составе этого сплава.

Характеристики разновидностей чугуна

Основными компонентами этого сплава являются железо и углерод. Кроме них, чугун содержит разнообразные примеси, благодаря которым он приобретает определённые свойства. При производстве чугунного сплава доля углерода в нём не должна превышать 2,14%.

Если это условие не будет выполняться, то материал будет являться не чугуном, а сталью. Благодаря углероду он приобретает высокие показатели твёрдости, но при этом у него снижаются такие характеристики, как ковкость и пластичность.

Это объясняет то, что даже качественный чугун является хрупким материалом. При производстве отдельных марок чугуна в состав вводятся дополнительные присадки. Благодаря им чугун высокой плотности приобретает особые свойства.

Важной характеристикой этого металла является плотность. У него она находится на уровне 7,2 гр. на кубический сантиметр. Для производства деталей и изделий методом литья этот металл является подходящим материалом.

Детали и элементы, изготавливаемые из него, используются в различных отраслях промышленности. В плане плотности чугун лишь немного уступает некоторым маркам стали, которые по этой характеристике превосходят все сплавы железа.

Способы сварки чугунных изделий

Для выполнения сварки материала специалисты прибегают к использованию покрытых или угольных электродов. Кроме этого, применяется порошковая проволока, а также оборудование для газовой сварки.

Если рассматривать процесс сварки чугунных изделий высокой плотности с технологической точки зрения, то нужно выделить три основных направления:

  1. Получение в составе материала качественного сварного шва.
  2. Получение низкоуглеродистого сварного шва.
  3. Получение шва, состоящего из сплавов цветных металлов.

При выполнении сварки чугунных изделий высокой плотности важной задачей является предотвращение возникновения закалённых участков. Во избежание этого выполняется предварительный прогрев деталей, которые будут сваривать. По степени прогрева выделяют следующие виды сварки:

  • горячая — при таком режиме сварки предварительный прогрев изделий осуществляется до температуры 600–650 градусов Цельсия;
  • полугорячая — подготовленное для сварки изделие высокой плотности подогревается до температуры 450 градусов Цельсия;
  • холодная сварка — выполняется без предварительного подогрева.

К использованию первых двух режимов сварки чугуна высокой плотности следует прибегать в тех случаях, когда стоит задача получить сплав высокой плотности в материале сварного шва, который приближен к основному материалу.

Горячая сварка. Когда выполняется этот режим, то подготовленная для сварки холодная деталь прогревается до 650 градусов Цельсия. Это позволяет создать условия равномерного нагрева и медленного охлаждения деталей после завершения работ.

Полугорячая сварка. Когда соединение чугунных изделий производится методом полугорячей сварки, то для решения задачи повышения графитизации прибегают к использованию способа введения графитизирующих веществ. В их качестве выступают алюминий, титан или кремний. Они внедряются в область сварки, а сами детали прогреваются до температуры меньшей, чем при горячей сварке.

Холодный способ сварки чугуна

К такому режиму соединения чугунных изделий высокой плотности прибегают в случаях, если наличие чугуна не предусмотрено в составе сварного шва.

Он также используется в тех случаях, когда необходимо получить чугун высокой плотности в составе материала шва при условии использования во время сварочных работ графитизирующих веществ и допустимости возникновения незначительных дефектов.

Чугун — достаточно популярный материал, который широко применяется в промышленности для изготовления различных деталей, узлов и механизмов. Его отличает высокая прочность и плотность, чем и обусловлена его востребованность.

Сварка чугунных деталей – это актуальная проблема, которая требует серьёзного подхода. При соединении заготовок или конструкций необходимо правильно выбрать подходящий режим сварки в зависимости от свойств и качественных характеристик сварного шва, который требуется получить.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Чугун и сферы его применения

Чугун — это сплав железа с фосфором, кремнием и углеродом, который давно нашел применение в различных областях человеческой деятельности.

Популярность чугуна обусловлена его механической твердостью, высокой сопротивляемостью износу, простотой обработки и дешевизной производства. Основным способом получения чугунных изделий является литье с последующим фрезерованием для достижения точной формы и отличного качества поверхности. Обычно с помощью фрезерования обрабатываются такие детали, как отверстия, плоскости и места для крепления шпинделя.

К недостаткам готовых чугунных изделий можно отнести их хрупкость даже при небольших дефектах литья, допущенных в процессе изготовления.

В автомобильной промышленности используют чугун с вермикулярным графитом, из которого изготавливают коленчатые валы дизельных двигателей и блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Графит значительно повышает прочность сплава, поэтому такой чугун востребован не только в машиностроении, но и в производстве труб для водоотведения и водоснабжения, а также труб для нефтегазовой промышленности. Для таких изделий характерны высокие эксплуатационные качества.

Всем известно сантехническое оборудование из чугуна — ванны, раковины, кухонные мойки, фитинги и трубы. Эти изделия надежны, неприхотливы в уходе и способны длительное время сохранять первоначальный внешний вид. Отопительные радиаторы из чугуна пользуются устойчивым спросом благодаря своей долговечности, хорошим теплоаккумулирующим свойствам и высокой теплоотдаче. Через час после отключения чугунные радиаторы продолжают излучать тепло на треть своей первоначальной мощности, в то время как радиаторы из стали остывают в два раза быстрее.

Способностью долго сохранять тепло обладает и чугунная посуда, поэтому она незаменима для приготовления «долгоиграющих блюд», требующих долгого томления. Казаны из чугуна идеально подходят для приготовления рагу, плова и каш, поскольку пища в них готовится по принципу русской печки. Благодаря этому продукты сохраняют свои полезные питательные свойства, а в готовой пище не образуются канцерогены.

В арсенале повара самого престижного ресторана обязательно будет посуда из чугуна: горшки, казаны, сковородки. Да и на кухне любой хозяйки можно найти подобные изделия, ведь даже самая дорогая нержавеющая посуда не обладает уникальными характеристиками чугунного сплава. Ученые доказали, что в процессе приготовления чугун обогащает пищу соединениями железа, полезными для здоровья человека.

Чугун — пористый металл, который обладает способностью впитывать жиры в процессе приготовления. Благодаря этому антипригарные свойства посуды со временем только улучшаются, что облегчает процесс жарки и тушения.

Чугунные сплавы широко используются в сфере художественного архитектурного литья, в производстве ажурных ограждений и решеток, винтовых лестниц и балконов, беседок, каминов и светильников, столбов, фонарей и скульптур.

Физические и химические свойства чугуна

Физические свойства чугуна (плотность, теплофизические и электромагнитные свойства) зависят от состава и структуры, а следовательно, от вида и марки чугуна.

Плотность чугуна.

Пренебрегав сравнительно малым влиянием ряда элементов в обычном чугуне, можно рассчитать плотность чугуна.

где С, S, Р — массовые доли элементов,%;
Сr — массовая доля графита, %;
П0 — пористость, %;
15 Ссв; 2,7 S; 14,5 (Р—0,1) — количество карбидов железа, сульфидов марганца н фосфидной эвтектики соответственно.

Приведенная формула дает вполне удовлетворительные совпадения с экспериментальными данными.

В табл. 1 приведена плотность различных групп чугунов.

Наибольшей плотностью характеризуются белые чугуны, не содержащие свободных графитовых включений, а некоторые легированные чугуны (хромовые, никелевые, хромоникелевые).

Таблица 1. Плотность чугуна
Группа чугуна Марка чугуна Структура Плотность, т/м2
Белый Перлит, карбиды 7,4-7,75
С пластинчатым графитом СЧ15, СЧ18 Ферритная, ферритноперлитная 6,8-7,2
СЧ20-СЧ25 Перлитная 7,0-7,3
СЧ30, СЧ35 Перлитная 7,2-7,4
Высокопрочный с вермикулярным или шаровидным графитом ВЧ 35-ВЧ 45 Ферритная 7,1-7,2
ВЧ 60-ВЧ 80 Перлитная 7,2-7,3
ВЧ 100 Бейнитная 7,2-7,35
Ковкий КЧ 30-6/КЧ 37-12 Ферритная 7,2-7,24
КЧ 45-7/КЧ 65-3 Перлитная 7,3-7,5
Легированный Никелевый с 34-36% Ni Аустенитная 7,5-7,7
Никелевый с медью типа ЧН15Д7Х2 — нерезист 7,4-7,6
Хромовый тип ЧХ28, ЧХ32 7,3-7,6
Хромово-никелевый 7,6-7,8
Кремнистый типа С15, С17 Ферритная 6,7-7,0
Чугун с 12% Mn 7,1-7,3
Алюминиевый: с 5-8% Al типа ЧЮ22Ш — чугаль 6,4-6,7
Ферритная 5,6-6,0

У серых чугунов плотность обычно тем больше, чем выше прочность чугуна.

Высокопрочный чугун при прочих равных условиях (одинаковом содержании кремния, перлита и графита) характеризуется большей плотностью, чем чугун с пластинчатым графитом. Однако во многих случаях эта плотность может оказаться на практике ниже, чем у серых чугунов, вследствие более высокого содержания углерода и кремния или большей ферритизации матрицы.

Большей плотностью также характеризуются аустенитные чугуны, вследствие более плотного строения, особенно при легировании никелем и мелью, плотность которых больше, чем у железа.

При легировании марганцем плотность аустенита несколько понижается. Еще меньше плотность ферритных кремнистых и алюминиевых чугунов.

Во всех случаях на плотность отливок влияет пористость (газовая, усадочная), величина которой колеблется обычно от 0,5 До 1,2% в зависимости от состава чугуна, характера кристаллизации и технологических факторов (эффективности питания, толщины стенки и т. п.), которые, в свою очередь, определяются технологичностью конструкции отливки. Наибольшее значение имеют условия питания, гидростатический напор, под которым происходит затвердевание отливки. Поэтому плотность в верхних частях крупных отливок может быть на 5% меньше, чем в нижних частях, а в центре — на 10% меньше, чем на периферии.

Плотность графитизированного чугуна уменьшается также с увеличением толщины стенки отливки вследствие увеличения степени графитизации и укрупнения графита:

Толщина стенки, мм 10 12,5 25 37
Плотность, т/м3 7,23 7,14 7,08 7,02

С увеличением жесткости форма Уменьшается предусадочное расширение, а следовательно, и усадочная пористость. Поэтому отливки, полученные в металлические формы, при прочих равных условиях более плотные, чем отливки, изготовленные в песчаных формах.


3.6. Классификация и свойства чугунов

Чугунами называются железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14 % углерода и, согласно диаграмме «FeFe3C», затвердевающие с образованием эвтектики. Благодаря хорошим литейным свойствам, достаточной прочности, износостойкости при относительно низкой стоимости чугуны получили широкое распространение в машиностроении. Их применяют при получении отливок сложной формы при отсутствии высоких требований к размерам деталей и их массе.

Выплавляют чугун в доменных печах и получают передельные (белые), специальные (ферросплавы) и литейные (серые) чугуны. В зависимости от того, в какой форме находится углерод в сплавах, различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны.

Если весь углерод, входящий в состав чугуна, находится в связанном виде как химическое соединение Fe3С, то такой чугун называется белым (рис. 3.7). Его излом светлый, с металлическим блеском, отчего и происходит название. По структуре белые чугуны подразделяются на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. Любой белый чугун содержит эвтектику – ледебурит, которая в момент образования состоит из аустенита и цементита, а при охлаждении ниже 727 ºС – из перлита и цементита.

Большое количество цементита в структуре придает белым чугунам высокую твердость 4500–5500 НВ, износостойкость, хрупкость. Из-за очень низкой пластичности и плохой обрабатываемости резанием белые чугуны ограниченно применяется в машиностроении.

Для получения белого чугуна необходимо быстрое охлаждение отливки при минимальном количестве кремния и присутствие отбеливающих элементов – марганца или хрома. При таких условиях зарождение кристаллов графита становится невозможным и весь углерод идет на образование цементита.

Ограниченное применение имеют отбеленные чугуны – отливки, у которых сердцевина имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой – структуру белого чугуна. Так можно изготовить валки прокатных станов, тормозные колодки, шары мельниц для размола горных пород, лемеха плугов и другие детали, на поверхности которых требуется высокая износостойкость.

Придать обрабатываемость белым чугунам можно только после того, как цементит распадется на графит и феррит. Графит обеспечивает пониженную твердость, хорошую обрабатываемость резанием, высокие антифрикционные свойства вследствие низкого коэффициента трения. Но включения графита снижают прочность и пластичность сплава. Серые, высокопрочные и ковкие чугуны различаются условиями образования графитных включений.

Рис. 3.7. Микроструктура белого доэвтектического (а), эвтектического (б) и заэвтектического (в) чугуна

Серым называется чугун с пластинчатой формой графита. Его излом темно-серый, без блеска, отчего и происходит название. Серый чугун – сплав сложного состава, содержащий основные элементы: Fe, C, Si и постоянные примеси: Mn, P, S. Содержание этих элементов находится в следующих пределах: 2,2–3,7 % С; 1,0–3,0 % Si; 0,2–1,1 % Мn; 0,02–0,2 % S; 0,02–0,3 % Р.

Углерод оказывает влияние на качество чугуна. Чем выше концентрация углерода, тем больше выделений графита и ниже механические свойства чугуна, но пониженное содержание углерода приводит к ухудшению литейных свойств. Поэтому для толстостенных отливок применяют чугун с более низким содержанием углерода, а для тонкостенных – с более высоким. Максимальное содержание углерода в серых чугунах ограничивается доэвтектической концентрацией.

Кремний обладает сильным графитизирующим действием – способствует выделению графита при кристаллизации чугуна и разложению выделяющегося цементита.

Марганец затрудняет графитизацию чугуна, но улучшает механические свойства.

Сера – это вредная примесь. Она ухудшает механические и литейные свойства чугуна, понижает жидкотекучесть, увеличивает усадку и повышает склонность к образованию трещин.

Фосфор в небольшом количестве (до 0,3 %) растворяется в феррите. При большем содержании он образует вместе с железом и углеродом фосфидную эвтектику, которая плавится при температуре 950 °С, что увеличивает жидкотекучесть чугуна, но при этом повышается твердость и хрупкость. Так, в чугунах для художественного литья используется чугун с 1 % фосфора.

На структуру и свойства чугуна сильно влияют технологические факторы, особенно скорость охлаждения, которая зависит от толщины стенки отливки. Чем больше толщина стенки, тем медленнее охлаждается отливка и тем полнее проходит процесс графитизации. С увеличением скорости охлаждения создаются условия для первичной кристаллизации: из жидкой фазы выделяется цементит, вследствие распада которого при дальнейшем охлаждении образуется графит. Иногда ледебурит не разлагается полностью, а остается в структуре чугуна.

Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической основы, но главным образом от количества, формы и размеров графитовых включений. Графит играет роль надрезов в металлической основе чугуна. Поэтому независимо от структуры основы относительное удлинение при растяжении серого чугуна не превышает 0,5 %. Чем меньше и разобщеннее графитные включения, тем меньше их отрицательное влияние на прочность. Сопротивление разрыву, твердость и износостойкость чугунов растут с увеличением количества перлита в структуре. Значительно слабее влияние графита при изгибе и особенно при сжатии.

Прочность при сжатии и твердость определяются в основном структурой металлической основы чугунов. Они близки к свойствам стали с той же структурой и составом, что и металлическая основа чугуна. Серый чугун обладает способностью гасить механические колебания, не чувствителен к надрезам, хорошо обрабатывается резанием. Из него изготавливают детали разного назначения – от нескольких граммов (поршневые кольца двигателей) до отливок в десятки тонн (станины станков). Выбор марки чугуна для конкретных условий работы определяется совокупностью технологических и механических свойств. Значения механических свойств некоторых марок серых чугунов с различной структурой приведены в таблице 3.2.

Детали из серого чугуна изготавливают литьем с последующей обработкой резанием.

Маркировка серых чугунов определяется ГОСТ 1412–85 и состоит из букв СЧ и числа, показывающего значение предела прочности при растяжении в кгс/мм2, например: СЧ30.

Таблица 3.2

Механические свойства и структура некоторых марок серого чугуна

Марка

σВ, МПа

δ, %

НВ, МПа

Структура

Серый чугун (ГОСТ 1412–85)

СЧ15

150

1630–2100

Ф

СЧ25

250

1800–2500

Ф+П

СЧ35

350

2200–2750

П

Ферритные чугуны СЧ10, СЧ15 предназначены для слабо- и средненагруженных деталей: крышки, фланцы, корпуса редукторов, тормозные барабаны и т. д. Феррито-перлитные серые чугуны СЧ20, СЧ25 применяют для деталей, работающих при повышенных нагрузках: блоки цилиндров, барабаны сцепления, зубчатые колеса, станины станков и т. д. (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Микроструктура ферритного серого чугуна

Перлитные серые модифицированные чугуны СЧ30, СЧ35 имеют более высокие механические свойства из-за мелких графитных включений. Измельчение графита достигается путем модифицирования жидкого чугуна ферросилицием или силикокальцием в количестве 0,5 % от массы чугуна. Модифицированные чугуны обладают более высокими свойствами и хорошей герметичностью. Их применяют для корпусов насосов, компрессоров, гидроприводов, тормозной пневматики и др.

Для деталей, работающих при повышенных температурах, применяют легированные серые чугуны: жаростойкие – дополнительно содержат Cr и Al, жаропрочные – Cr, Ni и Mo. Отливки из серого чугуна подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров. Такой нагрев составляет ~ 560 °С.

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Их получают путем модифицирования – в жидкий чугун добавляют магний в количестве 0,02–0,08 %. Магний вводится в ковш перед заливкой в формы не в чистом виде, а в виде лигатуры – сплава магния с никелем. Магний является поверхностно–активным элементом: в расплаве атомы магния образуют препятствия на поверхности растущего кристалла графита, увеличивая его поверхностную энергию. Поэтому становится энергетически выгодным образование кристалла с наименьшим отношением поверхности к объему, т. е. шару. После модифицирования высокопрочный чугун имеет следующий химический состав: 3–3,6 % С; 1,8–2,9 % Si; 0,4–0,7 % Мn; 0,02–0,08 % Mg; до 0,15 % Р; до 0,03 % S.

По химическому составу высокопрочные чугуны не отличаются от серых, но шаровидный графит является менее сильным концентратором напряжений, чем пластинчатый, поэтому прочность и пластичность этих чугунов выше, чем серых. Значения механических свойств высокопрочных чугунов приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Механические свойства и структура некоторых марок высокопрочного чугуна

Марка

σВ, МПа

δ, %

НВ, МПа

Структура

Высокопрочный чугун (ГОСТ 7293–85)

ВЧ35

350

22

1400–1700

Ф

ВЧ45

450

10

1400–2250

Ф+П

ВЧ60

600

3

1920–2270

Ф+П

ВЧ80

800

2

2480–3510

П

ВЧ100

1000

2

2700–3600

П

В соответствии с ГОСТ 7293–85 марка высокопрочного чугуна состоит из букв ВЧ и числа, показывающего значение предела прочности при растяжении в кгс/мм2, например: ВЧ50.

По структуре металлической основы высокопрочные чугуны могут быть ферритными, ферритоперлитными или перлитными. Ферритный чугун состоит в основном из феррита и шаровидного графита; допускается до 2 % перлита (рис. 3.9). Структура перлитного чугуна состоит из сорбитообразного или пластинчатого перлита и шаровидного графита, допускается до 20 % феррита.

Рис. 3.9. Микроструктура ферритного высокопрочного чугуна

Высокопрочные чугуны способны заменять сталь во многих изделиях и конструкциях. Они могут работать при высоких циклических нагрузках и в условиях износа. Из них изготавливают оборудование прокатных станов, кузнечно-прессовое оборудование, корпуса паровых турбин, коленчатые валы в тракторо- и автомобилестроении, поршни двигателей и др.

В некоторых случаях для улучшения механических свойств чугунов применяют термическую обработку: закалку и отпуск для повышения прочности и отжиг – для увеличения пластичности.

Ковкими называются чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают отжигом белых доэвтектических чугунов. Графит в ковких чугунах формируется при термической обработке и в такой форме меньше снижает механические свойства металлической основы. Отливки из белых чугунов должны быть тонкостенными, толщиной не более 50 мм, иначе в сердцевине при кристаллизации выделяется пластинчатый графит и чугун становится непригодным для отжига. По этой причине в ковких чугунах находится пониженное содержание углерода и кремния: 2,4–2,9 % С; 0,8–1,5 % Si; 0,2–0,9 % Мn; до 0,2 % S; до 0,18 % Р.

Отжиг на ферритный чугун проводится по режиму 1 (рис. 3.10), что обеспечивает графитизацию в две стадии. Первая стадия графитизации при температуре 950 ºС состоит в распаде цементита, находящегося в ледебурите. Это приводит к образованию структуры аустенита и включений углерода отжига. Вторая стадия графитизации протекает при медленном охлаждении в эвтектоидном интервале температур 720–740 °С. В процессе этой выдержки распадается цементит перлита. В результате такого отжига продолжительностью 60–80 часов формируется структура, состоящая из феррита и углерода отжига (рис. 3.11).

Рис. 3.10. Схема режима отжига белого чугуна с получением ферритного (1) и перлитного (2) ковкого чугуна

Перлитный ковкий чугун получают по режиму 2 (рис. 3.10). Продолжительность графитизации при температуре 1000 °С увеличивается, после чего отливки непрерывно охлаждают до комнатной температуры. Графитизации цементита, входящего в состав перлита, не происходит, поэтому чугун приобретает структуру перлита с включениями углерода отжига.

Рис. 3.11. Микроструктура ферритного ковкого чугуна

В отличие от пластинчатого графита в сером чугуне хлопьевидные включения меньше снижают механические свойства металлической основы, что делает ковкий чугун прочнее серого, хотя уступает высокопрочному чугуну (табл. 3.4).

Таблица 3.4

Механические свойства и структура некоторых марок ковкого чугуна

Марка

σВ, МПа

δ, %

НВ, МПа

Структура

Ковкий чугун (ГОСТ 1215–79)

КЧ30–6

300

6

1000–1630

Ф+ до 10%П

КЧ35–8

350

8

1000–1630

КЧ37–12

370

12

1100–1630

КЧ45–7

450

7

1500–2070

КЧ60–3

600

3

2000–2690

П+ до 20%П

КЧ80–1,5

800

1,5

2700–3200

Название «ковкий» условное, деформировать ковкие чугуны нельзя. В обозначении ковкого чугуна первая цифра показывает значение предела прочности при растяжении в кгс/мм2, вторая – относительное удлинение в %, например: КЧ45–7.

Ковкие чугуны широко применяются в сельскохозяйственном, автомобильном и текстильном машиностроении. Из них изготавливают детали высокой прочности, работающие в условиях износа при ударных и знакопеременных нагрузках. Хорошие литейные свойства исходного белого чугуна позволяют получать отливки сложной формы и малой толщины: крышки картеров, редукторов, ступицы, муфты, втулки, звенья и ролики цепей конвейера.

Недостатком ковких чугунов является их более высокая стоимость из-за продолжительного отжига.

Чугуны: состав и свойства | сплавы | Железо

В этой статье мы обсудим:- 1. Введение в чугуны 2. Состав и скорость охлаждения чугунов 3. Сравнение свойств 4. Наука о развитии микроструктур.

Знакомство с чугунами:

Чугуны представляют собой железоуглеродистые (и кремниевые) сплавы, имеющие углеродное или углеродное эквивалентное значение более 2 % (фактически 2,1 1 %), т. е. превышающее максимальную растворимость углерода в твердом состоянии в аустените, при которой происходит эвтектическая реакция во время затвердевания.Поскольку более высокое содержание углерода делает их более хрупкими, промышленные чугуны обычно содержат углерод в диапазоне от 2,11 до 4% и кремний от 0,5 до 3% (наряду с другими элементами, такими как марганец, сера и фосфор).

Чугуны, будучи хрупкими, не поддаются ковке, прокатке, волочению и т. д., а могут быть только «отлиты» в желаемые формы и размеры (с механической обработкой или без нее) путем заливки расплавленного сплава желаемого состава в форму желаемого форму, а затем, позволяя ему затвердеть.

Поскольку литье является единственным и исключительным подходящим процессом для придания формы этим сплавам, они называются чугунами.Чугуны являются наименее дорогими, легкоплавкими (1140–1200 °C) материалами с хорошей литейностью, хорошей обрабатываемостью, хорошей износостойкостью, высокой демпфирующей способностью, высокой прочностью на сжатие (в 3–5 раз выше предела прочности при растяжении), нечувствительными к надрезам (серые утюги) и хорошая коррозионная и термостойкость. Хотя чугуны уступают стали по механическим свойствам, они превосходят их по демпфирующей способности, качеству скольжения, износостойкости и, конечно же, стоимости.

Состав и скорость охлаждения чугунов:

Углерод в чугуне может быть в связанной форме в виде цементита или в свободной форме в виде графита, или в обеих формах.

В зависимости от химического состава (в том числе от наличия зародышей графита) и скорости охлаждения отливки из расплавленного состояния:

1. Состав чугунов:

(а) Углерод:

По мере увеличения содержания углерода температура плавления (по сравнению со сталями) снижается до 1200–1140°C, и, таким образом, углерод действует как графитизатор. Но чем больше образуется графита, тем ниже механические свойства.

(б) Кремний (0,5-3,0%):

Кремний в основном контролирует форму углерода, присутствующего в чугуне. Кремний является сильным графитизатором. В зависимости от своего содержания (и скорости охлаждения) кремний не только способствует осаждению графита во время затвердевания, но также может графитизировать как вторичный, так и эвтектоидный цементит. После того, как графитовая чешуйка сформировалась, ее форма не может быть изменена в дальнейшем никакими методами. Рис. 15.1 (б) иллюстрирует влияние углерода и кремния на структуру белого или серого чугуна.

Кремний снижает эвтектический состав примерно на 0,30% углерода на каждый 1% кремния, т.е. эвтектический состав затем рассчитывается с помощью CEV. Кремний также снижает содержание эвтектоидного углерода. В зависимости от содержания кремния и скорости охлаждения содержание углерода в перлите уменьшается до 0,50% при 2,5% кремния.

Кремний смещает линию эвтектики графита вверх, так что температурный интервал между линией графита и линией цементита увеличивается с 6°C при 0% Si до 35°C при 2% Si (это увеличивает степень переохлаждения, чтобы способствовать образованию графита). ).

Характер чугуна, белого или серого, можно изменить, варьируя как углерод и кремний, так и скорость охлаждения. Для высокой прочности углерод остается на нижней стороне (чтобы иметь небольшой объем графита), а кремний — на более высокой стороне (сохранение баланса для получения хорошей обрабатываемости). Рис. 15.1 (а) показывает, что наибольшая структурная прочность достигается при содержании углерода около 2,75 % и кремния около 1,5 %, т. е. когда матрица полностью перлитная.

Рис.15.2 показано, что перлитный серый чугун с CEV = 4,2 должен иметь размер от 15 до 4,5 мм в толщину листа или от 30 до 8,5 мм в диаметре. бар, иллюстрирующий влияние скорости охлаждения. Легирующие элементы, добавляемые для придания особых свойств, влияют на холод. Некарбидообразующие элементы, такие как Ni, Al, Cu, способствуют образованию графита, тогда как карбидообразующие элементы, такие как Mn, Cr, Mo и т. д., способствуют образованию цементита.

В зависимости от потенции эффект обычно рассчитывается как эквивалент кремния:

Si экв.Значение- % Si + 3 (% C) + 0,3 (Ni % + % Cu) + 0,5 (% Al) + % P – 0,25 (% Mn) – 0,35 (% Mo) – 1,2 (% Cr) …(15,1)

(c) Сера и марганец:

Сера (0,06-0,12%), когда она присутствует в виде FeS (который увеличивает склонность к хрупкости), способствует образованию цементита, т. е. замедляет графитизацию и увеличивает размер чешуек. Марганец (0,5-1,0%) является мягким карбидообразователем и регулирует действие серы, если присутствует достаточное количество Mn (одна часть серы на 1.72 части марганца), так как он имеет большее сродство к сере (чем Fe) с образованием MnS, который поднимается наверх отливки, чтобы соединиться со шлаком, — таким образом устраняется краснокороткость эвтектики FeS.

Таким образом, марганец

косвенно способствует графитизации, так как удаляет серу (что способствует образованию цементита). Более прямые эффекты марганца включают сильное стабилизирующее цементит действие на эвтектоидную графитизацию (можно добавить около 1% Mn для получения перлитной матрицы в графитовых чугунах), упрочнение железа, измельчение зерна и увеличение прочности.

(г) Фосфор (0,1-0,9%):

При содержании фосфора менее 0,3 % он растворяется в феррите, в противном случае образуется Fe 3 P, который образует эвтектику (91,19 % Fe, 1,92 % C, 6,89 % P), называемую стедитом, который является хрупким (вызывает хладноломкость). , т. е. отливки непригодны по ударопрочности) и легкоплавкие, МП 960°С.

Это увеличивает интервал затвердевания эвтектики и, таким образом, способствует образованию графита и улучшает литейные свойства даже тонких и сложных профилей.1% фосфора в железе приводит к образованию стедита, на долю которого приходится 10% объема отливки; очевиден охрупчивающий эффект стедита.

2. Скорость охлаждения чугуна :

В сплавах Fe-C, хотя графит является более стабильной фазой, образование цементита кинетически предпочтительнее, так как он легче и быстрее (для разделения требуется только 6,67% атомов углерода) для образования цементита. Высокая скорость охлаждения предотвращает образование графита на всех стадиях (от жидкой до эвтектоидной реакции).

Однако при содержании кремния более 3% графит получается даже при быстром охлаждении отливки. На рис. 15.2 показано влияние размера сечения (т. е. скорости охлаждения) и значения углеродного эквивалента на тип структуры и, следовательно, на тип получаемого чугуна.

Присутствие модификаторов, таких как Ca, Al, Ti, Zr, SiC, CaSi и т. д., уменьшает размер чешуек и улучшает однородность их распределения, вероятно, потому, что зародыши способствуют зарождению первичного аустенита, тем самым уменьшая их зерно размер и, следовательно, размер хлопьев и лучшее распределение.

Сравнение свойств чугунов:

В таблице 15.6 сравниваются некоторые свойства некоторых чугунов. Серый чугун является самым дешевым и простым в литье для получения качественных отливок. Чугуны с компактным графитом обладают превосходными механическими свойствами даже при повышенных температурах, чем серый чугун, но они дороги и обычно не подвергаются термической обработке.

Миханитовые утюги лучше, чем серые, но немного дороже. Чугун SG страдает от большей усадки при литье (требуются большие стояки и т. д.) и дороги, но обеспечивают гораздо более высокую прочность, пластичность и ударную вязкость. Ковкий чугун трудно отлить (как белый чугун), и существуют ограничения по размеру сечения, чем у чугуна SG.

Они обычно стоят дороже в окончательной форме, чем чугун с шаровидным графитом, но тонкие срезы из ковкого чугуна могут быть предпочтительнее для более высокой ударной вязкости; Железо SG может потребовать отжига для получения более однородной структуры.

Для различения утюгов, утюг SG дает отчетливый звон при ударе молотком (не такой чистый, как у сталей), тогда как серый утюг производит затухающий звук.Однако вдыхание свежеотполированной поверхности чугуна SG дает запах ацетиленового газа (его карбид магния реагирует с влагой дыхания).

Наука о развитии микроструктуры чугунов:

Графитовые чугуны имеют встроенный в стальную матрицу графит, т. е. различные пропорции феррита и перлита (от нуля процентов перлита до 100%). Свойства чугунов определяются свойствами как матрицы, так и количеством, размером, формой и распределением столь необходимых включений графита (для некоторых свойств, таких как обрабатываемость, демпфирующая способность, износостойкость и т.). Графитовые чешуйки в сером чугуне оказывают ослабляющее и охрупчивающее действие, поскольку графит можно представить как пустоты или острые трещины, нарушающие непрерывность пластичной матрицы.

Острые концы каждой чешуи действуют как внутренний надрез, который под нагрузкой действует как средство повышения напряжения, чтобы легко распространять трещину в пластиковой матрице, давая хрупкий, закопченный, серый излом при низких напряжениях от 150-400 МНм. -2 в зависимости от характера матрицы; максимальное значение имеет место, когда матрица состоит только из тонкого перлита.

Термическая обработка серого чугуна может привести к другим структурам матрицы, таким как мартенсит отпуска, который обычно обладает более высокими прочностными свойствами, но важные свойства, такие как предел прочности при растяжении, ударная вязкость и пластичность, не сильно меняются, поскольку чешуйки вызывают хрупкое разрушение . Прочностные свойства серого чугуна еще больше ухудшаются по мере увеличения объема графита и укрупнения чешуек. Замкнутая сеть графитовых чешуек приводит к худшим механическим свойствам.

Повышение прочности и ударной вязкости может быть достигнуто за счет более мелкого измельчения чешуек, например, в механитовом железе, и за счет уменьшения общего объема графита за счет меньшего содержания углерода и кремния. Затем прочность и ударная вязкость могут быть повышены путем термической обработки, т. е. путем изменения матрицы.

Охрупчивающее действие графита может быть резко снижено, если форма графита изменится с чешуйчатой ​​на сфероидальную, так как круглые графитовые включения не создают резких концентраций напряжений, поскольку они не действуют как острые трещины в матрице (даже короткие чешуйки- графитовые стержни с закругленными краями в уплотненном графите (железо является меньшим концентратором напряжений).

Таким образом, чугуны С.Г. обладают более высокой прочностью на растяжение и изгиб наряду с пластичностью. При одной и той же стальной матрице пластичность (определяемая как % удлинения) чугунов изменяется в зависимости от заданной формы графита, т. е. пластичность оказывается более зависимой от формы и размера графита, чем от металлической матрицы в графитовых чугунах.

Твердость (макро) больше зависит от структуры матрицы и меньше от формы графита. Серый чугун обычно подвергают закалке и отпуску для повышения его сопротивления износу и истиранию за счет увеличения твердости за счет структуры, состоящей из графита, встроенного в твердый мартенсит.Чугун в целом никогда не подвергается закалке в воде (за исключением поверхностной закалки), поскольку он обладает относительно высокой прокаливаемостью для получения мартенсита закалкой в ​​масле и не вызывает больших закалочных напряжений.

Поскольку желваковая форма графита в чугуне с шаровидным графитом (как и в ковком чугуне) не является резким концентратором напряжений и не ведет себя как трещина, изменение микроструктуры матрицы подходящей термической обработкой приводит к заметному увеличению прочностные свойства чугуна с шаровидным графитом (а также ковкого чугуна) и, таким образом, подвергаются различной термообработке.

Когда графитовый чугун нагревают для термической обработки, он имеет тенденцию образовывать защитную атмосферу, если помещается в герметичную печь или в ящик, в противном случае происходит нежелательное сильное окисление. Образуется подшкала силиката железа, которую можно удалить только электролизом расплавленной соли (процесс Колене). Лучше использовать защитную газовую среду, особенно для чистовых деталей.

Нагрев графитового чугуна может изменить его матрицу. Когда его нагревают, то при температурах, приближающихся к нижней критической температуре, выше примерно 540°С, его кремний может вызвать диссоциацию цементита перлита на феррит и углерод.Углерод диффундирует к уже существующему графиту и откладывается на нем.

Нижняя критическая температура чугуна рассчитывается как:

Нижняя критическая температура, °С = 730 + 28 (% Si) – 25 (% Mn) …(15,2)

При нагревании этого чугуна выше критической температуры образуется аустенит, который за короткое время насыщается углеродом, растворенным из графита. Микроструктура чугуна при температуре чуть выше Т 2 должна иметь графит и аустенит точки состава С 1 , как показано на рис.15.14.

Если чугун нагреть до более высокой температуры, из графита растворится больше углерода, чтобы насытить аустенит при новой температуре. Например, при температуре Т (≈ 900 °С) аустенит имеет содержание углерода около 1,1 %. Таким образом, как только аустенит получен, чугуны могут быть подвергнуты большей части термической обработки, как и стали, при условии, что они экономически выгодны.

Химический состав также влияет на термообработку чугуна. Нелегированные чугуны содержат кремний и марганец.Кремний ускоряет различные реакции, протекающие при термообработке; уменьшает растворимость углерода в аустените, увеличивает скорость диффузии углерода в аустените; значительно повышает температуру аустенизации, как указано в уравнении 15.2; уменьшает объем цементита в перлите, т. е. содержание углерода в перлите менее 0,77 %, а при 2,5 % кремния может составлять 0,50 %.

Марганец оказывает противоположное действие – снижает температуру аустенизации; увеличивает растворимость углерода в аустените; уменьшает диффузию углерода в аустените; увеличивает объем цементита в перлите, т.е.д., увеличивает содержание углерода в перлите; стабилизирует перлитный карбид, тем самым увеличивая содержание перлита; уменьшает расстояние между перлитами, тем самым повышая прочность; повышает прокаливаемость, но обычно замедляет реакции термообработки.

Разница в свойствах чугуна и мягкой стали

При выборе изделий из металла важно понимать свойства металла, из которого изготовлено изделие. Без понимания свойств металла, необходимого для вашего продукта или других приложений, вы не сможете получить наиболее подходящий для ваших конкретных нужд.Чугун и мягкая сталь являются обычно используемыми металлами. Однако они не могут быть взаимозаменяемы в том, что касается их приложений.

Давайте рассмотрим разницу в свойствах чугуна и низкоуглеродистой стали, чтобы лучше понять их характеристики.

Состав

Чугун — это сплав железа с содержанием углерода выше 2,11%, который считается чугуном (тогда как в сталях содержание углерода ниже 2,11%). Содержание углерода в чугуне обычно колеблется от 2% до 4%.Самое примечательное в его структуре то, что чугун имеет включения графита на микроуровне. Мягкая сталь представляет собой сплав железа с углеродом, содержащий менее 0,25% углерода, что делает ее более пластичной и менее твердой, что делает ее непригодной для строительных работ.

Точка плавления

Чугун имеет более низкую температуру плавления (1200 0 С) по сравнению с температурой плавления мягкой стали, которая находится в диапазоне 1300 0 С и 1400 0 С.

Литье

С чугуном легче работать, когда речь идет о литье форм из материала. Из-за дополнительного углерода, присутствующего в чугуне, его расплавленная форма более жидкая, и это облегчает отливку материала в сложные формы. Это очень удобно для отливки крупных и тяжелых предметов. С мягкой сталью также легко работать, но литейные свойства чугуна выше.

Твердость

Чугун твердый и может быть закален нагреванием и внезапным охлаждением.Это делает его достаточно прочным. Мягкая сталь может быть закалена и отпущена с использованием соответствующих процессов.

Прочность

Прочность чугуна на сжатие 6,3 – 7,1 т/кв.см. Его предел прочности при растяжении составляет 1,26 – 1,57 т/кв.см. Прочность на сжатие низкоуглеродистой стали составляет 4,75 – 25,2 т/кв. см. Его предел прочности при растяжении составляет 5,51 – 11,02 т/кв. см. Это ясно показывает, что мягкая сталь является лучшим вариантом, чем чугун, когда речь идет о предельной прочности на растяжение.Однако чугун имеет лучшую прочность на сжатие, чем мягкая сталь. За счет этого он будет иметь большее сопротивление разрушению при сжатии. Это также делает его достаточно прочным и идеальным для использования в тяжелых условиях. На нем не будет легко проявляться признаки износа, и вы можете рассчитывать на долгосрочную работу чугуна.

Обрабатываемость

Пластичные материалы, такие как мягкая сталь, трудно поддаются механической обработке, потому что они пластически деформируются за пределами предела текучести и имеют тенденцию к образованию непрерывной стружки, которая пытается прилипнуть к образцу, тем самым снижая режущую способность.Хрупкий материал, такой как чугун, почти эластичен вплоть до предела прочности на растяжение и образует прерывистую стружку, которая легко отрывается от образца. Это помогает улучшить режущую способность. Благодаря этому чугун является предпочтительным материалом, когда речь идет о высокой обрабатываемости и прочности.

Вибрация Чугун

обладает хорошими демпфирующими свойствами, поглощающими вибрации. Следовательно, они используются для изготовления станины. Рассмотрим чугун как композит с перлитом в качестве матрицы и графитом в качестве дисперсной фазы.Именно эта рассеянная фаза вызывает ряд отражений вибраций и, в конце концов, вызывает их затухание. Это то, что делает чугун лучшим материалом для зажимов станины, вспомогательных столов для поддонов, угловых пластин коробок и накладных столов.

Чугун | Дизайн машины


Чугун включает множество металлов, обладающих широким спектром свойств. Хотя чугун часто считается простым металлом для производства и спецификации, металлургия чугуна более сложна, чем металлургия стали и большинства других металлов.

Стали и чугуны состоят в основном из железа с углеродом в качестве основного легирующего элемента. Стали содержат менее 2, а обычно менее 1% углерода; все чугуны содержат более 2% углерода. Два процента — это примерно максимальное содержание углерода, при котором железо может затвердевать как однофазный сплав со всем раствором углерода в аустените. Таким образом, чугуны по определению затвердевают как гетерогенные сплавы и всегда имеют в своей микроструктуре более одного компонента. Помимо углерода, чугуны должны содержать еще и кремний, обычно от 1 до 3%; таким образом, они на самом деле представляют собой сплавы железа, углерода и кремния.

Высокое содержание углерода и кремния в чугунах придает им превосходные литейные свойства. Температура их плавления значительно ниже, чем у стали. Расплавленное железо более жидкое, чем расплавленная сталь, и менее вступает в реакцию с формовочными материалами. Образование графита меньшей плотности при затвердевании делает возможным изготовление изделий сложной формы. Однако чугуны не обладают достаточной пластичностью для прокатки или ковки.

Содержание углерода в железе является ключом к его отличительным свойствам.Осаждение углерода (в виде графита) во время затвердевания противодействует нормальной усадке затвердевающего металла, создавая прочные сечения. Графит также обеспечивает превосходную обрабатываемость (даже при износостойких уровнях твердости), гасит вибрацию и способствует смазыванию изнашиваемых поверхностей (даже в пограничных условиях смазывания). Когда большая часть углерода остается в соединении с железом (как в белом чугуне), присутствие твердых карбидов железа обеспечивает хорошую стойкость к истиранию.

В некоторых случаях микроструктура железа может полностью состоять из феррита — того же компонента, который делает низкоуглеродистые стали мягкими и легко обрабатываемыми.Но феррит железа отличается тем, что он содержит достаточно растворенного кремния, чтобы устранить характерную смолистую природу низкоуглеродистой стали. Таким образом, чугуны, содержащие феррит, не требуют добавок серы или свинца, чтобы их можно было легко обрабатывать.

Поскольку размер и форма отливки определяют скорость ее затвердевания и прочность, при выборе типа чугуна необходимо учитывать конструкцию отливки и процесс литья. В то время как большинство других металлов определяется стандартным химическим анализом, один анализ чугуна может дать несколько совершенно разных типов железа, в зависимости от практики литейного производства, формы и размера отливки, все из которых влияют на скорость охлаждения.Таким образом, железо обычно определяется механическими свойствами. Однако для применений, связанных с высокими температурами или требующих особой коррозионной стойкости, также могут быть указаны некоторые требования к анализу.

Изготовление моделей больше не является обязательным этапом производства чугунных деталей. Многие детали из серого, ковкого и легированного железа могут быть изготовлены непосредственно из прутка, который непрерывно отливается до формы, близкой к чистой. Этот метод «деталей без шаблонов» не только экономит время и деньги на изготовление моделей, но и обеспечивает однородно плотную мелкозернистую структуру, по существу свободную от пористости, песка или других включений.Ключами к однородной микроструктуре металла являются ферростатическое давление и контролируемое температурой затвердевание, которые являются уникальными для данного процесса.

Для каждого основного типа чугуна существует ряд марок с сильно различающимися механическими свойствами. Эти вариации вызваны различиями в микроструктуре металла, окружающего графит (или карбиды железа). В одной и той же отливке могут существовать две разные структуры. Микроструктуру чугуна можно контролировать с помощью термической обработки, но после образования графита он остается.

Перлитные марки чугуна состоят из чередующихся слоев мягкого феррита и твердого карбида железа. Эта ламинированная структура, называемая перлитом, прочна и износостойка, но при этом вполне поддается механической обработке. По мере того, как слои становятся тоньше, твердость и прочность железа увеличиваются. Размер ламинирования можно контролировать путем термообработки или скорости охлаждения.

Чугуны, закаленные пламенем, индукционной закалкой или нагретые в печи с последующей закалкой в ​​масле, содержат мартенситную структуру.При отпуске эта структура обеспечивает обрабатываемость с максимальной прочностью и хорошей износостойкостью.

Методы спецификации: Спецификации ASTM для чугунных отливок основаны на методе, отличном от метода SAE. Спецификации ASTM определяют свойства металла, которые должны быть получены в отдельно отлитом испытательном стержне соответствующего размера, который разливается в тех же условиях, что и отливки. Спецификации SAE, с другой стороны, требуют, чтобы микроструктура отливки соответствовала указанной марке металла и чтобы твердость каждой отливки в определенном месте находилась в пределах указанного диапазона.

В коммерческих целях спецификация ASTM чаще используется для общего машиностроения, где установлена ​​прочность железа, необходимая для изготовления детали. Спецификации SAE обычно используются для большого количества литых деталей меньшего размера, таких как те, которые используются в автомобилях, сельскохозяйственном и холодильном оборудовании. В этих случаях пригодность той или иной марки железа устанавливается не только по конструктивным соображениям, но и по фактическим испытаниям в эксплуатации; цель спецификации состоит в том, чтобы гарантировать соответствие продукции, сопоставимой с теми, которые, по опыту, признаны удовлетворительными.

Серый чугун: Это перенасыщенный раствор углерода в железной матрице. Избыток углерода выпадает в виде чешуек графита. Серый чугун обозначается двузначным обозначением; Класс 20, например, определяет минимальную прочность на растяжение 20 000 фунтов на квадратный дюйм. Кроме того, серый чугун определяется поперечным сечением и минимальной прочностью специального испытательного стержня. Обычно поперечное сечение испытательного стержня совпадает или связано с особенно критическим сечением отливки.Эта вторая спецификация необходима, потому что прочность серого чугуна очень чувствительна к поперечному сечению (чем меньше поперечное сечение, тем выше скорость охлаждения и выше прочность).

Ударная вязкость серого чугуна ниже, чем у большинства других литых черных металлов. Кроме того, серый чугун не имеет определенного предела текучести (как это определено классическими формулами) и не должен использоваться, когда постоянная пластическая деформация предпочтительнее разрушения. Еще одной важной характеристикой серого чугуна, особенно для точного машиностроения, является его способность гасить вибрации.Демпфирующая способность определяется в основном количеством и типом графитовых чешуек. По мере уменьшения содержания графита снижается и демпфирующая способность.

Высокая прочность на сжатие серого чугуна — в три-пять раз превышающая прочность на растяжение — может быть использована с пользой в определенных ситуациях. Например, размещение ребер на стороне сжатия пластины вместо стороны растяжения позволяет получить более прочный и легкий компонент.

Серый чугун

обладает отличной износостойкостью. Даже более мягкие сорта хорошо работают при определенных пограничных условиях смазки (например, в верхних стенках цилиндров двигателей внутреннего сгорания).

Для повышения твердости серого чугуна, предназначенного для абразивного износа, могут быть добавлены легирующие элементы, могут быть использованы специальные методы литья или термическая обработка чугуна. Серый чугун можно закалить пламенным или индукционным методами, или литейное производство может использовать охлаждение в форме для получения закаленных поверхностей «белого железа».

Типичные области применения серого чугуна включают блоки автомобильных двигателей, шестерни, маховики, тормозные диски и барабаны, а также основания машин. Серый чугун хорошо подходит для машиностроения из-за его хорошей усталостной прочности.

Ковкий чугун: Ковкий или шаровидный чугун содержит следовые количества магния, который, реагируя с серой и кислородом в расплавленном чугуне, выделяет углерод в виде небольших сфер. Эти сферы улучшают жесткость, прочность и ударопрочность ковкого чугуна по сравнению с серым чугуном. Различные марки производятся путем контроля структуры матрицы вокруг графита, либо в литом состоянии, либо путем последующей термообработки.

Для обозначения ковкого чугуна используется система обозначений, состоящая из трех частей.Обозначение типичного сплава 60-40-18, например, указывает минимальный предел прочности на растяжение 60 000 фунтов на квадратный дюйм, минимальный предел текучести 40 000 фунтов на квадратный дюйм и удлинение 18% на 2 дюйма.

Ковкий чугун

используется в таких устройствах, как коленчатые валы, благодаря его хорошей обрабатываемости, усталостной прочности и высокому модулю упругости; в тяжелонагруженных передачах из-за высокого предела текучести и износостойкости; и в петлях автомобильных дверей из-за его пластичности. Поскольку он содержит магний в качестве дополнительного легирующего элемента, ковкий чугун прочнее и устойчивее к ударам, чем серый чугун.Но хотя ковкий чугун также имеет более высокий модуль упругости, его демпфирующая способность и теплопроводность ниже, чем у серого чугуна.

По весу отливки из ковкого чугуна дороже серого чугуна. Однако, поскольку они обладают более высокой прочностью и обеспечивают лучшую ударопрочность, общая стоимость деталей может быть примерно одинаковой.

Хотя это не новая обработка ковкого чугуна, за последние 5-10 лет аустенитный отпуск становится все более известным среди инженеров.Закалка не дает такой же структуры, как в стали, из-за высокого содержания углерода и кремния в железе. Матричная структура аустенизированного ковкого чугуна (ADI) отличает его от других чугунов, что делает его действительно отдельным классом конструкционных материалов.

С точки зрения свойств, матрица ADI почти вдвое превышает прочность обычного ковкого чугуна, сохраняя при этом превосходную ударную вязкость. Подобно ковкому чугуну, ADI — это не единственный материал; скорее, это семейство материалов, обладающих различными сочетаниями прочности, ударной вязкости и износостойкости.К сожалению, отсутствие стандартной спецификации материалов ограничивает их широкое распространение и использование. Чтобы помочь решить эту проблему, Общество ковкого чугуна предложило спецификации свойств для четырех марок аустенизированного ковкого чугуна.

В настоящее время ADI чаще всего применяется в транспортном оборудовании — автомобилях, грузовиках, железнодорожных и военных транспортных средствах. Ожидается, что такие же улучшенные характеристики и экономия затрат сделают эти материалы привлекательными для оборудования для других отраслей, таких как горнодобывающая промышленность, землеройные работы, сельское хозяйство, строительство и станкостроение.

Белый чугун: Белый чугун производится путем «охлаждения» выбранных участков отливки в форме, что предотвращает осаждение графитового углерода. Как серый, так и ковкий чугун можно охлаждать, чтобы получить поверхность из белого чугуна, состоящую из карбида железа или цементита, который является твердым и хрупким. Однако в отливках, которые полностью состоят из белого чугуна, состав чугуна выбирается в соответствии с размером детали, чтобы гарантировать, что объем задействованного металла может достаточно быстро затвердевать для образования структуры из белого чугуна.

Основным недостатком белого чугуна является его хрупкость. Это можно несколько уменьшить, уменьшив содержание углерода или тщательно разгрузив отливку для сфероидизации карбидов в матрице. Однако эти меры увеличивают стоимость и снижают твердость.

Чиллеры

производят отливки с рабочими поверхностями из белого чугуна и сердечниками из более прочного и легко поддающегося обработке серого или ковкого чугуна. Во время охлаждения та часть отливки, которая должна сопротивляться износу, охлаждается металлическим или графитовым радиатором (охлаждением) в форме.Когда расплавленное железо контактирует с кокилью, оно затвердевает так быстро, что железо и углерод не могут диссоциировать.

Охлаждение не следует путать с термической закалкой, которая включает совершенно другой металлургический механизм. Белое железо, названное так из-за очень белого излома, может образоваться только при затвердевании. Он не размягчится, кроме как при длительном отжиге, и сохраняет свою твердость даже при температуре выше 1000°F.

Белый чугун используется в основном для изделий, требующих износостойкости и стойкости к истиранию, таких как мельничные футеровки и сопла для дробеструйной очистки.Другие области применения включают железнодорожные тормозные колодки, прокатные валки, оборудование для смешивания глины и производства кирпича, а также дробилки и измельчители. Как правило, простой (нелегированный) белый чугун стоит меньше, чем другие чугуны.

Железо с уплотненным графитом: До недавнего времени железо с уплотненным графитом (CGI), также известное как вермикулярное железо, было главным образом лабораторной диковинкой. Давно известный как промежуточное звено между серым и ковким чугуном, он обладает многими благоприятными свойствами каждого из них. Однако из-за трудностей управления технологическим процессом и необходимости держать добавки в сплавах в очень жестких пределах, CGI было чрезвычайно трудно успешно производить в промышленных масштабах.Например, если бы добавка магния изменялась всего на 0,005%, результаты были бы неудовлетворительными.

Проблемы обработки были решены совместными усилиями компании Foote Mineral Co. и Британской ассоциации исследований чугуна. Пакет добавок к сплаву содержит основные легирующие ингредиенты — магний, титан и редкоземельные элементы — в точно нужных пропорциях.

Прочность деталей CGI приближается к прочности ковкого чугуна. CGI также обладает высокой теплопроводностью, а его демпфирующая способность почти такая же, как у серого чугуна; Сопротивление усталости и пластичность аналогичны свойствам ковкого чугуна.Обрабатываемость выше, чем у ковкого чугуна, а выход отливок высок, поскольку характеристики усадки и подачи больше похожи на серый чугун.

Сочетание высокой прочности и высокой теплопроводности предполагает использование CGI в блоках двигателей, тормозных барабанах и выпускных коллекторах автомобилей. Зубчатые пластины CGI заменили алюминий в шестеренных насосах высокого давления из-за способности железа сохранять размерную стабильность при давлении выше 1500 фунтов на квадратный дюйм.

Ковкий чугун: Ковкий чугун представляет собой белый чугун, который был преобразован путем двухступенчатой ​​термической обработки в состояние, при котором большая часть содержащегося в нем углерода находится в виде узелков графита неправильной формы, называемых отпускным углеродом.Полученные свойства противоположны свойствам белого железа, из которого он получен. Вместо того, чтобы быть твердым и хрупким, он податлив и легко обрабатывается. Отливки из ковкого чугуна обычно стоят немного меньше, чем отливки из ковкого чугуна.

Существует три основных типа ковкого чугуна: ферритный, перлитный и мартенситный. Ферритные марки лучше поддаются механической обработке и пластичны, тогда как перлитные марки прочнее и тверже. Как правило, мартенситные сорта группируются с перлитными материалами; их можно рассматривать как продолжение (на более высоком конце диапазона прочности) перлитного ковкого железа.

В отличие от ферритного ковкого чугуна, в микроструктуре которого отсутствует связанный углерод, перлитный ковкий чугун содержит от 0,3 до 0,9% углерода в связанной форме. Поскольку этот компонент может быть легко преобразован в самую твердую форму связанного углерода простым нагревом и закалкой, отливки из перлитного ковкого чугуна могут быть выборочно упрочнены. Глубина закалки определяется скоростью подвода тепла, временем при температуре и скоростью закалки. Термическая обработка может обеспечить твердость поверхности примерно до Роквелла C 60.

Углерод в ковком чугуне помогает удерживать и хранить смазочные материалы. В условиях экстремального износа перлитная поверхность ковкого железа стирается с образованием безвредных частиц микронного размера, которые наносят меньший вред, чем другие типы частиц железа. Пористая поверхность из ковкого железа задерживает абразивный мусор, скапливающийся между поверхностями подшипника. Желчные прожилки могут образовываться на ковком железе, но истирание обычно не прогрессирует.

Отливки из ковкого чугуна часто используются для изготовления подшипниковых поверхностей, работающих в тяжелых условиях, в автомобилях, грузовиках, железнодорожном подвижном составе, сельскохозяйственной и строительной технике.Перлитные марки обладают высокой износостойкостью, их твердость варьируется от 152 до более чем 300 Bhn. Однако применение ограничено отливками относительно тонкого сечения из-за высокой степени усадки и необходимости быстрого охлаждения для производства белого чугуна.

Высоколегированные чугуны: Высоколегированные чугуны представляют собой ковкие, серые или белые чугуны, содержащие от 3 до более 30% легирующих элементов. Свойства, полученные специализированными литейными цехами, значительно отличаются от свойств нелегированных чугунов. Эти утюги обычно определяются химическим составом, а также различными механическими свойствами.

Белые высоколегированные чугуны, содержащие никель и хром, образуют микроструктуру с мартенситной матрицей вокруг первичных карбидов хрома. Эта структура обеспечивает высокую твердость с чрезвычайной износостойкостью и стойкостью к истиранию. Чугуны с высоким содержанием хрома (обычно около 16%) сочетают износостойкость и стойкость к окислению с ударной вязкостью. Чугуны, содержащие от 14 до 24% никеля, относятся к аустенитным; они обеспечивают превосходную коррозионную стойкость для немагнитных применений. Чугуны с содержанием 35% никеля имеют чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения, а также немагнитны и устойчивы к коррозии.

Чугун – обзор

Классификация специальных высоколегированных чугунов

Без графита

Эти чугуны могут иметь карбидную, мартенситно-бейнитную и аустенитную зернистую структуру. Они могут быть связаны с некоторыми структурами графита и перлита. Обычно детали этих чугунов указываются как один из классов, описанных в ASTM A 532. В таблице 1-7-1 приводится образец типичных классов ASTM только для информации; более точную и полную информацию следует получать из самого последнего выпуска спецификации ASTM.

Таблица 1-7-1. Графитовый чугун

5% Si Iron Высокие (15%) Силикон Железный Утюг
Ferrich 5% The Si Iron Термостойкий
Устойчивость к коррозии как можно найти в ASTM A 518, Класс 1, 2 и 3.
Аустенитный 18 % Ni (Ni-Resist)
18 % Ni, 5 % Si Стойкость ASTM A 439
Игольчатая Высокопрочная Износостойкая
1.

Перлитный чугун: износостойкие чугуны

2.

Мартенситный белый чугун (никель-твердый): износостойкий

3.

Высокохромистый %2 %Cr : износостойкий, коррозионностойкий и жаростойкий

Чугуны с высоким содержанием кремния

В то время как стандартные ковкие чугуны содержат примерно от 1,8% до 2,8% кремния, модифицированные ковкие чугуны обычно содержат 3,5% кремния. Чугун с высоким содержанием кремния содержит кремний в пределах 14.от 20% до 14,75%.

Силиконовый чугун обладает отличной коррозионной стойкостью, особенно в среде с серной кислотой (H 2 SO 4 ) во всех концентрациях до 100% до температуры кипения при атмосферном давлении.

Скорость коррозии обычно снижается до очень низкого уровня, как правило, менее 5 м/год (0,13 мм/год). Однако, если среда содержит горячую кислоту в диапазоне от 5% до 55% H 2 SO 4 , тогда скорость коррозии может увеличиться до 20 м/год (0.51 мм/год).

Свыше 100 % H 2 SO 4 , кремнистый чугун быстро подвергается воздействию свободного SO 3 . Однако основным ограничением кремнистого чугуна является его чувствительность к тепловым и механическим ударам. Они имеют плохие механические свойства, такие как низкая термическая и механическая ударопрочность, их трудно отливать, и они практически не поддаются механической обработке.

Как правило, содержание кремния в качестве основного легирующего элемента составляет от 12% до 18%. Как было сказано ранее наличие кремния выше 14.2% придает материалу характерное свойство коррозионной стойкости. Чугуны с высоким содержанием кремния представляют собой наиболее часто используемые коррозионно-стойкие сплавы с умеренной стоимостью.

Хром и молибден также добавляются в сочетании с кремнием для обеспечения превосходной коррозионной стойкости в определенных средах.

Коррозионностойкие марки с высоким содержанием кремния, содержание кремния в которых превышает 14,2 %, демонстрируют превосходную коррозионную стойкость к H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, CH 3 COOH и большинству минералов и органические кислоты и коррозионные вещества.Эти чугуны с содержанием кремния 14,2% или выше обладают очень высокой стойкостью к кипению 30% раствора H 2 SO 4 . Эти коррозионно-стойкие марки с высоким содержанием кремния также демонстрируют хорошую устойчивость к окисляющим и восстановительным средам, и на них меньше всего влияет концентрация кислоты или температура.

Исключениями из этой устойчивости к широкому спектру кислых сред являются среды, содержащие фтористоводородную кислоту, фтористые соли, сернистую кислоту (H 2 SO 3 ), сульфитные соединения и сильные щелочи и чередующиеся кислотно-щелочные растворы.

Другие высококремнистые чугуны с высоким содержанием кремния от 12% до 18% становятся очень устойчивыми к агрессивным кислотам. Высококремнистые утюги с содержанием кремния 16,5 % устойчивы к кипячению H 2 SO 4 и азотной кислоте почти всех концентраций.

Содержание кремния менее 3,5% увеличивает скорость роста серого чугуна, способствуя графитизации. Однако содержание кремния от 4% до 8% значительно снижает как окисление (образование накипи), так и рост. Кремний повышает стойкость чугуна к образованию накипи за счет образования легкого поверхностного оксида, непроницаемого для окисляющей атмосферы.Кремний также повышает температуру превращения феррита в аустенит примерно до 1652°F (900°C), что помогает контролировать свойства расширения и сжатия вплоть до 1652°F (900°C) из-за фазового превращения.

Некоторые из этих марок существенно различаются различной степенью легирования хрома и марганца.

Чугуны с высоким содержанием хрома (никель-твердые)

В основном это белые чугуны с содержанием хрома от 12% до 18%, широко известные в промышленности как Ni-твердые .Хром придает стойкость к истиранию и предотвращает окисление. Чугуны с высоким содержанием хрома устойчивы к окисляющим кислотам. Они особенно устойчивы к азотной кислоте (HNO 3 ) и пригодны для работы со слабыми кислотами в окислительных условиях в некоторых растворах органических кислот и растворах солей.

Когда содержание хрома превышает 20%, чугуны с высоким содержанием хрома проявляют хорошую стойкость к окисляющим кислотам, особенно к HNO 3 . Чугуны с высоким содержанием хрома устойчивы к восстановительным кислотам.Они используются в солевых растворах, органических кислотах, а также в морской и других кислых промышленных атмосферах. Эти материалы обладают отличной стойкостью к истиранию, а при соответствующих легирующих добавках они также могут противостоять сочетанию абразивного износа и жидкостей, включая некоторые разбавленные растворы кислот.

Механические свойства чугунов с высоким содержанием хрома лучше, чем у чугунов с высоким содержанием кремния. Чугуны с высоким содержанием хрома реагируют на термическую обработку, когда содержание углерода и хрома отрегулировано соответствующим образом.Однако механическая обработка этих сплавов очень сложна.

Хром добавляют в жаропрочные чугуны, поскольку он помогает стабилизировать карбиды и образует защитный оксид на поверхности металла. Даже небольшие добавки хрома (0,5%–2,0%) уменьшают рост в сером чугуне, подвергнутом циклическому нагреву при 1470°F (800°C). После длительной высокотемпературной эксплуатации перлитная матрица литого 0,8% Cr жаропрочного чугуна трансформируется в феррит, а его цементит имеет сфероидальную структуру.Более высокие добавки хрома от 15% до 35% обеспечивают превосходную устойчивость к окислению и росту при температурах до 1800°F (980°C). Однако эти высокохромистые утюги имеют структуру белого железа. Несмотря на то, что они обладают хорошими прочностными характеристиками, они также имеют ограниченную обрабатываемость. Типичные химические требования к отливкам различных марок и классов сплавов, доступных на рынке, приведены в Таблице 1-7-2.

Таблица 1-7-2. Типичные химические составы сплава Отливки

класса Тип Обозначение С Mn Si Ni Cr Мо Си Р ˙s
I A Ni-Cr-Hc 2.8-3.6 2.0 MAX 0.8 MAX 3.3-52.0 1.4-4.0 1.0 Max 0.3 MAX 0,15 MAX
I B Ni-Cr- LC 2.4-3.0 2.0 Max 0,8 MAX 3.3-52.0 1.0 MAX 0.3 Max 0.15 Max
I C NI -Cr-GB 2,5-3.7 2.0 MAX MAX 0,8 MAX 4.0 MAX 1.0-2.5 1.0 Max 0.3 Max 0,15 Max
I D Ni-Hicr 2,5- 3.6 2.0 MAX 2.0 MAX 4.5-7.0 7.0-11 0 0.10 Max 0.15 Max
II A 12% CR 2.0 -3,3 2.0 MAX 1.5 MAX 2,5 MAX 11.0-14.0 MAX 3.0 MAX 1.2 MAX 0.10 MAX 0.06 MAX 0.06 MAX
II B 15% CR-MO 2.0- 3.3 2.0 MAX 1.5 MAX MAX 2.5 MAX 14.0-18 макс 3.0 MAX 1.2 Max 0.10 MAX 0.06 MAX 0.06 MAX
II D 20% CR-MO 2.0-3.3 Max 1.0-2.2 2.5 Max 18.0-23.0 3.0 Max 1.2 Max 0,10 MAX 0.06 MAX
III A 25% CR 2.0-3.3 20328 2.0 Max 1.5 Max 2.5 Max 2,9 23.0-30.0 Max 3.0 Max 1.2 Max 0,10 MAX 0.06 MAX 0,06 MAX
High никель -Resist)

Эти материалы содержат большое процентное содержание никеля и меди и устойчивы к таким кислотам, как концентрированная H 2 SO 4 и фосфорная кислота (H 3 PO 4 ) при слегка повышенных температурах; соляная кислота (HCl) при комнатной температуре; и такие органические кислоты, как уксусная кислота, олеиновая кислота и стеариновая кислота.Когда содержание аустенита в никеле превышает 18%, чугуны в основном невосприимчивы к щелочам или щелочам, хотя возможно коррозионное растрескивание под напряжением.

Чугуны с высоким содержанием никеля широко используются и обычно известны как нирезистивные чугуны. Аустенитные серые чугуны содержат от 14% до 30% никеля и устойчивы к слабоокислительной кислотной среде. Они также устойчивы к H 2 SO 4 при комнатной температуре. По сравнению с нелегированными чугунами высоконикелевый чугун наиболее устойчив к щелочам.

Нирезист особенно подходит для работы при высоких температурах. Из-за своей аустенитной матрицы и чешуйчатого графита чугуны с высоким содержанием никеля являются самыми прочными из всех чугунов. Чешуйчатый графит также придает им отличную обрабатываемость и хорошие литейные свойства, хотя это снижает их прочность на растяжение. Напротив, ковкие чугуны с высоким содержанием никеля имеют более высокую прочность и пластичность, поскольку они содержат шаровидный графит.

Аустенитные чугуны, содержащие от 18% никеля до 7% меди и 1.От 75% до 4% углерода используются для применений, где требуется как термостойкость, так и коррозионная стойкость. Нирезистивный чугун обладает хорошей стойкостью к высокотемпературному образованию накипи и росту до 1500°F (815°C) в большинстве окислительных атмосфер. Однако в серосодержащих атмосферах содержание никеля в этих сплавах ограничивает их использование до температур ниже 932°F (500°C).

Аустенитные никелевые чугуны обладают значительно большей ударной вязкостью и ударопрочностью, чем другие жаропрочные чугуны из сплавов кремния и хрома.Чугуны с высоким содержанием никеля и микроструктурой с шаровидным графитом значительно прочнее и обладают более высокой пластичностью, чем чугуны из никелевого сплава с пластинчатым графитом.

Аустенитный серый чугун

Отливки из аустенитного серого чугуна в основном используются из-за их устойчивости к нагреву, коррозии и износу. Аустенитный серый чугун характеризуется равномерно распределенными чешуйками графита и небольшим количеством карбида. Они известны наличием достаточного содержания сплава для получения аустенитной структуры.

Эти отливки производятся путем плавления в различных типах литейных печей, которые могут включать любое следующее:

Cupolas Pearch

воздушные печи

Электрическая дуга или индукционные печи

Тигельные печи

Методы литейного производства включают испытания и химический анализ, чтобы установить, что следующие элементы находятся в отливке в установленных пределах.

Углерод

кремния

Марганец

Никель

Медь

Хром

Сера

Молибден

Механические свойства, включая твердость, также проверяются и подтверждаются в соответствии с указанными значениями.Другой контроль качества включает проверку магнитной проницаемости отливок. Эти отливки не обязательно должны быть немагнитными, если не указаны особые требования.

В эту группу входит несколько типов и сортов оболочек; лучший способ узнать их — обратиться к самым последним спецификациям ASTM. В приведенном ниже списке и в Таблице 1-7-3 представлены некоторые типы и сорта и их свойства.

Таблица 1-7-3. Типичные механические свойства аустенитных серых литых Irons

Тип кастинга Спецификация Тип Прочность на растяжение (мин) КСИ Твердость (мин) (Bhn)
Ni-ресторан 1 25 131
нирезист 1B 30 149
нирезиста 2 25 118
нирезиста 2B 30 171
нирезист 3 25 118

Тип 1

Тип 1b

Тип 2

Тип 2b

Тип 3

Тип 4

7

Тип 5

Тип 6

Отливки из аустенитного ковкого чугуна используются главным образом из-за их устойчивости к нагреву, коррозии и износу, а также для других специальных целей.Отливки производятся методом плавки в любой из печей, включая вагранку, воздушные печи, электрические печи или тигельные печи.

Аустенитный ковкий чугун, также известный как аустенитный чугун с шаровидным графитом или аустенитный сфероидальный чугун, характеризуется тем, что его графит в основном имеет сфероидальную форму и практически не содержит чешуйчатого графита. Он содержит некоторое количество карбидов и достаточное количество сплава для получения аустенитной структуры.

Чугунные отливки проверяют на магнитную проницаемость.Образцы отливок анализируются на соответствие заданному требуемому химическому составу по следующим элементам.

Углерод

кремния

Марганец

Фосфор

Никель

Хром

Механические испытания проводятся, чтобы установить, соответствует ли чугун требуемым значениям прочности на растяжение, предела текучести, относительного удлинения и твердости.В таблице 1-7-4 показаны типичные значения пределов прочности при растяжении и твердости аустенитных ковких чугунов. Твердость часто выражается в числах Бринелля.

Таблица 1-7-4. АУСТЕНИЧЕСКИЙ Двигатель

Спецификация Тип Тип Прочность на растяжение (мин) KSI 30322
НИ-2 D-2 58 139 — 202
Ni-A-3 D-3 55 55 139 — 202
D-3A D-3A 55 131 — 193

Преимущества серых литейных Железо — Топ 5

Чугун подходит не только для кастрюль, в которых готовят старое доброе рагу или суп.Серый чугун по-прежнему имеет множество применений и преимуществ в автомобильной промышленности B2B, сельском хозяйстве, железной дороге и транспортном секторе. Он полезен в строительстве и до сих пор имеет ценность в мире промышленного оборудования и оборудования, такого как лифты и эскалаторы.

После краткого обзора остановимся подробнее на основных преимуществах серого чугуна и наиболее распространенных областях его применения.

Серый чугун – преимущества и типы

В литейных цехах отливают четыре типа чугуна.Они:

  1. Серый чугун
  2. Белый чугун
  3. Ковкий чугун
  4. Ковкий чугун

Таким образом, плавить серый чугун легко благодаря высокому содержанию углерода. Это облегчает сварку и обработку. Графитовые чешуйки серого чугуна делают его очень стабильным и сводят к минимуму усадку в процессе литья. Он устойчив к коррозии, но обладает высокой проводимостью.

Белый чугун, напротив, содержит углерод только в форме карбида, что делает его устойчивым к истиранию и чрезвычайно твердым.Он более хрупок, чем серый чугун. Ковкий чугун считается наиболее универсальным из четырех перечисленных выше. Легко обрабатывается, прочный и жесткий. Автомобильная промышленность использует его для изготовления коленчатых валов, осей для грузовых автомобилей и шатунов двигателей. Современные чугунные трубы изготавливаются из ковкого чугуна.

Ковкий чугун подвергается процессу, чтобы стать таковым. Для его изготовления белый чугун нагревают, а затем охлаждают. Он имеет гораздо лучшую обрабатываемость, чем другие типы, и в основном используется для изготовления шестерен трансмиссии и шатунов, а также деталей клапанов для тяжелых условий эксплуатации и других применений.

1. Прочность на растяжение

Серый чугун популярен, потому что он универсален и относительно дешев в производстве. Хотя его прочность на растяжение и предел текучести при сжатии не соответствуют большинству других отливок и, конечно же, стали, они все же достойны уважения. Они также более чем достаточны для многих применений серого чугуна.

ASTM International, ранее Американское общество по испытаниям и материалам, разрабатывает и публикует добровольные согласованные технические стандарты для ряда материалов, включая материалы из железа и стали.Стандарт ASTM A48/A48M содержит стандартные спецификации для отливок из серого чугуна.

ASTM A48/A48M классифицирует серый чугун по классам в соответствии с его минимальной прочностью на растяжение в тысячах фунтов на квадратный дюйм (KSI) следующим образом.

ASTM Class 20 серый чугун имеет минимальную прочность на растяжение 20 тысяч фунтов на квадратный дюйм (140 МПа). Он имеет высокий углеродный эквивалент и ферритовую матрицу.

Серый чугун

класса 40 имеет перлитную матрицу и более низкий углеродный эквивалент. Если он легирован, он может обеспечить упрочнение твердого раствора, а термообработка может изменить матрицу.Из-за желательного сочетания механических свойств серый чугун класса 40 чаще всего выбирают для конструкционных применений.

Класс 80 — самый высокий класс, доступный в этой схеме. Чрезвычайная хрупкость ограничивает область его применения.

Литейные заводы Faircast, Inc. могут определить класс серого чугуна, изменив его состав и выбрав соответствующий метод литья. Хотя отношение прочности на растяжение к твердости по Бринеллю непостоянно, испытание на твердость по Бринеллю является справедливой оценкой прочности на растяжение чугуна после отливки.

Повышенная прочность на растяжение является одним из преимуществ серого чугуна, обладающего достаточной ударопрочностью и ударопрочностью для различных применений.

2. Прочность на сжатие

Серый чугун имеет прочность на сжатие (сопротивление деформации) примерно в 3–4 раза выше прочности на растяжение, что сравнимо с прочностью низко- и среднеуглеродистой стали.

Высокая прочность на сжатие делает серый чугун пригодным для использования в конструктивных элементах, таких как опоры и колонны в строительной отрасли.

Эффективность серого чугуна при гашении вибраций связана в первую очередь с прочностью на сжатие, а также с другими механическими свойствами, что делает его отличным материалом для использования в основаниях машин и корпусов ветряных турбин, а также в других корпусах. Другие конструкции, работа которых вызывает нежелательные вибрации, такие как коленчатые валы, также благоприятствуют использованию серого чугуна.

3. Легкость обработки

Повышенная твердость и прочность на растяжение снижают обрабатываемость.Тем не менее, эти свойства ASTM A48 Class 40 делают его пригодным для обработки зубчатых колес, компонентов автомобильной подвески, роторов дисковых тормозов и гидравлических компонентов.

Хорошая обрабатываемость серого чугуна

означает, что Faircast, Inc. может отливать и обрабатывать нестандартные детали для любых деталей в диапазоне от 1 до 100 фунтов. Наше бесплатное руководство по инструментам 2020 даст вам представление о наших возможностях в этой области.

4. Тепловые свойства серого чугуна

Тепловые свойства связаны с реакцией материалов на изменения их температуры и с тем, как они реагируют на применение тепла.Теплоемкость, теплопроводность и тепловое расширение подпадают под понятие тепловых свойств.

Температура плавления ASTM A48 Class 40 составляет около 1260 °C. Это делает кастинг простым, как и кастинг.

При 53 Вт/(м·К) теплопроводность ASTM A48 класса 40 указывает на то, что твердый материал обладает хорошей способностью передавать тепло путем теплопроводности. Это означает, что материал может быть использован в производстве ряда компонентов двигателя и автомобильных деталей.

Термическое циклирование — это явление, при котором необходимо претерпевать последовательные изменения между более высокими и более низкими температурами. Серый чугун относительно хорошо выдерживает такие условия.

5. Антикоррозионные свойства

Поскольку серый чугун устойчив к окислению, он идеально подходит для всех видов сельскохозяйственного оборудования, например, лемехов, и других практичных предметов, которые должны выдерживать любые погодные условия, например, крышки люков. Серый чугун также широко используется в железнодорожном оборудовании из-за его антикоррозионных свойств.С другой стороны, по той же причине он по-прежнему популярен в производстве посуды.

Сделано в США – Преимущества серого чугуна

В Faircast, Inc. мы гордимся тем, что поддерживаем местную промышленность и что наш литейный цех на 100% отливает продукцию «Сделано в Америке». В сером чугуне у нас есть один из самых универсальных и полезных продуктов с очевидными преимуществами. Если вам нужна цитата или дополнительная информация о том, что мы можем сделать для вас, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Мы свяжемся с вами как можно скорее. Наши котировки для литья по вашим спецификациям также бесплатны.

Краткое введение в чугун

 

Когда кто-то звонит нам и просит основу для каменной столешницы, мы обычно отвечаем по умолчанию: мы рекомендуем что-нибудь из чугуна. Многие из вас спрашивают нас, почему, и мы пытаемся объяснить несколько сложные свойства чугуна по сравнению со сталью.Таким образом, мы подумали, что было бы весело и полезно дать вам краткую историю чугуна, выделив важные детали, которые привели нас к этой прекрасной базе под вашим столом.

Во-первых, что такое чугун? Проще говоря, это композитный материал, состоящий из смеси различных металлических и каменных элементов. Процесс начинается с переплавки чугуна с другими материалами, такими как углерод, железный лом, известняк и кремний. Железная руда очень редко встречается в чистом виде; чугун образуется из железных руд, богатых углеродом и другими веществами, органически встречающимися с железом в природе.Затем материалы нагревают и очищают от примесей, таких как фосфор и сера, которые резко изменяют структуру и полезность готового металла. После того, как правильные пропорции были достигнуты, материал заливают в отливку (форму) и формуют для соответствующего использования. Существует несколько различных типов чугуна, получаемых путем изменения пропорций этих различных металлов, а также изменений в процессах плавки, литья и охлаждения. Наиболее часто используемый тип чугуна известен как серый чугун, в который добавлен графит для увеличения его прочности.Это тип чугуна, который используется для изготовления наших столов.

Есть два основных показателя прочности, о которых мы хотим поговорить в отношении оснований столов из чугуна. Первое, в чем лидирует чугун, известно как прочность на сжатие. Это «способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, направленные на уменьшение размера» (Википедия). Думайте о нагрузке как о столешнице, оказывающей давление непосредственно на верхнюю часть основания стола. Эта прочность на сжатие является причиной того, что чугунные основания столов так хорошо работают с тяжелыми материалами столешницы, такими как цемент и гранит, потому что колонны не сжимаются и не изгибаются, выдерживая большую нагрузку по всей длине конструкции.Стальные колонны, хотя и очень прочные, более склонны к изгибу или изгибу при сжатии вблизи их предела.

Вторая мера прочности известна как предел прочности при растяжении и представляет собой меру «силы, необходимой для того, чтобы натянуть что-то вроде веревки, проволоки или конструкционной балки до точки, где она порвется» (Википедия). Представьте себе деревянные балки в потолке здания. Дерево способно изгибаться и гнуться, не ломаясь, как и сталь в определенной степени, в то время как чугун имеет тенденцию быть очень хрупким по сравнению с ним, что приводит к его растрескиванию или разрушению, когда он превышает предел прочности на растяжение.Таким образом, хотя чугун идеально подходит для основания стола, он не так хорош в качестве строительного материала.

На протяжении всей истории чугун использовался для изготовления самых разных вещей, начиная от оружия и заканчивая кухонной одеждой, пианино, сантехникой и даже архитектурой. Первые свидетельства использования чугуна приходят из Китая в 5 веке до н.э., где из него делали оружие, сельскохозяйственные орудия и для использования в некоторых сооружениях. Использование чугуна в основном ограничивалось небольшими предприятиями в Китае до 15 века, когда мы начинаем видеть, как материал появляется при строительстве западноевропейской артиллерии, такой как пушки.

Благодаря значительным улучшениям в производстве чугуна в конце 1700-х годов, в начале промышленной революции, чугун начал набирать обороты в качестве строительного материала на большей части территории Западной Европы. Чугун был более экономичным и менее трудоемким в производстве, чем кованое железо. Хотя во многих случаях он подходит в качестве замены кованого железа, были случаи, когда неправильная разработка приводила к превышению предела прочности чугуна на растяжение. В 1700-х и 1800-х годах в Англии произошла серия обрушений мостов, и инженеры начали переосмысливать использование чугуна.Самый катастрофический случай произошел, когда мост Тей в Англии обрушился в результате вышедших из строя чугунных проушин, в результате чего погибло 75 человек.

Доступность литого и кованого железа резко изменила способ строительства зданий. Многие небоскребы и здания во время промышленной революции в Европе и Америке были изготовлены из чугуна. Чугунные колонны и опоры можно было сделать намного тоньше, чем каменные здания, для которых требовались толстые колонны и стены для поддержки еще более крупных конструкций.В крупных городах стали появляться массивные небоскребы, склады и фабрики с огромными внутренними помещениями. Однако, начиная с конца 1800-х годов, чугун был почти полностью заменен сталью, которая гораздо лучше подходит для поддержки больших конструкций и которую теперь можно производить гораздо экономичнее, чем в прошлом.

Чугун по-прежнему занимает свое место, хотя, возможно, он не самый лучший для наших зданий и мостов будущего. Многие чугунные проекты все еще стоят, например, историческая пятимильная чугунная сантехника, проложенная в 1664 году, которая до сих пор используется в Версале, Франция; первый в мире чугунный арочный мост, известный просто как Железный мост в Шропшире, Англия, построенный в 1781 году; и акведук Pontcysyllte в Уэльсе, Великобритания, построенный в 1805 году (Википедия).Учитывая, что основание вашего чугунного стола подвергается значительно меньшей нагрузке, чем опоры моста, оно должно прослужить вам несколько жизней!

CI (Чугун) |

Чугун — группа железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода более 2 %. [1] Компоненты сплава влияют на его цвет при изломе: белый чугун имеет примеси карбидов, которые позволяют трещинам проходить насквозь; серый чугун имеет графитовые чешуйки, которые отклоняют проходящую трещину и вызывают бесчисленное количество новых трещин по мере разрушения материала.

Углерод (C) и кремний (Si) являются основными легирующими элементами в количестве от 2,1–4 % масс. и 1–3 % масс. соответственно. Сплавы железа с меньшим содержанием углерода известны как стали. Хотя технически это делает эти базовые сплавы тройными сплавами Fe-C-Si, принцип затвердевания чугуна можно понять из бинарной фазовой диаграммы железо-углерод. Поскольку составы большинства чугунов находятся примерно в точке эвтектики системы железо-углерод, температуры плавления тесно связаны между собой, обычно в диапазоне от 1150 до 1200 °C (от 2100 до 2190 °F), что составляет около 300 °C (572 °F). F) ниже температуры плавления чистого железа.

Чугун имеет тенденцию быть хрупким, за исключением ковких чугунов. Благодаря относительно низкой температуре плавления, хорошей текучести, литейности, отличной обрабатываемости, устойчивости к деформации и износостойкости, чугуны стали конструкционным материалом с широким спектром применения и используются в трубах, машинах и деталях автомобильной промышленности, таких как цилиндры. головки (сокращение использования), блоки цилиндров и картеры коробок передач (сокращение использования). Он устойчив к разрушению и ослаблению при окислении (ржавчине).

Самые ранние артефакты из чугуна датируются V веком до нашей эры и были обнаружены археологами на территории современного Цзянсу в Китае. Чугун использовался в древнем Китае для войны, сельского хозяйства и архитектуры. [2] В 15 веке чугун стал использоваться для артиллерийских работ в Бургундии, Франции и Англии во время Реформации. [3] Первый чугунный мост был построен в 1770-х годах Авраамом Дарби III и известен как Железный мост. Чугун также используется в строительстве зданий.

Производство

Чугун производится путем переплавки чугуна, часто вместе со значительным количеством железного лома, стального лома, известняка, углерода (кокса) и принятия различных мер для удаления нежелательных загрязнителей. Фосфор и сера могут выгореть из расплавленного железа, но при этом выгорает и углерод, который необходимо заменить. В зависимости от применения содержание углерода и кремния регулируется до желаемого уровня, который может составлять от 2 до 3,5% и 1-3% соответственно.Затем в расплав добавляются другие элементы, прежде чем окончательная форма будет получена путем литья. [ ссылка необходима ]

Железо иногда плавят в специальных доменных печах, известных как вагранки, но чаще плавят в электрических индукционных печах или электродуговых печах. [ citation required ] После завершения плавки расплавленный чугун выливается в раздаточный котел или ковш.

Типы
Легирующие элементы

Железоцементит метастабильная диаграмма.

Свойства чугуна изменяются путем добавления различных легирующих элементов или сплавов. После углерода кремний является наиболее важным сплавом, потому что он вытесняет углерод из раствора. Вместо этого углерод образует графит, что приводит к более мягкому железу, уменьшает усадку, снижает прочность и плотность. Сера, если она присутствует, образует сульфид железа, который предотвращает образование графита и увеличивает твердость. Проблема с серой заключается в том, что она делает расплавленный чугун вязким, что приводит к кратковременным дефектам.Чтобы противодействовать воздействию серы, добавляют марганец, потому что они образуют сульфид марганца вместо сульфида железа. Сульфид марганца легче расплава, поэтому он всплывает из расплава в шлак. Количество марганца, необходимое для нейтрализации серы, составляет 1,7 × содержание серы + 0,3%. Если добавить больше этого количества марганца, то образуется карбид марганца, который увеличивает твердость и холодостойкость, за исключением серого чугуна, где до 1% марганца увеличивает прочность и плотность. [4]

Никель

является одним из наиболее распространенных легирующих элементов, поскольку он очищает перлитную и графитовую структуру, повышает ударную вязкость и выравнивает разницу в твердости в зависимости от толщины среза. Хром добавляют в ковш в небольших количествах для уменьшения количества свободного графита, получения отбела и потому, что он является мощным стабилизатором карбида; никель часто добавляют вместе. Вместо 0,5% хрома можно добавить небольшое количество олова. Медь добавляется в ковше или в печи порядка 0.5–2,5%, чтобы уменьшить отбел, очистить графит и повысить текучесть. Молибден добавляется в количестве порядка 0,3–1% для увеличения холода и улучшения структуры графита и перлита; его часто добавляют в сочетании с никелем, медью и хромом для получения высокопрочного железа. Титан добавляют в качестве дегазатора и раскислителя, но он также увеличивает текучесть. В чугун добавляют 0,15–0,5 % ванадия для стабилизации цементита, повышения твердости, повышения износостойкости и теплостойкости. 0,1–0,3% циркония способствует образованию графита, раскислению и повышению текучести. [4]

В расплавы ковкого чугуна добавляют висмут в количестве 0,002–0,01%, чтобы увеличить количество добавляемого кремния. В белый чугун добавляется бор для облегчения производства ковкого железа; он также снижает огрубляющий эффект висмута. [4]

Серый чугун

Серый чугун характеризуется графитовой микроструктурой, из-за которой изломы материала приобретают серый цвет. Это наиболее часто используемый чугун и наиболее широко используемый литой материал в зависимости от веса.Большинство чугунов имеют химический состав: 2,5–4,0% углерода, 1–3% кремния и остальное железо. Серый чугун имеет меньшую прочность на растяжение и ударопрочность, чем сталь, но его прочность на сжатие сравнима с низко- и среднеуглеродистой сталью. Эти механические свойства контролируются размером и морфологией графитовых чешуек, присутствующих в микроструктуре, и могут быть охарактеризованы в соответствии с рекомендациями ASTM. [5]

Белый чугун

Белый чугун имеет белые изломы из-за присутствия цементита.При более низком содержании кремния (графитирующий агент) и более высокой скорости охлаждения углерод в белом чугуне выделяется из расплава в виде метастабильной фазы цементита Fe 3 C, а не графита. Цементит, выделяющийся из расплава, образует относительно крупные частицы, обычно в эвтектической смеси, где другой фазой является аустенит (который при охлаждении может превратиться в мартенсит). Эти эвтектические карбиды слишком велики, чтобы обеспечить дисперсионное твердение (как в некоторых сталях, где выделения цементита могут ингибировать пластическую деформацию, препятствуя движению дислокаций через ферритовую матрицу).Скорее, они повышают объемную твердость чугуна просто благодаря своей очень высокой твердости и значительной объемной доле, так что объемную твердость можно приблизительно определить по правилу смесей. В любом случае, они предлагают жесткость за счет жесткости. Поскольку карбид составляет большую часть материала, белый чугун можно с полным основанием отнести к кермету. Белый чугун слишком хрупок для использования во многих конструкционных компонентах, но благодаря хорошей твердости и стойкости к истиранию и относительно низкой стоимости он находит применение в таких областях, как изнашиваемые поверхности (крыльчатка и улитка) шламовых насосов, вкладыши корпуса и подъемные стержни в шарах. мельницы и мельницы самоизмельчения, шары и кольца в угольных измельчителях, а также зубья ковша обратной лопаты (хотя для этого применения чаще используется литая мартенситная сталь со средним содержанием углерода).

Трудно достаточно быстро охладить толстые отливки, чтобы полностью затвердеть расплав в виде белого чугуна. Однако можно использовать быстрое охлаждение для затвердевания оболочки из белого чугуна, после чего остаток охлаждается медленнее, образуя ядро ​​из серого чугуна. Полученная отливка, называемая охлажденной отливкой , обладает преимуществами твердой поверхности и несколько более жесткой внутренней части.

Сплавы белого чугуна с высоким содержанием хрома позволяют отливать в песчаные формы массивные отливки (например, рабочее колесо весом 10 тонн), т.е.е., не требуется высокая скорость охлаждения, а также обеспечивается впечатляющая стойкость к истиранию. [ citation required ] Эти сплавы с высоким содержанием хрома приписывают свою превосходную твердость присутствию карбидов хрома. Основной формой этих карбидов являются эвтектические или первичные карбиды M 7 C 3 , где «M» представляет собой железо или хром и может варьироваться в зависимости от состава сплава. Эвтектические карбиды формируются в виде пучков полых гексагональных стержней и растут перпендикулярно гексагональной плоскости основания.Твердость этих карбидов находится в пределах 1500-1800HV [6]

Ковкий чугун
Основная статья: Ковкое железо

Ковкий чугун представляет собой отливку из белого чугуна, которая затем подвергается термообработке при температуре около 900 °C (1 650 °F). Графит в этом случае выделяется гораздо медленнее, так что поверхностное натяжение успевает сформировать из него сфероидальные частицы, а не чешуйки. Из-за меньшего соотношения сторон сфероиды относительно короткие и находятся далеко друг от друга, а также имеют меньшее поперечное сечение по отношению к распространяющейся трещине или фонону.Кроме того, они имеют тупые границы, в отличие от чешуек, что облегчает проблемы с концентрацией напряжений, с которыми сталкивается серый чугун. В целом свойства ковкого чугуна больше похожи на свойства мягкой стали. Существует ограничение на то, насколько большая деталь может быть отлита из ковкого чугуна, поскольку она изготавливается из белого чугуна.

Ковкий чугун
Основная статья: Ковкий чугун

Более поздней разработкой является с шаровидным графитом или из ковкого чугуна . Небольшие количества магния или церия, добавленные к этим сплавам, замедляют рост графитовых отложений, связываясь с краями графитовых плоскостей.Наряду с тщательным контролем других элементов и времени это позволяет углероду отделяться в виде сфероидальных частиц по мере затвердевания материала. Свойства аналогичны ковкому чугуну, но детали можно отливать с большим сечением.

Таблица сравнительных качеств чугунов
Имя Номинальный состав [% по массе] Форма и состояние Предел текучести [тыс.фунтов/кв.дюйм (смещение 0,2%)] Прочность на растяжение [ksi] Удлинение [% (в 2 дюймах)] Твердость [шкала Бринелля] Использование
Серый чугун (ASTM A48) С 3.4, Si 1,8, Mn 0,5 Отливка 50 0,5 260 Блоки цилиндров двигателей, маховики, картеры коробок передач, станочные базы
Белый чугун С 3,4, Si 0,7, Mn 0,6 Литой (как литой) 25 0 450 Несущие поверхности
Ковкий чугун (ASTM A47) С 2,5, Si 1,0, Mn 0,55 Литой (отожженный) 33 52 12 130 Подшипники полуосей, опорные колеса, автомобильные коленчатые валы
Чугун с шаровидным графитом или шаровидным графитом С 3.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *