Виды и свойства чугуна таблица 4: Контроль структуры и свойств металла

Содержание

Свойства и виды чугуна

Чугунами называются железоуглеродистые сплавы, которые имеют не больше 2% содержания углерода, и затвердевают с образование эвтектики. Чугуны имеют низкую пластичность, что собственно и отличает их от стали. Однако такие преимущества как высокие литейные свойства, дешевизна и прочность, чугуны получили широкое применение в области машиностроения. Выплавка чугунов происходит в электропечах, вангарках и доменных печах, чугуны которые выплавляются в доменных печах, могут быть: передельными, литейными, специальными, так называемые ферросплавы. Для дальнейшей выплавки стали и чугуна, используют передельные и специальные чугуны. Литейные чугуны переплавляются в литейных печах. Из всех выплавляемых чугунов, 20 % используют для изготовления чугунных отливок.

Все сплавы железа, которые содержат более 2,14% углерода, относятся к чугунам. Обычно такие сплавы имеют в составе кремень, немного марганца, фосфор, серу, а так же могут присутствовать и другие элементы, для придания определенных свойств материалу. Такими легирующими элементами могут выступать хром, магний, никель и другие. В зависимости от того, какую структуру имеет чугун, они подразделяются на серые и белые. Разница заключается в следующем: углерод белого чугуна связан химическим соединением в карбид железа Fe3C – цементит, а в сером чугуне, углерод находится в свободном состоянии и имеет вид графита. Серые чугуны прекрасно поддаются механической обработке, а белые в свою очередь имеют высокую твердость, его невозможно обработать режущим инструментом. Именно по этой причине, белые чугуны крайне редко используются с целью изготовления изделия, они используются как полупродукт, чтобы получить из них, ковкий чугун. Состав и скорость охлаждения, влияет на получение серого и белого чугунов.

Структура влияет на прочность, бывают чугуны ковкие и высокопрочные. В свою очередь по степени легирования, бывают: простые, низколегированные, среднелегированные, а так же высоколегированные. Наиболее широкое применение имеют простые, а так же серые низколегированные литейные чугуны.

Чугун – это материал, широко распространенный как материал конструкционный. Очень часто применяется в машиностроении, металлургии и других промышленных отраслях, так как имеет ряд преимуществ перед другими отраслями, за счет хороших литейных качеств и невысокой стоимости. А изделия из него – износостойки, прочны и менее чувствительны, чем сталь. Главнейший процесс, который формирует структуру чугуна – процесс графитизации, то есть выделение углерода в структурно-свободном виде. Самое графитизирующее действие на чугун оказывает углерод и кремний, самое меньшее – медь и кобальт. Отбеливающее действие на чугун оказывает сера, олово и ванадий. Именно по этой причине, в чугунных отливках всегда содержится большое количество кремния.

80% общего производства, составляют чугунные отливки серого чугуна с пластинчатым графитом, с большим количеством внутренних концентратов напряжений, имеющих вид пластин, что делает чугун малочувствительным ко всем внешним концентраторам напряжения, таким как: царапины, надрезы, сечения чугунных отливок, неровности на поверхности и иные неровности.

Так как строение чугуна зависит не только от его состава. Но также от условий литья и плавки, но условия влияют и на его механические свойства. Уменьшение графита и увеличение свойств перлита приводят к повышению прочности, а так же твердости при заданном химическом составе.

Удельный вес чугуна, его свойства, виды, а также таблица значений

     Чугун представляет собой сплав углерода с железом, а также другими дополнительными элементами. Содержание углерода в чугуне не должны быть ниже 2,14 процентов. Чугун отличный материал для изготовления деталей литейного типа и использования при малых динамических нагрузках и невысоких напряжениях.

     По сравнению со сталью, чугун отличается небольшой стоимостью и отличными литейными свойствами. Он также хорошо обрабатывается, чем большая часть сталей, однако, плохо сваривается и обладает меньшей прочностью, пластичностью и жесткостью.

Таблица удельного веса чугуна

    Так как, чугун является сложным материалом, рассчитать его удельный вес в полевых условиях самостоятельно не представляется возможным. Эти вычисления проводят в специальных химических лабораториях. Однако, при этом его средний удельный вес известен. Этот параметр составляет: для серого чугуна от 6,6 до 7,8 г/см3, для белого от 7,0 до 7,8 г/см3.

     Для упрощения подсчетов ниже представлена таблица с значениями таких параметров, как вес чугуна, удельный вес чугуна, а также эти значения в зависимости от единиц исчисления.

Удельный вес и вес 1 м3 чугуна в зависимости от единиц измерения
МатериалУдельный вес (г/см3)Вес 1 м3 (кг)
Чугун белого типаОт 7 до 7,8От 7000 до 7800
Чугун серого типаОт 6,6 до 7,8От 6600 до 7800

Свойства чугуна

     Содержание углерода в составе придает сплаву повышенной твердости, снижая при этом вязкость и пластичность. Углерод может применятся двух типов: графита и цементита. Чугуны содержат примеси постоянного типа, такие как марганец, кремний, фосфор и сера, а также, редко, элементы легирующего типа, такие как никель, алюминий, хром, ванадий и другие.

     Температура плавления чугуна составляет от 1150 до 1200 градусов Цельсия, что является на 300 градусов Цельсия ниже чем у железа чистого типа.

Виды чугуна

     В зависимости от количества цементита и формы графита различают четыре вида чугуна:

  • Белый чугун. Углерод в составе этого вида находится в состоянии связанного типа. Этот чугун обладает светлыми тоннами благодаря светлому цементиту в составе. Этот вип подразделяется на эвтектичексие, в составе 4,3 процента углерода и заэвтектические, в составе от 4,3 до 6,67 процентов углерода. Данный вид применяется для изготовления путем обжига ковких чугунов.
  • Серый чугун. Этот вид представляет собой сплав от 1,2 до 3,5 процентов кремния, остальное — железо и углерод, а также различные примеси серы, марганца и фосфора. Практически весь кислород в сером чугуне находится в состоянии пластинчатой формы. Обладает ярко выраженным серым цветом.
  • Ковкий чугун. Данный вид получается благодаря дополнительному обжигу белого чугуна, в результате образуется графит хлопьевидного типа. Для металлической основы служат перлит и феррит. Название данный вид получил благодаря повышенным характеристикам вязкости и пластичности, а также повышенной прочности и большим сопротивлением к ударам. Из этого випа изготавливаются детали сложного типа, такие как: тормозные колодки, угольник, тройники и картеры для заднего моста автомобилей.
  • Высокопрочный чугун. В состав этого вида входит графит шаровидного типа, образованный в процессе кристаллизации. Этот вид графита не так сильно ослабляет основу из металла и не концентрирует напряжение.
  • Физические и химические свойства чугуна: хрупкость, плотность


    Общее описание

    Чугунные сплавы, как и стальные, состоят из железа и углерода. Функция углерода, в данном случае, заключается в придании металлу твердости и прочности. Но в отличие от стали, содержащей не более 2% углерода, чугунные сплавы им более насыщены. Максимальное содержание углерода в чугуне может достигать 6%. Но на практике используются соединения, содержащие 3%-3,5% этого вещества.

    Благодаря насыщению углеродом этот сплав обретает высокую прочность и твердость. Но эти же качества придают чугуну хрупкость. Чугунные изделия не выдерживают ударных нагрузок. При ударах они трескаются. Поэтому этот металл не поддается никаким видам обработки, кроме литья. Все изделия, включая детали для машин, посуду и предметы интерьера, отливаются.

    Этимология [ править | править код ]

    В русском языке слово чугун имеет тюркское происхождение, в тюркских же языках термин, вероятно, от кит. трад. 鑄 , пиньинь: zhù

    , палл.:
    чжу
    , буквально: «лить; отливать (металл)» и кит. трад. 工 , пиньинь:
    gōng
    , палл.:
    гун
    , буквально: «дело» [1] . Это связано с тем, что чугун представлял собой железный сплав низкой плавки. В финском языке чугун обозначается словом
    Valurauta
    , которое имеет два корня и переводится как литое железо (
    rauta
    ).

    Виды сплавов

    Углерод в чугунах может содержаться в двух видах:

    • в виде цементита – химического соединения;
    • в виде графита – природного минерала, являющегося аналогом углерода.

    Цементит придает сплаву белый цвет, а графит – серый. За счет такой особенности выделяют две разновидности чугунов – белый и серый. Серый чугун содержит крупные включения графита, которые значительно повышают его хрупкость.

    Применение белой разновидности очень ограничено. Из-за чрезмерной твердости и хрупкости он плохо поддается резке. Поэтому чаще всего его используют для создания поверхностного слоя, требующего повышенной твердости. Также из белого чугунного соединения отливают шары, предназначенные для перемалывания промышленного сырья.

    Графит добавляет материалу пластичности. Но серая разновидность содержит больше вредных примесей в виде серы и фосфора, от которых не удается избавиться в процессе производства.

    С целью повышения пластичности чугуна и снижения его хрупкости в сплавы добавляют магний и церий. С помощью эти веществ удается изменить форму графита и, соответственно, устранить хрупкость металла. В результате производители получают высокопрочный чугун, качество которого не уступает стали.

    Также современные методы производства позволяют получить ковкий чугун и легированный. Название первой модификации не указывает на возможность обработки металла методом ковки. Оно лишь указывает на высокую прочность, пластичность и вязкость сплава.

    МО: Ф, Ф-П, П

    МО + Г

    Чугун СЧ10 — ферритный;

    СЧ15, СЧ20 — ферритно-перлитные чугуны,

    начиная с СЧ25 — перлитные чугуны.

    СЧ18, СЧ21 и СЧ24 – по требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки

    В ферритных чугунах (чугунах с ферритной металлической основой) нет углерода, связанного в Fe3C.

    В перлитных — 0,8 % углерода связано в цементит.

    При одинаковой металлической основе механические свойства чугунов возрастают от серого к высокопрочному.

    Структура состоит из металлической основы с графитом пластинчатой формы, вкрапленным в эту основу. Весь углерод или большая часть находится в свободном состоянии в виде графита, а в связанном состоянии находится не более 0,8 %

    углерода.

    Серый чугун маркируется буквами :

    С — серый и Ч — чугун (ГОСТ 1412-70). После букв следуют цифры. Первые цифры указывают среднюю величину предела прочности при растяжении, а вторые — среднюю величину предела прочности при растяжении на изгиб.

    Маркировка


    СЧ25 – σв=250 МПа.
    В основу стандартизации чугуна заложен принцип регламентирования минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении σв В соответствии с этим принципом обозначение марки чугуна содержит минимально допустимое значение σв определенного в стандартной пробной литой заготовке. Механические свойства серого чугуна регламентируются ГОСТ 1412-85.

    Согласно ГОСТ 1412-85 серый чугун маркируют буквами «С» — серый и «Ч» — чугун.

    Число после буквенного обозначения показывает среднее значение предела прочности чугуна при растяжении.

    Маркируют серые чугуны буквами СЧ и числом, обозначающем временное сопротивление sв в кгс/мм2 (в десятых долях МН/м2).

    Обозначения марок чугуна отражают его предел прочности при растяжении и изгибе.

    Например, СЧ 20 — чугун серый, предел прочности при растяжении 200 МПа.

    Например, чугун марки СЧ 18—36 обозначает серый чугун с пределом прочности на растяжение 18 кг/мм2и пределом прочности на изгиб 36 кг/мм2.

    Свойства

    –Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической матрицы, формы и размеров графитовых включений. Свойства металлической матрицы чугунов близки к свойствам стали.

    Механические свойства серых чугунов зависят от свойств металлической основы и, главным образом, от количества, формы и размеров графитных включений. Перлитная основа обеспечивает наибольшие значения показателей прочности и износостойкости.

    + —Преимущества серого чугуна:

    1.обладают высокими литейными качествами (жидкотекучесть, малая усадка, незначительный пригар металла к форме и др.),

    3. включения графита делают стружку ломкой,

    4.позволяя легко обрабатывать чугун резанием;

    5. сопротивляются износу

    6. благодаря смазывающему действию графита чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами;

    7. хорошо гасит вибрации и резонансные колебания.

    -однако из-за низких прочности и пластических свойств в основном используются для неответственных деталей.

    Для деталей из серого чугун характерны малая чувствительность к влиянию внешних концентраторов напряжений при циклических нагружениях и более высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей (в 2—4 раза выше, чем у стали). Важная конструкционная особенность серого чугун — более высокое, чем у стали, отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение. Наличие графита улучшает условия смазки при трении, что повышает антифрикционные свойства чугуна. Свойства серого чугун зависят от структуры металлической основы, формы, величины, количества и характера распределения включений графита. Перлитный серый чугун имеет высокие прочностные свойства и применяется для цилиндров, втулок и др. нагруженных деталей двигателей, станин и т.д. Для менее ответственных деталей используют серый чугун с ферритно-перлитной металлической основой.

    Применение –

    На долю серого чугуна с пластинчатым графитом приходится около 80 % общего производства чугунных отливок.

    Учитывая малое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать этот материал для деталей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам. Т.е. используется для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках.

    Это разнообразные (до 100 т) отливки сложной формы, к которым не предъявляются жесткие требования по габаритам и массе.

    В станкостроении это – базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, направляющие; станины станков, столы и верхние салазки, колонки, каретки и др.

    в автостроении — блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления. из ферритно-перлитных чугунов делают картеры, крышки, тормозные барабаны и др., а из перлитных чугунов — блоки цилиндров, гильзы, маховики и др детали работающие при сравнительно высоких нагрузках или тяжелых условиях износа.

    в строительстве серый чугун применяют, главным образом, для изготовления деталей, работающих при сжатии (башмаков, колонн), а также санитарно-технических деталей (отопительных радиаторов, труб).

    Значительное количество чугуна расходуется для изготовления тюбингов, из которых сооружается туннель метрополитена.

    Из серого чугуна, содержащего фосфор (0,5 %), изготавливают архитектурно-художественные изделия.

    __________________________________________________________________

    Ковкий чугунГОСТ 1215-79

    Название

    – ковкий чугун или условное название мягкого и вязкого чугуна. Получил название за счет пластических свойств хлопьевидной формы графита.

    Химический состав —

    содержат: углерода –
    2,4…3,0 %
    , кремния –
    0,8…1,4 %
    , марганца –
    0,3…1,0 %
    , фосфора – до
    0,2 %
    , серы – до
    0,1 %
    .

    Получение

    Производство ковких чугунов делится на две основные операции:

    1) выплавка белого доэвтектического чугуна определенного состава и заливка его в соответствующие формы. Отливки получают плотные, сложной формы и имеющие высокие литейные свойства.

    2) приведение отливки из твердого, хрупкого состояния (белого чугуна) в мягкое, ковкое состояние с помощью последующего графитизирующего отжига(томления). В результате чего цементит, содержащийся в белом чугуне, распадается на углерод отжига и железо, а образующийся графит приобретает форму хлопьев.

    Форма графита —

    хлопьевидная или рыхлые шарики. Это особая форма графита в виде звездчатых, хлопьевидных включений (так называемый углерод отжига).

    У ковких чугунов округлая форма графита мало ослабляет связь между зернами металлической основы. Поэтому такие чугуны имеют более высокие механические свойства по сравнению с серыми чугунами.

    Структура

    –графит и металлическая основа: Ф –ферритная Ф-П –феррито-перлитная и П – перлитная.

    Металлическая основа ковкого чугуна в зависимости от типа термообработки может быть ферритной, ферритно-перлитной и перлитной.

    Наиболее высокими свойствами обладает ковкий чугун, имеющий матрицу со структурой зернистого перлита; им можно заменять литую или кованую сталь.

    Маркировка

    Химический состав и механические свойства ковкого чугуна (табл. 105) регламентированы ГОСТ 1215—59 по маркам, имеющим буквенно-цифровые обозначения. При этом первые цифры означают предел прочности на разрыв, а вторые — относительное удлинение.

    Ковкие чугуны маркируют буквами «К» — ковкий, «Ч» _ Чугун и цифрами. Первая группа цифр показывает предел прочности чугуна при растяжении, вторая — относительное его удлинение при разрыве.

    Например, КЧ 33-8 означает:

    КЧ-ковкий чугун

    33 —с пределом прочности при растяжении 33 кг/мм2 (330 МПа)

    8 —и относительным удлинением при разрыве 8 %.

    Например, марка КЧ 35—10 означает: ковкий чугун с пределом прочности на растяжение 35 кг/мм2и относительным удлинением 10%.

    Таблица 105. Механические свойства ковкого чугуна

    Различают 7 (9) марок ковкого чугуна:

    три с ферритной (КЧ 30 – 6, КЧ33—8, КЧ35—10, КЧ37—12)

    и пять с перлитной (КЧ45—7, КЧ50—5, КЧ55—4, КЧ60—3, КЧ65—3, КЧ70—2, КЧ80—1.) основой (ГОСТ 1215).

    Ковкий чугун по микроструктуре может быть ферритным и перлитным.

    Ферритный ковкий чугун отличается умеренной прочностью и большой или умеренной вязкостью (марки:КЧ 37—12, КЧ 35—10, КЧ 33—8, КЧ 30—6).

    Перлитный ковкий чугун обладает высокой прочностью и умеренной и малой вязкостью (ГОСТ 1215—59; марки КЧ 45—6, КЧ 50—4 и др.).

    Свойства

    –Механические свойства ковкого чугун определяются структурой металлической основы, количеством и степенью компактности включений графита.

    +Ковкие чугуны имеют достаточно высокую:

    — прочность,

    — пластичность,

    — сопротивляемость ударным нагрузкам

    — и износостойкость в сочетании с хорошей обрабатываемостью.

    — обладает лучшей демпфирующей способностью, чем сталь, и меньшей чувствительностью к надрезам,

    — удовлетворительно работает при низких температурах.

    По сравнению с серыми чугунами они являются более прочными и более пластичными.

    — Ковкий чугун имеет несколько худшие литейные свойства, чем серый чугун (меньшая жидкотекучесть, большая объемная усадка и др.), и по своим механическим свойствам занимает промежуточное положение между серым чугуном и литой сталью.

    Ковкий ферритный чугун характеризуется высокой пластичностью (d = 10…12 %) и относительно низкой прочностью (sв = 370…300 МПа).

    Ковкие чугуны с перлитной металлической основой обладают высокими твердостью (235…305 НВ) и прочностью (sв = 650…800 МПа) в сочетании с небольшой пластичностью (d = 3,0…1,5 %).

    Ферритный ковкий чугун хорошо поддается запрессовке, расчеканке и легко заполняет зазоры, имеет хорошую обрабатываемость резцом и может широко применяться вместо стали для изготовления неответственных деталей.

    Перлитный ковкий чугун может применяться как заменитель бронзы в узлах трения.

    Наиболее высокими свойствами обладает ковкий чугун, имеющий матрицу со структурой зернистого перлита; им можно заменять литую или кованую сталь. В тех случаях, когда требуется повышенная пластичность, применяют ферритный ковкий чугун.

    Применение:

    Ковкие чугуны, обладая высокими пластическими свойствами, находят применение при изготовлении разнообразных тонкостенных (до 50 мм) деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, — фланцы, муфты, картеры, ступицы и др.

    КЧ используют для изготовления мелких и средних тонкостенных отливок ответственного назначения, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок (детали приводных механизмов, коробок передач, тормозных колодок, шестерен, ступиц и т. п.).

    Масса этих деталей — от нескольких граммов до нескольких тонн.

    Свойства ковких чугунов близки к свойствам высокопрочных чугунов. Из них изготавливают ответственные литые детали, работающие при динамических нагрузках (втулки, муфты, тормозные колодки, ступицы и т.п.).

    Из ферритных чугунов изготавливают картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы, хомутики, муфты, фланцы.

    Из перлитных чугунов, характеризующихся высокой прочностью, достаточной пластичностью, изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, тормозные колодки.

    ТО.Для повышения твердости, износостойкости и прочности изделий из ковкого чугуна иногда применяют нормализацию или закалку. Закалка с последующим высоким отпуском позволяет получить структуру зернистого перлита.

    Применяются в автомобильном, сельскохозяйственном, текстильном машиностроении, в судо- вагоно- и котлостроении.

    Недостаткиковкого чугуна:

    · малоперспективный материал из-за сложности технологии получения отливки,

    · длительность производственного цикла изготовления деталей,

    · графитизирующий отжиг чугуна длится от 24 до 60 часов,

    · ограничение толщины стенок отливок (до 50 мм).

    _____________________________________________________________________

    Высокопрочный чугун–(ГОСТ 7293)

    Название

    – получил из-за max прочностных характеристик.

    Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугуна.

    Химический состав —

    Высокопрочные чугуны содержат: углерода –
    3,2…3,8 %,
    кремния –
    1,9…2,6 %
    , марганца –
    0,6…0,8 %
    , фосфора – до
    0,12 %
    , серы – до
    0,3 %
    .

    Рекомендуемый химический состав высокопрочного чугуна (2,7…3,7 % С; 0,5…3,8 % Si) выбирается в зависимости от толщины стенок отливки (чем тоньше стенка, тем больше углерода и кремния).

    Получение

    — Получают высокопрочные чугуны из серых чугунов в результате модифицирования.

    Графит приобретает форму шара за счет модифицирования жидкими присадками:

    — 0,1…0,5 % магния от массы обрабатываемой порции чугуна,

    Так как модифицирование чугунов чистым магнием сопровождается сильным пироэффектом , чистый магний заменяют лигатурами(сплав магния и никеля)

    — 0,2…0,3 % церия,

    — иттрия, Са, Се и другими редкоземельными металлами (РЗМ).

    При этом перед вводом модификаторов необходимо снизить содержание серы до 0,02…0,03 %.

    Форма графита —

    шаровидный графит.

    Структура

    — состоит из металлической основы (феррит, феррит-перлит и перлит) и включений графита шаровидной формы.

    · ферритная (ВЧ 35, ВЧ40),

    · феррито-перлитная (ВЧ 45)

    · и перлитная (ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ 100) металлическая основа.

    Маркировка

    Химический состав и свойства высокопрочных чугунов регламентируются ГОСТ 7293-85 и маркируются буквами «В» — высокопрочный, «Ч» — чугун и числом, обозначающим среднее значение предела прочности чугуна при растяжении.

    Например, ВЧ 100 — высокопрочный чугун, предел прочности при растяжении 1000 МПа (или 100 кг/мм2).

    Для высокопрочного и ковкого чугун цифры определяют предел прочности при растяжении (в кгс/мм2) и относительное удлинение (в %), например ВЧ60-2.

    Обозначаются индексом ВЧ (высокопрочный чугун) и числом, которое показывает значение предела прочности, умноженное на ВЧ 100.

    Маркируют чугуны буквами ВЧ и числом, обозначающим sвв кгс/мм2.

    ВЧ60 σв=600 МПа

    ВЧ120-2 σв=1200 МПа, δ=2 % (2 версия маркировки по предыдущему ГОСТу)

    Свойства —

    по сравнению с серыми чугунами, механические свойства повышаются, это вызвано отсутствием неравномерности в распределении напряжений из-за шаровидной формы графита.

    Таблица 107. Механические свойства высокопрочного чугуна

    Ферритные чугуны имеют s0,2 = 220…310 МПа, d = 22…10 %, 140…225 НВ,

    перлитные —s0,2 = 370…700 МПа, d = 7…2 % и 153…360 НВ.

    Чугуны с перлитной металлической основой имеют высокие показатели прочности при меньшем значении пластичности. Соотношение пластичности и прочности ферритных чугунов — обратное.

    Высокопрочные чугуны обладают высоким пределом текучести,s-1 = 300…420 МПа, что выше предела текучести стальных отливок.

    Также характерна достаточно высокая ударная вязкость и усталостная прочность,sт = 230…250 МПа, при перлитной основе.

    Эти чугуны обладают высокой жидкотекучестью, линейная усадка – около 1%. Литейные напряжения в отливках несколько выше, чем для серого чугуна. Из-за высокого модуля упругости достаточно высокая обрабатываемость резанием. Обладают удовлетворительной свариваемостью.

    Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугун с чисто перлитной или бейнитной структурой, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей.

    При чисто ферритной матрице (в литом или термообработанном состоянии) обеспечивается повышенный уровень пластичности. Высокопрочный чугун обладает хорошими литейными и технологическими свойствами (жидкотекучесть, линейная усадка, обрабатываемость резанием), но по значению сосредоточенной объёмной усадки приближается к стали.

    Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей (коленчатые валы двигателей, компрессоров и т.д.), а также деталей из ковкого или обычного серого чугун.

    Высокопрочные чугун, имеющие включения т. н. вермикулярного графита (при рассмотрении в оптическом микроскопе — утолщённые изогнутые пластины со скруглёнными краями), по свойствам занимают промежуточное положение между чугун с шаровидным и чугун с пластинчатым графитом. Этот чугун обладает хорошими технологическими свойствами при небольшой объёмной усадке и высокой теплопроводностью (почти такой же, как у серого чугун). Чугун с вермикулярным графитом применяется в дизелестроении и других областях машиностроения.

    Применение.

    — Обладают хорошими литейными и потребительскими свойствами (обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокая износостойкость и др.) свойствами. Они используются для массивных отливок взамен стальных литых и кованых деталей — цилиндры, шестерни, коленчатые и распределительные валы и др. Оборудование прокатных станов ( в том числе валки до 12 т), кузнечно-прессовое оборудование(траверсы, шаботы ковочных молотов) энергетическое оборудование (корпуса паровых турбин, лопатки направляющего аппарата, коленчатые валы, поршни и др.).

    Для повышения механических свойств (пластичности и вязкости) и снятия внутренних напряжений отливки подвергают термической обработке (отжигу, нормализации, закалке и отпуску). Рекомендуется подвергать чугунные изделия объемной закалке.

    Антифрикционные чугуны –ГОСТ 1585

    Основные служебные свойства подшипникового материала – антифрикционность и сопротивление усталости. Антифрикционность – способность материала обеспечивать низкий коэффициент трения скольжения и тем самым низкие потери на трение и малую скорость изнашивания сопряженной детали – стального или чугунного вала (см. 1 лекцию и служебные свойства сплавов).

    И еще основное требование: обладать неоднородной структурой, улучшающей подвод масла к вращающемуся валу, прочностью на сжатие и на истирание и достаточной твердостью.

    Рис. Антифрикционный сплав 1 типа. Баббит.

    Ни один из многочисленных материалов, применяемых в настоящее время в качестве антифрикционных, не удовлетворяет полностью всем предъявляемым требованиям.

    Металлические материалы по своей структуре подразделяются на 2 типа сплавов:

    1) Сплавы с мягкой матрицей и твердыми включениями;

    2) Сплавы с твердой матрицей и мягкими включениями.

    К сплавам 1 типа относят баббиты и сплавы на основе меди – бронзы и латуни

    К сплавам 2 типа относятся свинцовистая бронза БрС30 и алюминиевые сплавы с оловом А09-2 (9% Sn и 2% Cu).

    К сплавам 2 типа относятся также серые чугуны, роль мягкой составляющей в которых выполняют включения графита.

    Твердая матрица –металлическая основа 3 типов — Ф, Ф-П и П.

    Мягкие включения —графит,повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна вследствие собственного смазочного действия

    .

    Графитовые включения образуют каналы, удерживающие смазку и улучшающие условия смазки при трении. Графит сам хорошо впитывает в себя смазочное масло.

    Графитовые включения образуют каналы, в которых удерживается смазка.

    В случае сухого или полусухого трения графит сам играет роль смазки.

    В антифрикционных серых чугунах допускается до 15% феррит, остальное перлит; только для подшипников, работающих при повышенных давлениях.

    Качество антифрикционного подшипникового чугуна может быть повышено за счет введения небольших количеств Ni = 0,3…0,4%, Cr = 0,2….0,35%.

    Это достигается путем добавки в шихту природно-легированных чугунов. Повышенным содержанием меди улучшают свойства антифрикционного чугуна.

    АКЧ получают путем нормализации ферритного КЧ. Перлит в АКЧ должен быть пластинчатым.

    Название

    –антифрикционный — служебное свойство
    подшипникового материала.
    ГОСТ – 1585 -85.

    В состав ГОСТа включены три основных типа чугуна: серый (с пластинчатым графитом), высокопрочный (с шаровидным графитом), ковкий (углерод отжига).

    В зарубежных странах нет стандарта, объединяющего марки антифрикционных чугунов.

    Химический состав

    Например,

    АЧС-1 : C3,2-3,6%; Si 1,3-2,2%; Mn 0,6-1,2%; Sсера до 0,12%. P 0,15-0,4%; Cr 0,2-0,5%; Cu 0,8-1,6%;

    АЧВ-1: C 2,8-3,5%; Si 1,8-2,7%; Mn 0,6-1,2%; Sдо 0,03%. P до 0,2%; Cu до 0,7%; Mg 0,03-0,08%;

    Получение

    1. получают путем добавок в серый чугун легирующих элементов:Cr, Ni, Ti, Cu, Sb, Pb, Al, Mn, Mg. ГОСТ 1585-85.

    2. или термической обработкой белого чугуна.

    Антифрикционные свойства

    –Хорошие антифрикционные свойства чугуна достигаются за счет:

    1. получения структуры с определенным соотношением перлита и феррита в основе, а также количеством и формой графита.

    2. Микролегирование чугуна легирующими элементами

    Основным критерием для оценки антифрикционного чугуна принята микроструктура и твердость, а для некоторых марок чугуна также и содержание легирующих элементов.

    Антифрикционные чугуны обеспечивают низкое трение в местах контакта деталей друг с другом.

    Этот чугун отличается малым коэффициентом трения и поэтому находит широкое применение для изготовления различных трущихся деталей в машинах и механизмах (втулки, подшипники и др.).

    Также для чугунов характерны свойства:

    1. высокая износостойкость,

    2. хорошие литейные свойства,

    3. и относительно низкая стоимость.

    СтруктураГрафит + МО

    Особенности производства ковкого чугуна

    Изготовление чугуна КЧ обладает рядом тонкостей, которые обусловлены литьевыми характеристиками и другими свойствами.

    Производство ковкого чугуна

    Чугун марки БЧ, являющийся основной производства ковкого, обладает не очень хорошими литьевыми параметрами. В, частности, он обладает пониженной жидкотекучестью, большим размером усадки во время остывания, и он склонен к формированию различных литейных дефектов. Эти является причиной того, что при производстве необходимо перегревать металл и принимать меры по борьбе с дефектами литья. Изготовление ковкого чугуна может выполняться с обязательным учетом усадки и изменения размеров заготовок во время томления. Максимальную усадку, имеют тонкие заготовки, минимальную, толстые. Операция томления выполняется при 1350 – 1450 градусов Цельсия.

    Отжиг (томление) это базовый этап при производстве чугуна КЧ. Его производят в отдельных цехах, называемых томительными. Заготовки размещают в горшках, выполненных из стали или чугунных сплавов разных марок, для томления. В горшок может быть уложено до 300 отливок исходя из того, что до 1 500 кг должно приходиться на один кубометр.

    Ковкий чугун получает наибольшую прочность в горшках, произведенных из белого чугуна с добавками хрома и минимальным количеством фосфора. Расход горшков измеряют по весу, он может составлять от 4 до 15 % веса заготовок. Именно поэтому увеличение их стойкости играет большую роль в формировании стоимости готового ковкого чугуна.

    Во избежание коробления готовых отливок укладка заготовок в горшки должна выполняться с особой тщательностью. Их укладывают максимально плотно, для повышения эффекта заготовки пересыпают песком или рудой. Эти материалы предохраняют заготовки от деформации и лишнего окисления.

    Для производства ковкого чугуна применяют электрические печи. Это вызвано тем, что в процессе томления должна быть возможность регулировки температуры, резкий подъем на время нагрева и быстрое понижения на стадии его графитизации. Кроме того, не будет лишним, и возможность регулировки воздушной смеси в печи.

    Большая часть печей, которая используется для получения ковкого чугуна – муфельные. То есть продукты сгорания топлива не вступают в контакт с горшками, в которых уложены заготовки.

    Отливки, полученные из ковкого чугуна несколько раз проходят через операцию очистки, а после отжига удалению питателей и правке. Первая чистка проводится для удаления остатков формовочных смесей. Для чистки применяют пескоструйное оборудование или специальные галтовочные барабаны. Удаление остатков питателей происходят на наждаках.

    Читать также: Виды коррозии металлов и сплавов

    Дефекты ковкого чугуна

    Самыми часто встречающимися дефектами ковкого чугуна можно назвать следующие:

    • усадочные раковины;
    • недолив;
    • трещины и пр.

    Часть дефектов не может быть исправлена дальнейшей термической обработкой. Следует отметить, то, что изготовление ковкого чугуна требует строго соблюдения всех требований ГОСТ, технологических правил и регламентов. Только в этом случае можно говорить о получении качественного ковкого чугуна, которым допустимо заменять другие, дорогие материала – стали, цветные металлы.

    Чугуны, классификация чугунов, свойства

    Чугун – сплав железа с углеродом, в котором углерода больше 2.14%.

    Рис. 11. Классификация чугунов

    Белый и серый чугун. Серый и белый чугуны резко различаются по свойствам. Белые чугуны очень твердые и хрупкие, плохо обрабатыва­ются режущим инструментом, идут на переплавку в сталь и называются передельными чугунами. Часть белого чугуна идет на получение ков­кого чугуна.

    Серые чугуны — это литейный чугун. Серый чугун поступает в произ­водство в виде отливок. Серый чугун является дешевым конструкцион­ным материалом. Он обладает хорошими литейными свойствами, хоро­шо обрабатывается резанием, сопротивляется износу, обладает способ­ностью рассеивать колебания при вибрационных и переменных на­грузках. Свойство гасить вибрации называется демпфирующей способ­ностью. Демпфирующая способность чугуна в 2—4 раза выше, чем ста­ли. Высокая демпфирующая способность и износостойкость обуслови­ли применение чугуна для изготовления станин различного оборудова­ния, коленчатых и распределительных валов тракторных и автомо­бильных двигателей и др. Выпускают следующие марки серых чугунов (в скобках указаны числовые значения твердости НВ) :СЧ 10(143—229), СЧ 15 (163-229), СЧ 20 (170-241), СЧ 25 (180-250), СЧ 30(181-255), СЧ 35 (197-269), СЧ 40 (207-285), СЧ 45 (229-289).

    Серый чугун получают при добавлении в расплавленный металл веществ, способствующих распаду цементита и выделению углерода в виде графита. Для серого чугуна графитизатором является кремний. При введе­нии в сплав кремния около 5% цементит серого чугуна практически пол­ностью распадается и образуется структура из пластичной ферритной основы и включений графита. С уменьшением содержания кремния цементит, входящий в состав перлита, частично распадается и образуется ферритно-перлитная струк­тура с включениями графита. При дальнейшем уменьше­нии содержания кремния формируется структура серо­го чугуна на перлитной осно­ве с включениями графита.

    Механические свойства серых чугунов зависят от метал­лической основы, а также формы и размеров включений графита. Наиболее прочными являются серые чугуны на пер­литной основе, а наиболее плас­тичными —серые чугуны на ферритной основе. Поскольку графит имеет очень малую проч­ность и не имеет связи с метал­лической основой чугуна, поло­сти, занятые графитом, можно рассматривать как пустоты, над­резы или трещины в металличе­ской основе чугуна, которые значительно снижают его проч­ность и пластичность. Наиболь­шее снижение прочностных свойств вызывают включения графита в виде плас­тинок, наименьшее — включения точечной или шарообразной формы.

    По физико-механическим характеристикам серые чугуны условно можно разделить на четыре группы: малой прочности, повышенной проч­ности, высокой прочности и со специальными свойствами.

    Легированный серый чугун имеет мелкозернистую структуру и лучшее строение графита за счет присадки небольших количеств никеля и хрома, молибдена и иногда титана или меди.

    Модифицированный серый чугун имеет однородное строение по сечению отливки и более мелкую завихренную форму графита. Химический состав шихты для изготовления модифицированного чугуна подбирают таким, чтобы обычный модифицированный чугун затвердевал бы в отливке с отбелом (т.е. белым или половинчатым). Модификаторы — ферросили­ций, силикоалюминий, силикокальций и др. — добавляют в количестве 0,1 —0,3% от массы чугуна непосредственно в ковш во время его заполне­ния. В структуре отливок из модифицированного серого чугуна не со­держится ледебуритного цементита. Вследствие малого количества вводи­мого в чугун модификатора его химический состав практически остается неизменным. Жидкий модифицированный чугун необходимо немедлен­но разливать в литейные формы, так как эффект модифицирования ис­чезает через 10—15 мин.

    Высокопрочный чугун. Механические свойства высокопрочного чугуна позволяют приме­нять его для изготовления деталей машин, работающих в тяжелых ус­ловиях, вместо поковок или отливок из стали. Из высокопрочного чугуна изготовляют детали прокатных станов, кузнеч но-прессового оборудования, паровых турбин (лопатки направляющего аппарата), тракторов, автомобилей (коленчатые валы, поршни) и др. Так, напри­мер, коленчатый вал легковой автомашины «Волга» изготовляют из высокопрочного чугуна следующего состава: 3,4-3,6% С; 1,8-2,2% Si; 0,96-1,2% Mn; 0,16-0,30% Cr; <0,01 % S; <0,06% P и 0,01-0,03% Mg. Низкое содержание серы и фосфора и небольшие пределы содержания других химических элементов обеспечиваются тем, что такой чугун выплавляют не в вагранке, а в электрической печи. После термической обработки механические свойства чугуна получаются весьма высоки­ми: Ов= 620-650 МПа; §= 8-12 % и твердость НВ = 192-240.

    Ковкий чугун. Ковкий чугун — условное название более пластичного чугуна по сравнению с серым. Ковкий чугун никогда не куют. Отливки из ковкого чугуна получают длительным отжигом отливок из белого чугуна с перлитнс-цементитной структурой. Толщина стенок отливки не должна превышать 40—50 мм. При отжиге цементит белого чугуна распа­дается с образованием графита хлопьевидной формы. У отливокс толщиной стенокболее 50 мм при отжиге будет образовываться нежелательный пластинчатый графит.

    Ковкий чугун широко применяют в автомобильном, сельскохозяйст­венном и текстильном машиностроении. Из него изготовляют детали высо­кой прочности, способные воспринимать повторно-переменные и удар­ные нагрузки и работающие в условиях повышенного износа, такие как картер заднего моста, тормозные колодки, ступицы, пальцы режущих аппа­ратов сельскохозяйственных машин, шестерни, крючковые цепи и др. Широкое распространение ковкого чугуна, занимающего по механичес­ким свойствам промежуточное положение между серым чугуном и сталью, обусловлено лучшими по сравнению со сталью литейными свойствами белого чугуна, что позволяет получать отливки сложной формы. Ковкий чугун характеризуется достаточно высокими антикоррозионными свой­ствами и хорошо работает в среде влажного воздуха, топочных газов и воды.

    Чугуны со специальными свойствами. Такие чугуны используют в различных отраслях машиностроения тогда, когда отливка, кроме проч­ности, должна обладать теми или иными специфическими свойствами (износостойкостью, химической стойкостью, жаростойкостью и т. п.). Из большого количества чугунов со специальными свойствами приве­дем в качестве примеров следующие.

    Магнитный чугун используют для изготовления корпусов электричес­ких машин, рам, щитов и др. Для этой цели наилучшим является ферритный чугун с шаровидным графитом.

    Немагнитный чугун используют для изготовления кожухов и бандажей различных электрических машин. Для этого применяют никеле-марган-цовистый чугун, содержащий 7-10% Мп и 7-9% Ni, а также марганцево-меднистый чугун, в котором содержится 9,8% Мn и 1,2-2,0% Си.

    Жаростойкий чугун — чугаль содержит 20-25% А1.

    К чугунам со специальными свойствами относят также упомянутые ранее ферросплавы — ферромарганец, ферросилиций и т.д., предназна­ченные для раскисления и легирования стали при ее выплавке.

    Виды чугуна их применение и маркировка


    Разновидности чугунов:

    В зависимости от того, какой формы присутствует углерод в сплавах различают белые, серые, ковкие и высокопрочные чугуны.

    • Белый чугун Такое название он получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Весь углерод в этом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементит. Белые чугуны имеют большую твердость (НВ 450-550) и , как следствие этого, они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются.

    Высокая твердость белого чугуна обеспечивает его износостойкость, в том числе и при воздействии агрессивных сред. Это свойство учитывают при изготовлении из него поршневых колец. Однако белый чугун применяют главным образом для отливки деталей на ковкий чугун, поэтому его называют передельным.

    • Серый чугун В сером чугуне углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Серые чугуны маркируются сочетанием букв «С» – серый, «Ч»- чугун и цифрами, которые обозначают временное сопротивление разрыву при растяжении в Мпа.
    • Высокопрочный чугун Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства, так как структура углерода в нем – шаровидный графит. Это повышает прочность чугуна и позволяет получить сплавы с достаточно высокой пластичностью и вязкостью.

    Обозначение марки включает буквы «В» – высокопрочный, «Ч» – чугун и цифры, обозначающие временное сопротивление разрыву при растяжении в Мпа.

    • Ковкий чугун Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Несмотря на свое название, они никогда не подвергаются ковке. Конфигурация детали из ковкого чугуна определяется формой отливки. Ковкие чугуны маркируют «К» – ковкий, «Ч» – чугун и цифрами.

    Первая группа цифр – показывает предел прочности чугуна при растяжении, МПа:

    Вторые – относительное удлинение при разрыве в %.

    Что такое чугун?

    Чугун представляет собой сплав из железа и углерода. Как и любой другой металл он имеет свои положительные и отрицательные стороны:

    1. Имеет склонность покрываться ржавчиной при длительном контакте с водой.
    2. Обладает долговечностью, прочностью, качеством, упругостью, надежностью и практичностью.
    3. В зависимости от вида может иметь пониженную пластичность, а также хрупкость.
    4. Экологически чистый и безвредный для человека и животных материал.
    5. Сплав отличается большим сроком службы (более 50-60 лет).
    6. Обладает высоким уровнем гигиеничности, а также высокой стойкостью к кислотно-щелочной среде.
    7. Обладает отличной теплопроводностью.
    8. Схож по качественным характеристикам со сталью, имеет особый уровень прочности.

    Читать также: Катушка для триммера своими руками

    Чугуны со специальными свойствами.

    В зависимости от назначения различают износостойкие, антифрикционные, жаростойкие и коррозионностойкие чугуны.

    Износостойкие (антифрикционные ) чугуны.

    Обозначают сочетанием букв АЧС, АЧК, АЧВ. Буквы С, К, В обозначают вид чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Цифра обозначает номер чугуна.

    Для легирования антифрикционных чугунов применяют хром, никель, медь, титан.

    Жаростойкие и жаропрочные чугуны.

    Обозначают набором заглавных букв русского алфавита и следующими за ними букв. Буква «Ч» – чугун. Буква «Ш», стоящая в конце марки означает шаровидную форму графита. Остальные буквы означают легирующие элементы, а числа, следующие за ними, соответствуют их процентному содержанию в чугуне.

    Жаростойкие чугуны применяют для изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования, работающих в газовых средах при 0 температуре 900-1100 С.

    Коррозионностойкие чугуны.

    Коррозионностойкие чугуны, обладают высокой стойкостью в газовой, воздушной и щелочных средах. Их применяют для изготовления деталей узлов трения, работающих при повышенных температурах.

    Примеры обозначения и расшифровки:

    1. СЧ15 – серый чугун, временное сопротивление при растяжении 150Мпа.

    2. КЧ45-7 – ковкий чугун, временное сопротивление при растяжении 450Мпа, относительное удлинение 7%.

    3. ВЧ70 – высокопрочный чугун, временное сопротивление при растяжении 700 МПА

    4. АЧВ – 2 – антифрикционный высокопрочный чугун, номер 2.

    5. ЧН20Д2ХШ – жаропрочный высоколегированный чугун, содержащий никеля 20%, 2% меди, 1% хрома, остальное – железо, углерод, форма графита – шаровидная

    6. ЧС17 – коррозионностойкий кремниевый чугун, содержащий 17% кремния, остальное –железо, углерод.

    Определение :

    Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий углерода не более 2,14%, а также ряд других элементов.

    Классификация:

    Для правильного прочтения марки необходимо учитывать ее место в

    классификации стали по химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления.

    – По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.

    – Стали по назначению делят на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения с особыми свойствами.

    – Стали по качеству классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

    – Классификация по степени раскисления. Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие .

    Таблица 1. – Классификация сталей

    Стали по химическому составу
    УглеродистыеЛегированные
    низкоуглеродистые (до 0,25% С),
    среднеуглеродистые (0,25-0,6% С

    высокоуглеродистые (более 0,6% С)

    низколегированную (с суммарным содержанием легирующих элементов до 2,5%),
    среднелегированную (от 2,5до 10%)

    и высоколегированную (свыше 10%).

    По назначению
    инструментальныеконструкционные
    По качеству (содержанию вредных примесей)
    Обыкновенного качества содержат до 0,06% S и
    0,07% Р
    Качественные до 0,035% S и 0,035% РВысококачествен-
    ные не более 0,025% S и 0,025% Р
    Особо высококачествен-
    ные не более 0,015% S и 0,025% Р

    Конструкционные стали – стали, предназначенные для изготовления различных деталей, узлов механизмов и конструкций.

    Инструментальные стали – стали, применяемые для обработки материалов резанием или давлением, а также для изготовления измерительного инструмента.

    Специальные стали — это высоколегированные (свыше 10%) стали, обладающие особыми свойствами – коррозионной стойкостью, жаро – стойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др

    Углеродистые стали

    К углеродистым сталям относят стали, не содержащие специально введенные легирующие элементы.

    Конструкционные углеродистые стали.

    Стали углеродистые обыкновенного качества (сталь с достаточно высоким содержанием вредных примесей S и P) обозначают согласно ГОСТ 380-94.

    Эти наиболее широко распространенные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях.

    Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами:

    Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры — это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.

    Перед символом Ст указывают группу гарантированных свойств: А, Б,В. Если указание о группе отсутствует, значит предполагается группа А.

    Например, СТ3; БСт4; ВСт2.

    Сталь обыкновенного качества выпускается также с повышенным содержание марганца (0,8-1,1% Mn)/ В этом случае после номера марки добавляется буква Г. Например, БСТ3Гпс.

    После номера марки стали указывают степень раскисления: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная сталь.

    Например, ВСт3пс.

    Таблица 2. – Структура обозначения углеродистых сталей.

    Группа
    стали
    ОбозначениеНомер
    стали
    Степень
    раскисления
    Категория
    АСт01, 2, 3
    1, 2, 3, 4кп, пс, сп
    5, 6пс, сп
    ББСт1, 2, 3, 4кп, пс, сп1, 2
    5, 6пс, сп
    ВВСт1, 2, 3, 4кп, пс, сп1, 2, 3, 4, 5
    5пс, сп

    Таблица 3. –Значение букв и цифр, употребляющихся при маркировке сталей обыкновенного качества.

    ОбозначениеРасшифровка обозначения
    АГруппа сталей, поставляемая с гарантированными механическими свойствами. Обычно при обозначении сталей букву А опускают.
    БГруппа сталей, поставляемая с гарантированным химическим составом.
    ВГруппа сталей, поставляемая с гарантированными химическими и механическими свойствами.
    СтСокращенное обозначение термина «сталь»
    0 – 6Условные марки стали.
    ГНаличие буквы Г после номера стали означает повышенное содержание марганца.
    КпСталь «кипящая», раскисленная только ферромарганцем.
    ПсСталь «полуспокойная», раскисленная ферромарганцем и алюминием.
    СпСталь «спокойная», то есть полностью раскисленная.

    Примеры обозначения и расшифровки:

    1. БСТ2кп – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы Б, поставляемая с гарантированным химическим составом, номер 2, кипящая.
    1. СТ5Гпс – сталь конструкционная обыкновенного качества , группы , поставляемая с гарантированными механическими свойствами, номер 5, содержание марганца до 1%, полуспокойная.
    1. ВСт3сп – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы В, поставляемая с гарантированным химическим составом и механическими свойствами, номер 3, спокойная.

    Классификация чугунов

    Классификация чугунов определяется в соответствии с установленными техническими нормами ГОСТ 3443-77.Его деление происходит по признакам. По состоянию углерода:

    По включению графита:

    1. Хлопьевидный.
    2. Шаровидный.
    3. Вермикулярный.
    4. Пластинчатый.

    По матрице:

    1. Ферритный.
    2. Перлитный.
    3. Феррито-перлитный (смешанный).

    По химическому составу:

    1. Легированные.
    2. Не легированные.

    Обозначение углеродистых качественных конструкционных сталей

    Качественная конструкционная сталь – сталь с заметно меньшим содержанием серы, фосфора и других вредных примесей. Обозначается согласно ГОСТ 1050-88.

    Сталь маркируют двузначными числами, которые обозначают содержание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантированными показателями химического состава и механических свойств. По степени раскисления сталь подразделяют на кипящую (кп), полуспокойную (пс), спокойную (без указания индекса). Буква Г в марках сталей указывает на повышенное содержание марганца (до 1%).

    Примеры обозначения и расшифровки

    1. Сталь 05кп –сталь конструкционная низкоуглеродистая, качественная, содержащая углерода 0,05%, кипящая.
    1. Сталь 25 – сталь конструкционная низкоуглеродистая, качественная содержащая углерода 0,25%, спокойная.
    2. Сталь 60Г – сталь конструкционная среднеуглеродистая, качественная, содержащая углерода 0,6%, арганца 1%, спокойная.

    Автоматные стали

    Обозначение автоматных сталей

    По ГОСТ 1414-75 эти стали маркируют буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяют следующие марки автоматной стали: А12,А20, АЗО, А40Г.

    Из стали А12 готовят неответственные детали, из стали других марок — более ответственные детали, работающие при значительных напряжениях и повышенных давлениях. Сортамент автоматной стали предусматривает изготовление сортового проката в виде прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений. Эти стали не применяют для изготовления сварных конструкций.

    Примеры обозначения и расшифровка

    АС12ХН – сталь автоматная легированная, низкоуглеродистая, содержащая 0,12 % углерода, 1% хрома и никеля.

    Котельные стали.

    Стали листовые для котлов и сосудов, работающих под давлением, применяют для изготовления паровых котлов, судовых топок,

    камер горения газовых турбин и других деталей. Они должны работать при переменных давлениях и температуре до 450″С. Кроме того, котельная сталь должна хорошо свариваться. Для получения таких свойств в углеродистую сталь вводят технологическую добавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием. Выпускают следующие марки углеродистой котельной стали 12К, 15К, 16К, 18K.20K.22Kc содержанием в них углерода от 0,08 до 0,28%.

    Эти стали поставляют в виде листов с толщиной до 200 мм и поковок в состоянии после нормализации и отпуска.

    Инструментальные углеродистые стали.

    Обозначение инструментальных углеродистых сталей

    Инструментальный углеродистые стали, маркируют в соответствии с ГОСТ1435-90.

    Инструментальные углеродистые стали выпускают следующих марок:

    У7.У8ГА.У8Г, У9, У 10, У 11, У 12 и У 13. Цифры указывают на содержание углерода в десятых долях процента. Буква Г после цифры означает, что сталь имеет повышенное содержание марганца. Марка инструментальной углеродистой стали высокого качества имеет букву А.

    Примеры обозначения и расшифровки

    1. У12 – сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 1,2% углерода, качественная.
    1. У8ГА – сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 0,8% углерода, 1% марганца, высококачественная.
    1. 3. У9А – сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 0,9% углерода, высококачественная.

    Легированные стали.

    Легированной называют сталь со специально введенным одним или более легирующим элементом.

    Обозначение легированных сталей

    Легированные стали маркируются комбинацией цифр и заглавных букв алфавита. В обозначении нет слова «сталь» или символа «Ст». Например, 40Х, 38ХМ10А, 20Х13. Первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента. Следующие буквы являются сокращенным обозначением элемента. Цифры, стоящие после букв, обозначают содержание этого элемента в целых процентах. Если за буквой не стоит цифра, значит содержание этого элемента до 1%.

    Таблица 4. – Обозначение элементов марка.

    Ю-АI АлюминийC-Si КремнийA-N Азот
    Р-В БорГ- Mn МарганецД –Cu Медь
    Ф-V ВанадийМ-Мо МолибденЕ-Se Селен
    В-W ВольфрамН-Ni НикельЦ-Zr Цирконий
    Ж-Fe ЖелезоT-Ti ТитанБ-Nb Ниобий
    К- Co КобальтТа – ТанталХ- хром

    Для изготовления измерительных инструментов применяют X, ХВГ.

    Стали для штампов: 9Х, Х12М, 3Х2Н8Ф.

    Стали для ударного инструмента: 4ХС, 5ХВ2С.

    Обозначение быстрорежущих сталей

    Все быстрорежущие стали являются высоколегированными. Это стали для оснащения рабочей части резцов, фрез, сверл и т.д.

    Маркировка быстрорежущих сталей всегда начинается с буквы Р и числа, показывающего содержание вольфрама в процентах. Наиболее распространенными марками являются Р9, Р18, Р12.

    Области применения

    Областей применения чугуна много. Такое положение образовалось благодаря различным видам и классификациям данного металла. Это:

    1. Тяжела промышленность (изготовление деталей и различных предметов в металлургии и станкостроении).
    2. Машиностроение (обычно применяется серый чугун, так как имеет полезные свойства – противостояние колебаниям и вибрациям).
    3. Автомобильная промышленность (используется как металл в чистом виде, так и в смеси с графитом для изготовления цилиндров, коленчатых валов и иных элементов).
    4. Тормозные колодки, используемые в различных сферах жизнедеятельности (мукомольной промышленности, бумагоделательной).
    5. Для производства домашней, бытовой утвари – казанов, сковородок, горшков и иной посуды (не вызывает аллергических реакций, отлично сохраняет тепло и не окисляется).
    6. В искусстве (это выкованные и литые ограждения, ворота, памятники и предметы декора).
    7. В нефтяной промышленности (трубы и иные изделия из чугуна в данной отрасли отличаются долговечностью и отличными эксплуатационными свойствами).
    8. Для изготовления ванн, моек (срок эксплуатации более 50-60 лет).

    Выпуск чугуна осуществляется исключительно на основании специальных технических указаний, где прописаны свойства, марки и характеристики.

    Сегодня почти нет ни одной сферы жизни человека, где бы не применялся чугун. Этот материал известен человечеству уже достаточно давно и превосходно зарекомендовал себя с практической точки зрения. Чугунное литье – основа великого множества деталей, узлов и механизмов, а в некоторых случаях даже самодостаточное изделие, способное выполнять возложенные на него функции. Поэтому в данной статье мы уделим самое пристальное внимание данному железосодержащему соединению. Также выясним, какие бывают виды чугуна, их физические и химические особенности.

    Читать также: Автомат для сварки нержавейки

    Белый чугун

    Таким чугуном называется тот, у которого практически весь углерод химически связан. В машиностроении этот сплав применяется не очень часто, потому что он твёрдый, но очень хрупкий. Также он не поддается механической обработке различными режущими инструментами, а потому используется для отливания деталей, которые не требуют какой-либо обработки. Хотя этот вид чугуна допускает шлифование абразивными кругами. Белый чугун может быть как обыкновенным, так и легированным. При этом сварка его вызывает затруднения, поскольку сопровождается образованием различных трещин во время охлаждения или нагрева, а также по причине неоднородности структуры, формирующейся в точке сварки.

    Читать также: Формула определения плотности материала

    Белые износостойкие чугуны получают за счет первичной кристаллизации жидкого сплава при скоротечном охлаждении. Чаще всего они используются для работы в условиях сухого трения (например, тормозные колодки) или для производства деталей, обладающих повышенной износостойкостью и жаростойкостью (валки прокатных станов).

    Кстати, белый чугун получил свое название благодаря тому, что внешний вид его излома – светло-кристаллическая, лучистая поверхность. Структура этого чугуна представляет собой совокупность ледебурита, перлита и вторичного цементита. Если же данный чугун подвергают легированию, то перлит трансформируется в троостит, аустенит или мартенсит.

    Чугун легированный со специальными свойствами для отливок

    Легированный чугун со специальными свойствами для отливок (alloy cast iron for castings of special properties) — чугун подвергнутый легированию. Низколегированные чугуны обладают повышенными механическими свойствами, высоколегированные — специальными свойствами: износостойкостью, жаропрочностью, жаростойкостью, немагнитными свойствами, обусловленными влиянием легирующих элементов на кристаллизацию. Варьируя легирующими элементами получают чугуны разнообразных структур и свойств, которые дополнительно улучшают

    модифицированием и термической обработкой. Форма включений графита в таких чугунах изменяется от пластинчатой до шаровидной. Структура металлической матрицы может состоять из аустенита, мартенсита, сорбита, троостита, перлита, феррита или их сочетания.

    Стандарты

    Технические характеристики легированного чугуна со специальными свойствами для производства отливок в Украине регламентируется ГОСТ 7769-82 «Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки».

    Маркировка

    Маркировка легированных чугунов со специальными свойствами для отливок базируется на химическом составе чугуна: начинается буквой Ч (означает — чугун), дальнейшая маркировка осуществляется с помощью букв, обозначающих легирующие элементы и цифр, указывающих их примерное содержание в %. Принятые обозначения легирующих элементов: Х — хром, С — кремний, Г — марганец, Н — никель, Д — медь, М — молибден, Т — титан, П — фосфор, Ю — алюминий. Буква Ш в конце маркировки указывает, что графит в чугуне имеет шаровидную форму, если буква Ш отсутствует — графит в чугуне пластинчатый. К примеру, ЧН4Х2 означает — легированный чугун с пластинчатым графитом, содержащий 4% Ni и 2% Cr.

    Классификация легированных чугунов
    1. В зависимости от основного легирующего элемента:
      • Хромистые
      • Кремнистые
      • Алюминиевые
      • Марганцевые
      • Никелевые
    2. В зависимости от содержания легирующих элементов:
      • Низколегированные чугуны (содержат до 5% легирующих элементов)
      • Высоколегированные чугуны (содержат от 5 до 30% легирующих элементов)
    3. В зависимости от свойств материала отливки:
      • Жаростойкие
      • Жаропрочные
      • Хладостойкие
      • Износостойкие
      • Коррозионно-стойкие
      • Маломагнитные
    4. В зависимости от металлической матрицы:
      • Ферритные
      • Аустенитные
      • Мартенситные
      • Карбидные
    5. В зависимости от формы включений графита:
      • Легированный чугун с пластинчатым графитом
      • Легированный чугун с шаровидным графитом

    Таблица 1: Классификация легированных чугунов по ГОСТ 7769-82

    Вид чугунаМаркаСвойства отливок
    Хромистые
    НизколегированныеЧХ1
    ЧХ2
    Жаростойкие
    ЧХ3Жаростойкие, износостойкие
    ЧХ3ТИзносостойкие
    ВысоколегированныеЧХ9Н5Износостойкие)
    ЧХ16Износостойкие, жаростойкие
    ЧХ16М2
    ЧХ22
    Износостойкие
    ЧХ22С
    ЧХ28
    Коррозионно-стойкие и жаростойкие
    ЧХ28ПСтойкие в цинковом расплаве
    ЧХ28Д2Износостойкие и коррозионно-стойкие
    ЧХ32Жаростойкие и износостойкие
    Кремнистые
    НизколегированныеЧС5
    ЧС5Ш
    Жаростойкие
    ВысоколегированныеЧС13
    ЧС15
    ЧС17
    ЧС15М4
    ЧС17М3
    Коррозионно-стойкие в жидкой среде
    Алюминиевые
    НизколегированныеЧЮХШЖаростойкие
    ВысоколегированныеЧЮ6C5
    ЧЮ7Х2
    Жаростойкие и износостойкие
    ЧЮ22Ш
    ЧЮ30
    Жаростойкие и износостойкие при высокой температуре
    Марганцевые
    ВысоколегированныеЧГ6С3Ш
    ЧГ7Х4
    Износостойкие
    ЧГ8Д3Маломагнитные, износостойкие
    Никелевые
    НизколегированныеЧНХТ
    ЧНХМД
    ЧНМШ
    Коррозионно-стойкие в газовых средах двигателей внутреннего сгорания
    ЧНДХМШКоррозионно-стойкие в газовых средах двигателей внутреннего сгорания, повышенной прочности
    ЧН2Х
    ЧН4Х2
    Износостойкие
    ЧН3ХМДШИзносостойкие, повышенной прочности
    ВысоколегированныеЧН4Х2Износостойкие
    ЧН11Г7Ш
    ЧН15Д3Ш
    Жаростойкие и маломагнитные
    ЧН15Д7Износостойкие в двигателях и маломагнитные
    ЧН19Х3ШЖаропрочные и маломагнитные
    ЧН20Д2ШЖаропрочные, хладостойкие, маломагнитные

    Примечание: В ГОСТ 7769-82 не вошли низкокремнистые алюминиевые чугуны и ванадиевые белые чугуны.

    Химический состав

    Химический состав легированного чугуна со специальными свойствами должен удовлетворять требованиям ГОСТ 7769-82, приведенным в табл. 2.

    Таблица 2: Химический состав легированного чугуна по ГОСТ 7769-82

    МаркаМассовая доля элемента, %
    CSiMnPS
    не более
    ЧХ13,0-3,81,5-2,51,00,300,12
    ЧХ23,0-3,82,0-3,01,00,300,12
    ЧХ33,0-3,82,8-3,81,00,300,12
    ЧХ3Т2,6-3,60,7-1,51,00,300,12
    ЧХ9Н52,8-3,61,2-2,00,5-1,50,060,10
    ЧХ161,6-2,41,5-2,21,00,100,05
    ЧХ16М22,4-3,60,5-1,51,5-2,50,100,05
    ЧХ222,4-3,60,2-1,01,5-2,50,100,08
    ЧХ22С0,6-1,03,0-4,01,00,100,08
    ЧХ280,5-1,60,5-1,51,00,100,08
    ЧХ28П1,8-3,01,5-2,51,00,8-1,50,08
    ЧХ28Д22,2-3,00,5-1,51,5-2,50,100,08
    ЧХ321,6-3,21,5-2,01,00,100,08
    ЧС52,5-3,24,5-6,00,80,300,12
    ЧС5Ш2,7-3,34,5-5,50,80,100,03
    ЧС130,6-1,412,0-14,00,80,100,07
    ЧС150,3-0,814,1-16,00,80,100,07
    ЧС15М40,5-0,914,0-16,00,80,100,10
    ЧС170,3-0,516,1-18,00,80,100,07
    ЧС17М30,3-0,616,0-18,01,00,300,10
    ЧЮХШ3,0-3,82,0-3,00,50,100,03
    ЧЮ6С51,8-2,44,5-6,00,80,300,12
    ЧЮ7Х22,5-3,01,5-3,01,00,300,02
    ЧЮ22Ш1,6-2,51,0-2,00,80,200,03
    ЧЮ301,0-1,20,0-0,50,70,040,08
    ЧГ6С3Ш2,2-3,02,0-3,54,0-7,00,060,03
    ЧГ7Х43,0-3,81,4-2,06,0-8,00,100,05
    ЧГ8Д33,0-3,82,0-2,57,0-9,00,300,10
    ЧНХТ2,7-3,41,4-2,00,8-1,60,3-0,60,15
    ЧНХМД2,8-3,21,6-2,00,8-1,20,150,12
    ЧНХМДШ3,0-3,62,0-2,80,60,080,03
    ЧНМШ2,8-3,81,7-3,20,8-1,20,100,03
    ЧН2Х3,0-3,61,2-2,00,6-1,00,250,12
    ЧН3ХМДШ3,0-3,62,0-2,80,80,080,03
    ЧН4Х22,8-3,60,0-1,00,8-1,30,300,15
    ЧН11Г7Ш2,3-3,01,8-2,55,0-8,00,080,03
    ЧН15Д72,2-3,02,0-2,70,5-1,60,300,10
    ЧН15Д3Ш2,5-3,01,4-3,01,3-1,80,080,03
    ЧН19Х3Ш2,3-3,01,8-2,51,0-1,60,100,03
    ЧН20Д2Ш1,8-2,53,0-3,51,5-2,00,030,01

    Таблица 2. Продолжение

    МаркаМассовая доля элемента, %
    CrNiCuVMoTiAl
    ЧХ10,40-1,00
    ЧХ21,01-2,00
    ЧХ32,01-3,00
    ЧХ3Т2,01-3,000,5-0,80,7-1,0
    ЧХ9Н58,0-9,504,0-6,00,0-0,4
    ЧХ1613,0-19,0
    ЧХ16М213,0-19,01,0-1,50,5-2,0*
    ЧХ2219,0-25,00,15-0,350,15-0,35
    ЧХ22С19,0-25,0
    ЧХ2825,0-30,0
    ЧХ28П25,0-30,0
    ЧХ28Д225,0-30,00,4-0,81,5-2,5
    ЧХ3230,0-34,00,1-0,3
    ЧС50,5-1,0
    ЧС5Ш0,0-0,20,1-0,3
    ЧС13
    ЧС15
    ЧС15М43,0-4,0
    ЧС17
    ЧС17М32,0-3,0
    ЧЮХШ0,4-1,00,6-1,5
    ЧЮ6С55,5-7,0
    ЧЮ7Х21,5-3,05,0-9,0
    ЧЮ22Ш19,0-25,0
    ЧЮ300,05-0,1229,0-31,0
    ЧГ6С3Ш0,0-0,150,5-1,00,5-1,5
    ЧГ7Х43,0-5,0
    ЧГ8Д30,8-1,52,5-3,50,5-1,0
    ЧНХТ0,2-0,60,3-0,70,05-0,12
    ЧНХМД0,2-0,70,7-1,60,2-0,50,2-0,7
    ЧНХМДШ0,2-0,40,6-1,00,5-0,80,2-0,6
    ЧНМШ0,0-0,10,8-1,50,3-0,7
    ЧН2Х0,4-0,61,5-2,0
    ЧН3ХМДШ0,2-0,52,5-4,50,7-1,50,4-1,0
    ЧН4Х20,8-2,53,5-5,0
    ЧН11Г7Ш1,5-2,510,0-12,0
    ЧН15Д71,5-3,014,0-16,05,0-8,0
    ЧН15Д3Ш0,6-1,014,0-16,03,0-3,5
    ЧН19Х3Ш1,5-3,018,0-20,0
    ЧН20Д2Ш0,5-1,019,0-21,01,5-2,00,0-0,3

    * При массовой доле хрома 13-16% и 16-19% рекомендуемая массовая доля молибдена соответственно 2,0-1,5% и 1,5-0,5%.

    Примечание:

    1. Низколегированные чугуны всех видов, а также высоколегированные марганцевые и никелевые за исключением марок ЧН2Х, ЧН3Т, ЧГ7Х4, ЧН4Х2 модифицируют 75%-ным ферросилицием или другими графитизирующими присадками.
    2. В хромистых чугунах и в чугунах с шаровидным графитом допускается массовая доля никеля до 1,0% или меди до 1,5%, вводимых природнолегированным чугуном, легированным стальным ломом или магнийсодержащей лигатурой.

    ГОСТ 7769-82 предусматривает применение по требованию потребителя марок высоконикелевых чугунов, приведенных в табл. 3.

    Таблица 3: Химический состав высоконикелевого чугуна с пластинчатым и шаровидным графитом

    МаркаМассовая доля, %
    С, не
    более
    SiMnNiCrCuP
    не более
    L-NiMn 13 73,0от 1,5 до 3,0от 6,0 до 7,0от 12,0 до 14,0не более 0,20,5
    L-NiCuCr 15 6 23,0от 1,0 до 2,8от 0,5 до 1,5от 13,5 до 17,5от 1,0 до 2,5от 5,5 до 7,5
    L-NiCuCr 15 6 33,0от 1,0 до 2,8от 0,5 до 1,5от 13,5 до 17,5от 2,5 до 3,5от 5,5 до 7,5
    L-NiCr 20 23,0от 1,0 до 2,8от 0,5 до 1,5от 18,0 до 22,0от 1,0 до 2,50,5
    L-NiCr 20 33,0от 1,0 до 2,8от 0,5 до 1,5от 18,0 до 22,0от 2,5 до 3,50,5
    L-NiSiCr 20 5 32,5от 4,5 до 5,5от 0,5 до 1,5от 18,0 до 22,0от 1,5 до 4,50,5
    L-NiSr 30 32,5от 1,0 до 2,0от 0,5 до 1,5от 28,0 до 32,0от 2,5 до 3,50,5
    L-NiSiCr 30 5 52,5от 5,0 до 6,0от 0,5 до 1,5от 29,0 до 32,0от 4,5 до 5,50,5
    L-Ni 352,4от 1,0 до 2,0от 0,5 до 1,5от 34,0 до 36,0не более 0,20,5
    S-NiMn 1373,0от 2,0 до 3,0от 6,0 до 7,0от 12,0 до 14,0не более 0,20,50,08
    S-NiCr 20 23,0от 1,5 до 3,0от 0,5 до 1,5от 18,0 до 22,0от 1,0 до 2,50,50,08
    S-NiCr 20 33,0от 1,5 до 3,0от 0,5 до 1,5от 18,0 до 22,0от 2,5 до 3,50,50,08
    S-NiSiCr 20 5 23,0от 4,5 до 5,5от 0,5 до 1,5от 18,0 до 22,0от 1,0 до 2,50,50,08
    S-Ni 223,0от 1,0 до 3,0от 1,5 до 2,5от 21,0 до 24,0не более 0,20,50,08
    S-NiMn 23 42,6от 1,5 до 2,5от 4,0 до 4,5от 22,0 до24,0не более 0,20,50,08
    S-NiCr 30 12,6от 1,5 до 3,0от 0,5 до 1,5от 28,0 до 32,0от 1,0 до 1,50,50,08
    S-NiCr 30 32,6от 1,5 до 3,0от 0,5 до 1,5от 28,0 до 32,0от 2,5 до 3,50,50,08
    S-NiSiCr 30 5 52,6от 5,0 до 6,0от 0,5 до 1,5от 28,0 до 32,0от 4,5 до 5,50,50,08
    S-Ni 352,4от 1,5 до 3,0от 0,5 до 1,5от 34,0 до 36,0не более 0,20,50,08
    S-NiCr 35 32,4от 1,5 до 3,0от 0,5 до 1,5от 34,0 до 36,0от 2,0 до 3,00,50,08

    Примечание. В марках S-NiCr 30 3, S-NiSiCr 30 5 5, S-Ni 35 допускается 0,8-1,1% Мо для скорости ползучести менее 0,5·10-4 %/ч при 600°С и 40 МПа или 1,0·10-4 ГОСТ 7769-82 %/ч при 700°С и 30 МПа.

    Термическая обработка

    Виды термической обработки отливок из легированных чугунов, рекомендуемые ГОСТ 7769-82, приведены в табл. 4.

    Таблица 4: Виды термической обработки отливок из легированных чугунов

    Термическая обработкаРежим*Виды чугуна
    Температура, КВыдержка, чОхлаждение
    Высокотемпературный графитизирующий отжиг для уменьшения твердости и содержания структурно свободного цементита1173-12236-12С печьюНизколегированные чугуны всех видов, за исключением износостойких
    1133-11531-2С печьюВысоколегированные кремнистые
    Гомогенезирующая выдержка с нормализацией для снижения магнитной проницаемости, твердости, а также повышения пластичности и прочности1253-13134-6На воздухе (в масле или жидком стекле)Высоколегированные чугуны марганцовистые и никелевые, исключая марки ЧН4Х2 и ЧГ7Х4
    Нормализация для повышения твердости отливок1323-13731-2На воздухеВысокохромистые износостойкие
    1133-11531-2На воздухеНизколегированные хромистые, алюминиевые и никелевые чугуны, а также износостойкие ЧГ7х4, ЧН4Х2
    Отпуск после отливки или нормализации для снятия внутренних напряжений473-5232-3С печьюДля всех видов чугуна, кроме высокохромистых и высокоалюминиевых
    793-8333-4С печьюДля высоколегированного хромистого и алюминиевого чугуна
    Отжиг и высокий отпуск для снижения твердости и улучшения обрабатываемости963-10236-12С печьюВысоколегированные чугуны
    933-9636-12С печьюНизколегированные чугуны
    Отпуск для уменьшения ползучести жаропрочных отливок (повышается магнитная проницаемость из-за выпадения мелкодисперсного цементита)723-923 (на 30-50° выше температуры эксплуатации)4-6С печьюВысоконикелевые чугуны с шаровидным графитом

    * Время нагрева выбирается в зависимости от размеров и массы деталей.

    Свойства легированного чугуна

    Марка легированного чугуна со специальными свойствами определяется его химическим составом. ГОСТ 7769-82 допускает контролировать специальные и механические свойства, твердость, форму графита. Необходимость и периодичность контроля устанавливается НТД на отливку.

    Механические свойства

    Механические свойства материала отливок из легированного чугуна со специальными свойствами, определяемые по требованию потребителя, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 7769-82, приведенным в табл. 5 или табл. 6.

    Таблица 5: Механические свойства легированного чугуна по ГОСТ 7769-82

    Вид чугунаМаркаВременное сопротивление,
    МПа, не менее
    Относительное
    удлинение δ, %
    Твердость
    НВ
    растяжению σbизгибу σизг.
    Хромистые
    НизколегированныеЧХ1170350207-286
    ЧХ2150310207-286
    ЧХ3150310228-364
    ЧХ3Т200400440-590
    ВысоколегированныеЧХ9Н5350700490-610
    ЧХ16350700400-450
    ЧХ16М2170490490-610
    ЧХ22290540330-610
    ЧХ22С290540215-340
    ЧХ28370560215-270
    ЧХ28П200400245-390
    ЧХ28Д2390690390-640
    ЧХ32290490245-340
    Кремнистые
    НизколегированныеЧС5150290140-300
    ЧС5Ш290228-300
    ВысоколегированныеЧС13100210290-390
    ЧС1560170290-390
    ЧС1740140390-450
    ЧС15М460140390-450
    ЧС17М360100390-450
    Алюминиевые
    НизколегированныеЧЮХШ390590187-364
    ВысоколегированныеЧЮ6C5120240235-300
    ЧЮ7Х2120170240—286
    ЧЮ22Ш290390241-364
    ЧЮ30200350364-550
    Марганцевые
    ВысоколегированныеЧГ6С3Ш490680219-259
    ЧГ7Х4150330390-450
    ЧГ8Д3150330176-285
    Никелевые
    НизколегированныеЧНХТ280430201-286
    ЧНХМД290690201-286
    ЧНХМДШ600270-320
    ЧНМШ4902183-286
    ЧН2Х290490215-280
    ЧН3ХМДШ550350-550
    ВысоколегированныеЧН4Х2200400400-650
    ЧН11Г7Ш3904120-255
    ЧН15Д7150350120-297
    ЧН15Д3Ш3404120-255
    ЧН19Х3Ш3404120-255
    ЧН20Д2Ш50025120-220

    Примечание: Прочность и твердость высокохромистых, марганцевых и никелевых чугунов после нормализации и низкотемпературного отпуска.

    Таблица 6: Механические свойства высоконикелевых чугунов с пластинчатым и шаровидным графитом по ГОСТ 7769-82

    МаркиВременное
    сопротивление
    при растяжении
    σВ, МПа
    Предел
    текучести
    σТ, МПа
    Относительное
    удлинение
    δ, %
    Модуль
    упругости Е,
    ГПа
    Твердость по
    Бринеллю НВ
    L-NiMn 13 7140-22070-90120-150
    L-NiCuCr 15 6 2170-210285-105140-200
    L-NiCuCr 15 6 3190-2401-298-113150-250
    L-NiCr 20 2170-2102-385-105120-215
    L-NiCr 20 3190-2401-298-113160-250
    L-NiSiCr 20 5 3190-2802-3110140-250
    L-NiSr 30 3190-2401-398-113120-215
    L-NiSiCr 30 5 5170-240105150-210
    L-Ni 35120-1801-374120-140
    S-NiMn 137390-460210-26015-25140-150130-170
    S-NiCr 20 2370-470210-2507-20112-130140-200
    S-NiCr 20 3390-490210-2607-15112-133150-225
    S-NiSiCr 20 5 2370-430210-26010-18112-133180-230
    S-Ni 22370-440170-25020-4085-112130-170
    S-NiMn 23 4440-470210-24025-45120-140150-180
    S-NiCr 30 1370-440210-27013-18112-130130-190
    S-NiCr 30 3370-470210-2607-1892-105140-200
    S-NiSiCr 30 5 5390-490240-3101-491170-250
    S-Ni 35370-410210-24020-40112-140130-180
    S-NiCr 35 3370-440210-2907-10112-123140-190

    Рекомендуемые ГОСТ 7769-82 механические свойства легированного чугуна со специальными свойствами при повышенных температурах приведены в табл. 7, табл. 8 и табл. 9.

    Таблица 7: Показатели прочности при растяжении жаростойких чугунов при повышенных температурах (кратковременные испытания)

    МаркаПредел прочности при растяжении, МПа, при температуре, К
    77387397310731173
    ЧХ11961476829
    ЧХ21961477829
    ЧХ31671478829
    ЧХ1644029413788
    ЧХ323922941969868
    ЧС5118984919
    ЧС5Ш44038211839
    ЧЮХШ34323513078
    ЧЮ7Х229422615729
    ЧЮ6С5118984919
    ЧЮ22Ш24527516813778

    Таблица 8: Механические свойства (кратковременные испытания) и модуль нормальной упругости чугунов с шаровидным графитом при 873 K

    Марка чугунаПредел прочности при растяжении, МПаПредел текучести при растяжении, МПаОтносительное удлинение, %Ударная вязкость, Дж/см2Модуль нормальной упругости,
    МПа
    не менее
    ЧН19Х3Ш2501802,02,011·104
    ЧН11Г7Ш300180102,012·104
    ЧЮ22Ш3500,50,513·104

    Таблица 9: Длительная прочность и скорость ползучести чугунов с шаровидным графитом при высокой температуре

    Марка чугунаДлительная прочность при 873 КСкорость ползучести, %/ч,
    при напряжении 40 МПа
    Напряжение, МПаВремя до разрушения, ч
    ЧН19Х3Ш12010001,0·10-4 (873 К)
    2,0·10-4 (973 К)*
    ЧН11Г7Ш12010001,8·10-4 (873 К)
    ЧЮ22Ш10010004,0·10-5 (973 К)*

    * Скорость ползучести при температуре 973 К и напряжении 30 МПа

    Микроструктура материала отливок

    ГОСТ 7769-82 предусматривает наличие не менее 80% включений графита шаровидной формы в легированном чугуне с шаровидным графитом.

    Специальные требования к жаропрочным чугунам

    Жаропрочные чугуны должны обладать сопротивлением окалонообразованию не более 0,5 г/м2·ч увеличения массы и росту не более 0,2% при температуре эксплуатации в течение 150 ч.

    Производители литья из легированного чугуна

    Украинские производители отливок
    Иностранные производители отливок

    Литература

    1. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. Бобылев А.В. М., «Металлургия», 1980. 296 с.
    2. Воздвиженский В.М. и др. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1984. — 432 с., ил
    3. Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. М. Машиностроение, 1988. — 272 с.: ил.
    4. Энциклопедия неорганических материалов. В двух томах. К.: Высшая школа, 1977.
    5. ГОСТ 7769-82 «Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки».
    6. Колачев Б.Ф., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Металлургия, 1981. 416 с.
    7. Справочник по чугунному литью./Под ред. д-ра техн. наук Н.Г. Гиршовича.- Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978.- 758 с., ил

    Tags:

    Литейные сплавы

    Литейные свойства чугуна — В помощь хозяину

    Чугуны. Марки, свойства и их применение

    Чугун – самый распространенный железоуглеродистый нековкий литейный материал, содержащий свыше 2% углерода, до 4,5% кремния, до 1,5% марганца, до 1,8% фосфора и до 0,08% серы. В практике применяют чугуны, содержащие 3÷3,5% углерода.

    Чугун обладает высокими литейными свойствами, поэтому широко используется в литейном производстве в качестве конструкционного материала. Он хорошо обрабатывается резанием. Из чугуна, имеющего невысокий коэффициент трения, изготовляют подшипники скольжения. Специально обработанный чугун (высокопрочный) по показателям качества успешно конкурирует со стальным литьем и кованой сталью.

    Недостаточная прочность и большая хрупкость чугуна объясняются наличием в нем крупных включений углерода в виде графита.

    Введение в жидкий чугун небольшого количества магния и церия изменили форму графита, он стал шаровидным. Чугун приобрел прочность и утратил хрупкость. Такой чугун (его называют высокопрочным) по-своему качеству не уступает конструкционным углеродистым сталям. Стойкость деталей, изготовленных из этого чугуна, увеличилась почти в три раза.

    Углерод в чугунах может находиться в виде химического соединения – цементита (такие чугуны называют белыми) или частично или полностью в свободном состоянии в виде графита – (такие чугуны называют серыми).

    Чугуны состоят из металлической основы (перлита, феррита) и неметаллических включений графита. Они различаются главным образом формой графитовых включений. Белый чугун имеет ограниченное применение. Некоторые отливки, от которых требуется повышенная твердость поверхностного слоя, изготовляют из отбеленного чугуна. Поверхностный слой его состоит из белого чугуна, а сердцевина – из серого. Величину и твердость отбеленного слоя регулируют путем изменения химического состава чугуна и скорости затвердевания отливки.

    Чугун серый

    Серый чугун широко применяется в машиностроении. Такое название он получил по серому цвету излома, обусловленному наличием в структуре чугуна свободного углерода в виде графита. По виду металлической основы различают серые чугуны перлитные, перлитно-ферритные и ферритные.

    Таблица 1. Чугуны серые литейные, их основные свойства и применение

    Графит обладает низкими механическими свойствами. Он нарушает целостность металлической основы. Располагаясь между зернами металлической основы, графит ослабляет связь между ними. Поэтому серый чугун плохо сопротивляется растяжению и имеет очень низкую пластичность и вязкость. Чем крупнее и прямолинейнее графитовые включения, тем хуже механические свойства чугуна. Твердость серого чугуна, а также его сопротивление сжатию близки к показателям стали, имеющей такую же структуру, как у металлической основы чугуна.

    Графит оказывает и некоторое положительное влияние на свойства чугуна, в частности, он повышает его износостойкость, действуя аналогично смазке, повышает обрабатываемость резанием, так как делает стружку ломкой, способствует гашению вибраций изделий, уменьшает усадку при изготовлении отливок.

    Механические свойства серого чугуна могут быть улучшены равномерным распределением мелкопластинчатого графита в отливке. Это достигается путем специальной обработки – модифицирования, когда в жидкий чугун перед его разливкой вводят добавки, которые образуют дополнительные центры графитизации, в результате чего получается мелкопластинчатый графит. Чугун с таким графитом называют модифицированным. От обычного серого чугуна он отличается более высоким сопротивлением разрыву, однако пластичность и вязкость его при модифицировании не улучшаются.

    По ГОСТ 1412-85 буквы СЧ в обозначении марки чугуна означают – серый чугун. Двузначная цифра соответствует пределу прочности при растяжении σв МПа. Стандарт нормирует предел прочности серых чугунов σв = 274÷637 МПа, твердость – 143÷637 НВ и химический состав.

    Основные свойства серого чугуна и его применение приведены в таблице 1.

    Чугун высокопрочный с шаровидным графитом

    Высокопрочный чугун получают путем введения магния (до 0,9%) и церия (до 0,05%) в жидкий серый чугун перед разливкой его в формы. Основная часть этих модификаторов испаряется, окисляется и переходит в шлак, так что в твердом металле обнаруживается не более 0,01% этих элементов. Магний и церий активно удаляют из чугуна серу. Но главная роль их заключается в том, чтобы изменить чешуйчато-пластинчатую форму графита на шаровидную. После модифицирования чугуна магнием или церием в ковш добавляют 75%-ный ферросилиций (сплав железа с кремнием). В отличие от модифицированного серого чугуна высокопрочный чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и пониженное содержание марганца.

    Металлическая основа высокопрочного чугуна состоит из феррита и перлита или только из перлита. В этом чугуне сочетаются ценные свойства стали и чугуна. Он обладает сравнительно высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости. Высокопрочный чугун с успехом заменяет стальное литье и даже стальные поковки, что дает большой экономический эффект. Изделия из высокопрочного чугуна благодаря его повышенной износостойкости могут работать в условиях трения. Высокопрочный чугун лучше, чем серый, сохраняет свою прочность при нагреве, поэтому может применяться для работы при температурах до 400°С (серый чугун выдерживает температуру до 250°С).

    ГОСТ 7293-85 нормирует предел прочности σв, предел текучести σт, относительное удлинение δ и твердость НВ высокопрочных чугунов. Требования к отливкам из этих чугунов устанавливаются нормативно-технической документацией. Принцип маркировки высокопрочных чугунов (ВЧ) отличается от маркировки серых чугунов. В обозначение их марки входят два числа – первое указывает предел прочности на разрыв, второе – относительное удлинение. Например, марка чугуна ВЧ 42-12 означает, что данный чугун имеет предел прочности σв = 412 Н/мм 2 (42 кгс/мм 2 ) и относительное удлинение δ =12%.

    Стандарт предусматривает 10 марок высокопрочных чугунов: ВЧ 38-17, ВЧ 42-12, ВЧ 45-5, ВЧ 50-7, ВЧ 50-2, ВЧ 602, ВЧ 70-2, ВЧ 80-2, ВЧ 100-2, ВЧ 120-2. Стандарт или справочник дает дополнительные сведения об этом чугуне: предел текучести σт = 274 Н/мм 2 (28 кгс/мм 2 ), твердость-140÷200 НВ.

    Из высокопрочных чугунов изготовляют многие детали (в том числе фасонные), которые ранее получали из стали, базовые и корпусные детали повышенной прочности (корпуса и станины станков, крупные планшайбы, гильзы, каретки, цилиндры, кронштейны, зубчатые колеса, накладные направляющие станков и детали с поверхностной закалкой). Они заменяют стали Сталь 20Л, 25Л, ЗОЛ и 35Л.

    Чугун ковкий

    В структуре ковкого чугуна графит имеет хлопьевидную форму. Такой графит называют углеродом отжига. По сравнению с серым чугуном ковкий чугун обладает более высокой прочностью, пластичностью и вязкостью. Свое название он получил потому, что имеет повышенную пластичность. Ковке в прямом понимании этого слова чугун не подвергается.

    Процесс получения отливок из ковкого чугуна включает две стадии: изготовление фасонных отливок из белого чугуна и отжиг полученных отливок с целью графитизации цементита. При отжиге происходит разложение цементита белого чугуна с образованием графита хлопьевидной формы. В результате этого хрупкие и твердые отливки становятся пластичными и более мягкими. В зависимости от условий и режима отжига структура чугуна может иметь ферритную (Ф), перлитную (П) и ферритно-перлитную металлическую основу. Наибольшее распространение получил пластичный ферритный ковкий чугун. Отжиг ковкого чугуна-весьма продолжительный процесс, занимающий 70-80 ч. Однако его можно ускорить путем закалки отливок из белого чугуна перед графитизацией, а также модифицированием чугуна алюминием, бором, висмутом или титаном. Существуют и другие способы ускорения процесса отжига. Использование указанных способов позволяет сократить продолжительность отжига до 35-40 ч.

    Таблица 2. Чугуны ковкие, их основные свойства и применение

    Технический перевод термина «литейные свойства»: англ. casting properties, нем. Giesseigenschaften, фр. properietes de fonderie [1]. Другой вариант перевода термина «литейные свойства» на английский язык founding properties (или foundry properties). Применяют также castability — литейные качества, способность принимать форму, формообразование, от cast — слепок.

    Вообще, что касается терминологии, «литейные свойства» и «castability» — несколько разные понятия, так как второе имеет более широкое значение, относящееся к процессу формообразования в целом, а термин «литейные свойства» относится непосредственно к характеристике материала (металла, сплава).

    Литейные свойства, когда мы рассматриваем металлы и сплавы — эта такая совокупная характеристика, которая определяет способность расплава образовывать отливку с заданными технологическими свойствами, с минимальными экономическими и временными затратами, а также с минимально возможным количеством литейных дефектов в конечном изделии. Понятие castability дополнительно включает в себя и геометрическиме параметры формы и изделия.

    К одному из самых главных литейных свойств сплавов относится жидкотекучесть (англ. fluidity, иногда именно её называют castability).

    Для получения качественной отливки необходимо спроектировать оптимальную форму, изготовить её, подобрать материалы с требуемыми литейными свойствами и разработать технологию всего процесса, включая обязательный этап модифицирования расплавленного металла.

    Разработка геометрии формы, качество формовочных материалов и металлошихты, соблюдение технологических режимов, безусловно, очень важны. Но здесь остановимся непосредственно на литейных свойствах сплавов.

    Как уже говорилось выше, литейные свойства сплавов — это совокупность свойств, характеризующих способность расплавленного металла образовывать качественные отливки. Понятие литейных свойств сплавов расширяется введением в него, кроме «традиционных» литейных свойств сплавов (усадки, ликвации, жидкотекучести), таких свойств, как модифицируемость, склонность к переохлаждению, способность поглощать газы при нагревании жидкого металла и выделять их при охлаждении, показатель трещиноустойчивости и др. Литейные свойства металлов и сплавов проявляют себя в момент заливки и заполнения формы, а также при кристаллизации отливки.

    Жидкотекучесть является литейным свойством металла, характеризующим его способность проникать во все элементы полости формы, в том числе — сложнодоступные и тонкостенные. На жидкотекучесть влияет целый комплекс факторов, начиная от температурного интервала кристаллизации того или иного литейного сплава, поверхностного натяжения и вязкости металлического расплава, температурных режимов процесса, и заканчивая свойствами самой формы (температура, теплопроводность и др.).

    В процессе охлаждения расплава металлы уменьшают свой объём, в результате чего проявляется такое литейное свойство металлов и сплавов, как усадка.

    Литейные свойства чугуна

    Чугун отличается от стали, кроме прочего, именно своими более хорошими литейными свойствами, поэтому чугун является самым распространённым материалом для изготовления отливок.

    Линейная и объёмная усадка у чугунов обычно меньше, чем у сталей, а жидкотекучесть — выше. Линейная усадка серого чугуна составляет 0,8-1,3%.

    К отличным литейным свойствам серого чугуна добавляется немаловажный экономический фактор: дешевизна самого материала. Правда, несмотря на это в последнее время имеет место тенденция замены дешёвого серого чугуна на более дорогие и качественные чугуны с шаровидным и вермикулярным графитом (переход от количества к качеству). Например, хорошие литейные свойства чугуна с вермикулярным графитом дают возможность получать из него высококачественные сложные фасонные тонкостенные и массивные отливки массой от килограмма до нескольких тонн.

    Придать требуемые литейные свойства расплаву чугуна или стали можно при помощи специальной обработки — модифицирования. Правильно подобранный модификатор способен положительно влиять на литейные свойства чугуна. При этом некоторые элементы ухудшают литейные свойства чугунов, оказывая при этом положительное влияние на другие характеристики, поэтому необходим правильный рациональный подбор модификатора и режимов модифицирования для решения конкретных задач. Жидкотекучесть, линейная и объёмная усадка чугунов регулируются модифицированием.

    Литейные свойства сталей

    Большинство сталей для получения изделий из них подвергаются обработке давлением (ОМД), но существует довольно широкий ассортимент сталей, предназначенных специально для изготовления отливок. В обозначении марок сталей для отливок последня буква — Л (означает «литейная»). Марки литейных сталей и их свойства регламентированы стандартом ГОСТ 977-88 «Отливки стальные. Общие технические условия». Характеристики литейных свойств конкретных сталей можно найти в «Марочнике сталей и сплавов».

    Чугун литейный

    Чугун литейный — это сплав железа, в состав которого входит кремний и углерод, а также всегда присутствующие примеси Mn, P, S. Весь углерод, который содержит материал, находится в виде графита формы пластины. Такой чугун при изломе имеет серый цвет, на цветовой фактор влияет содержащийся в сплаве графит. Поэтому литейный чугун называют серым, поэтому /серый чугун/ и литейный – это практически один и тот же сплав. Такой металл является основным сплавом в машиностроении. Название серого чугуна литейным приобрело благодаря его отличным литейным способностям, он обладает хорошей текучестью и соответственно хорошо заполняет формы для заливки.

    Состав литейного чугуна


    Химический состав литейного чугуна сказывается на качестве отливок. Очень большое влияние оказывает углерод, который содержится в чугуне в виде графита, карбида, углерода закала. Когда много графита он разрыхляет чугун, придает мягкость. Когда графита более 2,5%понижается прочность и вязкость металла. Соответственно сплав будет непригоден к отливке.

    Кремний производит вытеснение углерода из соединения с железом, в результате такой реакции выделяется графит. Высокое содержание кремния препятствует насыщению углерода. Литейный чугун состав которого включает марганец ,получает часть своих свойств благодаря этому включению. Так марганец повышает степень твердости, но придает хрупкость отливке, поэтому считается ненужной примесью. Но, данный элемент защищает железо и другие примеси от окисления.

    Химический состав литейного чугуна включает также фосфор, который играет особую роль в придании сплаву определенных качества и свойств. Он придает чугуну особую твердость, уменьшая при этом упругость и ненужную вязкость. Чтобы чугун был с достаточно хорошей прочностью, необходимо не более 0,3% фосфора. Фосфор увеличивает хорошую плавкость чугуну, что позволяет точнее подчеркнуть формы при заливке и застывании придать более гладкую поверхность. Сера препятствует насыщению углерода, а также замедляет выделение графита.

    Литейный чугун состав, которого включает и серу, может несколько терять свою плавкость. При высоком содержании данной примеси он становится густым и соответственно плохо заполняет форму. Поэтому материал с большим содержанием серы не применяют для тонкого литья. От того каким будет начальный состав чугуна зависит химический состав готовой отливки.

    Свойства литейного чугуна

    Главные свойства литейного чугуна — хорошие литейные показатели, мягкая текучесть и малая объемная усадка. Детали из данного металла малочувствительны внешнему напряжению при периодических нагрузках, степень поглощения колебаний, когда есть вибрация достаточно высокая, выше, чем у стали в 2-4 раза. Также благодаря графиту свойства литейного чугуна имеют хорошие антифрикционные свойства, что повышает работоспособность детали. Однако графитные включения в составе сплава придают ему хрупкость. Эти включения словно многочисленные надрезы в литом металле.

    Никель, как легирующий элемент, оказывает хорошее влияние на свойства литейного чугуна, он увеличивает коррозийные функции и улучшает обработку сплава. Медь графитизирует углерод, значительно повышает текучесть, прочность и достаточную твердость металла. Температура плавления зависит от химического состава материала и может колебаться в пределах 1130 — 1350 градусов Цельсия.

    Основные маркировки по ГОСТ литейного чугуна:

    • Л1, Л2, Л3, Л4, Л5,
    • Л6, ЛР1, ЛР2, ЛР3, ЛР4,
    • ЛР5,ЛР6, ЛР7.

    Оставьте свой комментарий

    Отменить ответ

    Высоколегированная сталь имеет в себе от 10 до 50% легирующих…

    Литейные свойства чугунов и их влияние на качество отливок;

    Литейные свойства. Чугун отличается сравнительно высо­кими литейными свойствами, что обусловлено его химическим со­ставом, низкой температурой начала кристаллизации, а также графитизацией.

    Жидкотекучесть большинства сплавов зависит от положения на диаграмме состояния, и она тем выше, чем меньше интервал затвердения. Чугун характеризуется аномальным характером жидкотекучести, ко­торая при увеличении содержания углерода и кремния повышается, но достигает максимума не при эвтектическом (СЕ = 4,3), а при зазвтектическом составе (СЕ = 4,7 — 4,9). Это связано со способностью заэвтектических чугу­нов сохранять текучесть в определенном интервале температур ниже ликвидуса, поскольку кристаллизация первичного графита сопровождается значительным тепловым эффектом. Заметный рост жидкотекучести наблюдается также при повышении содержания фосфора в сплаве.

    Усадка. Характер усадки серого чугуна в значительной степени определяется процессом графитизации. Уменьшение объема чугуна при охлаждении в жидком состоянии прак­тически постоянно. В период затвердевания усадка свя­зана с изменением агрегатного состояния и особенно с графи-тизацией.

    Объем белого чугуна уменьшается всегда. В сером чугуне вследствие выделения графита из жидкой фазы в заэвтектических чугунах и при эвтектической кристаллизации происходит расши­рение, компенсирующее усадку тем полнее, чем больше образуется графита. На рис. 77 показан случай, когда в процессе затвердева­ния серого чугуна заэвтектического состава происходит отрица­тельная усадка, т. е. объемное расширение. Величина объемной усадки при затвердевании белого чугуна составляет 4 — 5 %, се­рого — 1,5 — 3 %.

    Рис. 3.8.1. Объемная усадка ε белого (1) и серого (2) чугунов при охлаждении:

    εж — усадка в жидком состоянии; εз — усадка при затвердевании.

    При охлаждении чугуна в твердом состоянии изменение объема (линейная усадка) определяется двумя процессами: выделением графита в связи с уменьшением его растворимости в аустените и термическим сжатием матрицы сплава. Именно с графити-зацией связано предусадочное расширение. Послеперлитная линейная усадка серого и белого чугунов одинакова и со­ставляет 0,9—1,1 %, тогда как доперлитная усадка серого чугуна (0—0.3 %) значительно меньше, чем белого чугуна (0,7—1 %).

    Особенности протекания усадочных процессов в сером чугуне и относительно малая усадка при кристаллизации и в твердом со­стоянии существенно облегчают задачу получения качественных отливок. В отливках из серого чугуна реже, чем в стальных или в отливках из белого чугуна, образуются усадочные раковины, трещины и т. д. Это позволяет изготовлять отливки из серого чугуна часто без применения прибылей.

    голоса

    Рейтинг статьи

    Железо — информация об элементе, свойства и использование

    Стенограмма:

    Химия в ее стихии: железо

    (Промо)

    Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

    (Конец промо)

    Крис Смит

    Здравствуйте, на этой неделе мы обратимся к одному из самых важных элементов в организме человека.Это то, что делает возможным обмен веществ, и разве мы просто не знаем об этом. Есть вызовы железного человека, лидеры с железным кулаком и те, у кого, как говорят, есть железо в душе. Но у элемента номер 26 есть и темная сторона, потому что его мощный химический состав означает, что это также плохая новость для клеток мозга, как объясняет лауреат Нобелевской премии Кэри Маллис

    Кэри Маллис

    Для человеческого мозга железо необходимо, но смертельно опасно. Он существует на Земле в основном в двух степенях окисления — FeII и FeIII.FeIII преобладает в пределах нескольких метров от атмосферы, которая около двух миллиардов лет назад превратила 20% кислорода, окисляя это железо до состояния плюс три, которое практически нерастворимо в воде. Это изменение относительно обильного и растворимого FeII тяжело отразилось почти на всем живом в то время.

    Выжившие наземные и обитающие в океане микробы разработали растворимые молекулы сидерофоров, чтобы восстановить доступ к этому обильному, но иначе недоступному жизненно важному ресурсу, который использовал гидроксаматные или катехоловые хелатирующие группы, чтобы вернуть FeIII в раствор.Со временем появились высшие организмы, включая животных. А животные использовали энергию рекомбинации кислорода с углеводородами и углеводами в растительной жизни, чтобы обеспечить движение. Железо было необходимо для этого процесса.

    Но ни одно животное, тем не менее, не смогло адекватно справиться в долгосрочной перспективе — то есть в течение восьмидесятилетней жизни — с тем фактом, что железо необходимо для преобразования солнечной энергии в движение, но оно практически нерастворимо в воде при нейтральной температуре. рН и, что еще хуже, токсичен.

    Углерод, сера, азот. кальций, магний, натрий и, может быть, десять других элементов также участвуют в жизни, но ни один из них не обладает силой железа для перемещения электронов, и ни один из них не может полностью разрушить всю систему. Железо делает. Для поддержания железа в определенных полезных и безопасных конфигурациях развились системы — ферменты, использующие его каталитическую силу, или трансферрины и гемосидерин, которые перемещают и хранят железо. Но они не идеальны. Иногда атомы железа находятся не на своем месте, и не существует известных систем для повторного захвата железа, осажденного внутри клетки.

    В некоторых тканях клетки, перегруженные железом, могут быть переработаны или уничтожены, но это не работает для нейронов.

    За время своего существования нейроны образуют тысячи отростков, формируя сети соединений с другими нейронами. В процессе развития мозга взрослого человека большой процент клеток полностью уничтожается, а некоторые добавляются новые. Это процесс обучения. Но как только область мозга заработала и работает, биологически ничего нельзя сделать, если большое количество ее клеток перестает работать по какой-либо причине.

    И медленная ползучесть осаждающегося железа в течение многих десятилетий, пожалуй, чаще всего является этой причиной. В менее сложных тканях, таких как печень, могут быть активированы новые стволовые клетки, но в мозгу необходимы тренированные, структурно сложные, взаимосвязанные нейроны с тысячами проекций, которые накапливаются в течение всей жизни обучения. Таким образом, в результате возникают медленно прогрессирующие нейродегенеративные заболевания, такие как болезни Паркинсона и Альцгеймера.

    Этот же основной механизм может привести к различным заболеваниям.Есть двадцать или тридцать белков, которые имеют дело с железом в мозге — удерживают железо и передают его с места на место. Каждый новый индивидуум, наделенный новым набором хромосом, наделен новым набором этих белков. Некоторые комбинации будут лучше других, а некоторые будут опасны по отдельности и вместе.

    Мутация в гене, кодирующем один из этих белков, может нарушить его функцию, что приведет к потере атомов железа. Эти атомы, потерянные из химических групп, которые их удерживают, не всегда безопасно возвращаются в какую-либо структуру, такую ​​как трансферрин или гемоферритин.Некоторые из них вступят в реакцию с водой и будут потеряны навсегда. Только они не совсем потеряны. Они накапливаются в неудачных типах клеток, которые были назначены местами для экспрессии белков с наибольшей утечкой железа. И оксиды железа не просто занимают критическое место. Железо очень реактивно. Печально известные «активные формы кислорода», которые, как подозревают, вызывают так много возрастных заболеваний, могут просто происходить из различных форм железа.

    Настало время специалистам по химии, с прицелом на химию железа, обратить внимание на нейродегенеративные заболевания.

    Крис Смит

    Кэри Маллис рассказывает историю о железе, элементе, без которого мы не можем обойтись, но который в то же время может стать ключом к нашему неврологическому падению. В следующий раз на Химия в своем Элементе Джонни Болл расскажет историю Марии Кюри и элемента, который она открыла и назвала в честь своей родины.

    Джонни Болл

    Смоляная урановая руда, содержащая уран, оказалась слишком радиоактивной, чтобы это можно было объяснить содержанием урана.Они просеивали и сортировали вручную унцию за унцией через тонны урановой смолы в сквозняке, в морозном сарае, прежде чем в конце концов были обнаружены крошечные количества полония.

    Крис Смит

    Так что будь радиоактивным или, по крайней мере, активным подкастом и присоединяйся к нам, чтобы узнать загадочную историю о полонии в программе Chemistry in its Element, которая выйдет на следующей неделе. Я Крис Смит, спасибо, что выслушали, увидимся в следующий раз.

    (Акция)

    (Конец акции)

    Что такое чугун и его виды

    Сегодня мы поговорим о том, что такое чугун и виды чугуна.Чугун представляет собой ферроуглеродистые сплавы, которые содержат от 1,7 до 4,5% углерода в свободной или смешанной форме. Чугун – хрупкий и менее пластичный материал, обладающий высокой прочностью на сжатие. Из-за его высокой прочности на сжатие он используется для изготовления основания или корпуса большинства машин. Чугун также имеет низкую температуру плавления, которая составляет около 1200 градусов по Цельсию, что делает его пригодным для литья. Благодаря своим литейным свойствам его называют чугуном. Он имеет низкую стоимость производства и обладает отличными механическими свойствами.

    Чугун также содержит небольшое количество примесей, таких как кремний, сера, марганец и фосфор, медь, никель, хром, которые влияют на его свойства на малом или большом уровне. Действие этих свойств заключается в следующем.

    Кремний:   Содержится в чугуне до 4 процентов. Он способствует образованию графита, что делает его мягким и легко поддающимся обработке.

    Сера:  Присутствует до 0,1 настоящего. Делает чугун твердым и хрупким.

    Марганец: Способствует образованию карбида в чугуне, что делает его прочным и твердым.Он присутствует до 0,75 процента.

    Хром: Также способствует образованию карбидов, что затрудняет обработку.

    В зависимости от процентного содержания углерода, условий охлаждения, легирующих элементов, термической обработки и т. д. чугун можно разделить на следующие типы.

    Чугун и его типы:

    1. Серый чугун:

    Чугун, содержащий углерод в свободной форме, известный как серый чугун. Он также известен как технический чугун из-за того, что в основном используется в коммерческих целях.Он содержит от 3 до 3,5 процентиля углерода и остальное железо. Этот чугун имеет низкую прочность на растяжение, высокую прочность на сжатие и отсутствие пластичности. Он обладает свойством механической обработки передового опыта. Этот металл обозначается буквой FG, за которой следует цифра, показывающая максимальное растягивающее напряжение.

    2. Белый чугун:

    Чугун, в котором углерод присутствует в комбинированной форме или в форме карбида, известный как белый чугун. Белый цвет обусловлен образованием карбида. Он содержит до 2,3 процента углерода. Он твердый и не подходит для механической обработки.Это железо имеет высокую прочность на растяжение и низкую прочность на сжатие.

    3. Ковкий чугун:

    Этот чугун получают из белого чугуна в процессе термообработки. В основном его получают отжигом белого чугуна. Он обладает улучшенной прочностью и пластичностью, как сталь, но его легко отливать. Он часто используется для небольших отливок, требующих хорошей прочности на растяжение и способности изгибаться без разрушения (пластичность). Использование включает электрические фитинги, ручные инструменты, фитинги для труб, шайбы, кронштейны, фитинги для ограждений и т. Д.

    4. Чугун с шаровидным графитом:

    Он также известен как ковкий или высокопрочный чугун. Обладает высокой прочностью. Его получают из серого чугуна путем добавления небольшого количества магния в расплавленную стадию. Он обозначается буквой SG, за которой следуют цифры, указывающие на предел прочности при растяжении и процентное удлинение.

    5. Пятнистый чугун:

    Чугун, содержащий равное количество свободного углерода и карбида, известный как пятнистый чугун. Он имеет промежуточные свойства и цвет серого чугуна и белого чугуна.

    6. Охлажденный чугун:

    Если белый чугун быстро охлаждается из расплавленного состояния, полученное железо называется отбеленным чугуном.

    7. Легированный чугун:

    Легированный чугун, полученный путем добавления в чугун некоторого легирующего элемента, такого как никель, хром, медь и т. д. Он имеет повышенные свойства в зависимости от легирующего элемента. Этот чугун производят, чтобы получить желаемые свойства чугуна.

    Это все о том, что такое чугун и виды чугуна.Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, задайте их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Спасибо, что прочитали это.

    Металлография чугуна проницательная

    Трудности при металлографической подготовке чугуна

    Основной задачей при подготовке образцов чугуна является сохранение исходной формы и размера графита, чтобы обеспечить правильное представление микроструктуры чугуна.


    Рис. 4: Серый чугун с чешуйчатым графитом, недостаточная полировка (увеличение: 200x)
    Рис. 5: Серый чугун с чешуйчатым графитом, правильная полировка (увеличение: 200x)

    Под микроскопом изображение графита видно двумерно. Однако на самом деле он трехмерный. Это означает, что определенный процент графита при шлифовке и полировке режется очень мелко, лишь слабо удерживаясь в матрице. Поэтому всегда существует вероятность того, что графит не может быть полностью сохранен, особенно очень крупные чешуйки или скопления чешуек.В результате графитовую фазу не всегда удается сохранить или хорошо отполировать.

    В ковких чугунах графит существует в виде розеток или темперированного углерода. Это рыхлая форма графита, и ее может быть особенно трудно удержать во время металлографической подготовки.

    Распространенной ошибкой подготовки является недостаточное удаление смазанного матричного металла после шлифования, что может скрыть истинную форму и размер графита. Это особенно характерно для ферритных и аустенитных чугунов, склонных к деформации и царапанью.Для этих материалов очень важны тщательная алмазная и окончательная полировка.

    Большинство стандартных микроскопических исследований чугуна проводится с увеличением в 100 раз, что делает графит черным. Однако требуется большее увеличение, чтобы убедиться, что углерод полностью сохранился, поскольку хорошо отполированный графит имеет серый цвет.

    Рис. 6: Недостаточная полировка оставляет графитовые узелки, покрытые смазанным металлом, протравленным 3 % Nital (Mag: 200x)
    Рис.7: Правильная полировка показывает форму и размер графитовых узелков, пригодных для оценки, травление 3 % Nital (Mag: 200x)


    Рис. 8: Хорошо отполированные графитовые чешуйки (увеличение 500x)

    Кованое железо и чугун: сравнительный анализ

    Железо является одним из самых легированных элементов на Земле. Он сочетается с различными элементами, образуя множество материалов. Все эти материалы имеют различные желаемые свойства. Железо настолько универсально, что его сплавы также могут сочетаться с другими элементами, образуя тысячи новых материалов.Двумя хорошо известными типами железа являются кованое железо и чугун. В этой статье мы будем анализировать и сравнивать кованое железо с чугуном. Мы обсудим их отличительные свойства, преимущества, недостатки и области применения.

    Кованое железо

    Кованое железо представляет собой сплав железа, который содержит очень незначительное количество углерода (менее 0,08%). Это почти чистое железо. Его также можно описать как железо, нагретое и обработанное с помощью инструментов. Слово «сделано» само по себе является причастием прошедшего времени работы.Кованое железо представляет собой высокоочищенное железо с небольшим количеством добавленного шлака.

    Свойства кованого железа

    Свойства кованого железа следующие:

    • Он очень податлив и поддается сварке. Это позволяет разогревать его и придавать ему различные формы.
    • Благодаря очень низкому содержанию углерода кованое железо является пластичным. Он также относительно легкий по сравнению с кованым железом и чугуном.
    • Устойчив к усталости. Под воздействием большой нагрузки он деформируется, прежде чем выйти из строя.
    • Обладает высокой прочностью на растяжение.
    • Плавится при высокой температуре 1540°C.

    Кованое железо и сталь имеют несколько схожих свойств. Одной из причин этого является столь же низкое содержание углерода. Люди часто задают вопросы типа: может ли кованое железо ржаветь? Или кованое железо прочнее стали?

    Прежде всего, ржавчина – это окисление железа. Кованое железо на 99% состоит из железа, поэтому ржавеет. Что касается прочности, более высокое содержание углерода в стали делает ее прочнее, тверже и менее податливой, чем кованое железо.

    Применение кованого железа

    С появлением более дешевых и качественных альтернатив, таких как сталь, кованое железо находит все меньше применений в металлургии. Ниже приведены некоторые из его приложений:

    • Вы можете использовать его для изготовления творческих работ, таких как ворота и перила.
    • Используется для изготовления поручней.
    • Кованое железо используется в производстве болтов и гаек.
    • Может использоваться для изготовления цепей.

    Чугун

    Стул из чугуна

    Чугун относится к сплавам железа и углерода с содержанием углерода 2 – 4%.Вы можете переплавить, залить в форму и дать этому сплаву затвердеть. Отсюда и название «литое железо». Плавка чугуна или железной руды и смешивание их с другими сплавами или металлоломом образуют чугун.

    Вам может быть интересно узнать, что существует четыре типа чугуна, которые различаются по своим основным свойствам. Какие четыре типа чугуна существуют? Они:

    1. Белый чугун: Содержит карбиды, обеспечивающие хорошую износостойкость, высокую прочность на сжатие и твердость.
    2. Серый чугун: Содержит графит в своей микроструктуре. Он легко обрабатывается и устойчив к износу.
    3. Ковкий чугун: Это форма серого чугуна, которая содержит небольшое количество цезия и магния. Эти элементы образуют узелки графита в сером чугуне, что приводит к высокой прочности и пластичности.
    4. Ковкий чугун: Когда белый чугун подвергается термической обработке для повышения его пластичности, он образует ковкий чугун.

    Свойства чугуна

    Чугун обычно имеет некоторые отличительные свойства. Эти свойства, которые являются результатом его смешанной микроструктуры, следующие:

    • Хрупкий и относительно тяжелый.
    • При сравнении кованого железа и чугуна кованое железо имеет относительно низкую температуру плавления (от 1150 до 1200°C).
    • Обладает отличной текучестью, литьем и обрабатываемостью.
    • Устойчив к износу и деформации.
    • Несмотря на низкую прочность на растяжение, прочность на сжатие у чугуна очень высокая

    Применение чугуна

    Теперь, когда мы обсудили его свойства, следующий вопрос: для чего используется чугун? Ниже приведены некоторые области применения чугуна:

    • Автомобильная промышленность использует его для производства автомобильных деталей, таких как головки цилиндров, блоки цилиндров, шестерни, распределительные валы и т. д.
    • Используется для изготовления кухонной утвари, контактирующей с теплом.
    • Вы также можете использовать его для трубопроводов.

    Кованое железо и чугун: сравнительный анализ

    Ниже приведены некоторые основные различия между кованым железом и чугуном:

    • Кованое железо обладает высокой прочностью на растяжение и устойчиво к нагрузке на растяжение. Чугун имеет относительно низкую прочность на растяжение, но превосходен при сжатии.
    • Чугун хрупкий и твердый.Кованое железо является пластичным и относительно мягким.
    • Кованое железо имеет более высокую температуру плавления по сравнению с чугуном.
    • Чугун желателен из-за его обрабатываемости и способности к литью, в то время как кованое железо желательно из-за его ковкости и свариваемости.
    • Чугун имеет большее содержание углерода, чем кованое железо.
    • Кованое железо — это железо, которое можно нагревать и обрабатывать. Чугун — это железо, которое можно переплавить и отлить.

    Влияние микроэлементов (бора и свинца) на свойства серого чугуна

    Превосходная литейная способность, хорошее сочетание механических и физических свойств, низкая стоимость и простота производства делают серый чугун превосходным материалом для основы для многих технических деталей, таких как как блок цилиндров, головка цилиндра, крышка масляного радиатора, тормозной барабан и т. д.Важными механическими свойствами таких отливок являются предел прочности при растяжении, модуль упругости, ударная вязкость и демпфирующая способность. Серый чугун представляет собой сплав железа, углерода, кремния, марганца, фосфора и серы. В дополнение к этим элементам в сером чугуне присутствует ряд микроэлементов. Элементы, присутствующие в следовых количествах в сером чугуне, оказывают значительное влияние на свойства и структуру графита. Следовательно, важно понимать его воздействие пользователями и производителями таких отливок.Их влияние на свойства и графитовую структуру становится важным, когда уровни микроэлементов ниже или выше нормального значения.

    Источником микроэлементов в сером чугуне являются передельный чугун, лом цветных металлов, лом стеклоэмалей, лом освинцованной стали, покупной лом, содержащий свинец или покрытый краской на основе свинца. Чтобы избежать загрязнения микроэлементами шихтовых материалов, все купленные в ломе должны быть проверены перед складированием, чтобы можно было удалить нежелательные шихтовые материалы.В настоящей работе изучено влияние бора и свинца на механические свойства и графитовую структуру в следовых количествах в сером чугуне. Эти элементы преднамеренно добавляются в серый чугун, чтобы знать их влияние на свойства серого чугуна.

    Серый чугун Состав

    Основу элементов, присутствующих в сером чугуне, можно разделить на три категории [1–4].

    1. 1.

      Основные элементы,

    2. 2.

      Мелкие элементы и

    3. 3.

      Микроэлементы

    Основные элементы

    Тремя основными элементами серого чугуна являются железо, углерод и кремний.

    Углерод

    Углерод в сером чугуне составляет около 2.от 5 до 4 % по весу. Он встречается в двух фазах: элементарный углерод в виде графита и связанный углерод в виде карбида железа (Fe 3 C). Степень графитации оценивается как % общего углерода = % графитового углерода + % связанного углерода. Если графитизация завершена, процентное содержание общего углерода и процентное содержание графитового углерода равны. Если графитизации не произошло, процентное содержание графитового углерода равно нулю. Если в сером чугуне присутствует около 0,5–0,8 % связанного углерода, это обычно указывает на то, что микроструктура в основном перлитная.

    Кремний

    Кремний в сером чугуне составляет примерно от 1,0 до 3,0 % по весу. Важным эффектом кремния является его влияние на графитизацию. Установлено, что увеличение процентного содержания кремния смещает эвтектическую точку диаграммы железо-углерод влево.

    Второстепенные элементы

    Второстепенными элементами в сером чугуне являются фосфор и два взаимосвязанных элемента марганец и сера.

    Фосфор

    Фосфор содержится во всех серых чугунах. Его редко добавляют преднамеренно, но, как правило, его получают из чугуна.В некоторой степени это увеличивает текучесть железа. Фосфор образует фазу с низкой температурой плавления в сером чугуне, которую обычно называют стедитом (Fe 3 P). При высоких уровнях он способствует усадочной пористости, а при низких уровнях (ниже примерно 0,05 %) увеличивает проникновение металла и образование оребрения.

    Сера

    В чугунах, выплавляемых в кислой вагранке, обычно содержится сера в пределах 0,08–0,18 %, а в чугунах, полученных электроплавкой, обычно содержится 0,03–0,08 %. Влияние серы необходимо рассматривать относительно ее реакции с марганцем в железе.Сера образует сульфид железа (FeS) и сегрегирует на границах зерен во время замораживания и выпадает в осадок на заключительном этапе замораживания.

    Марганец

    При наличии марганца образуется сульфид марганца (MnS), который нейтрализует действие серы.

    $$ \%\, \hbox{Mn}=1,7\times\% \,S: \hbox{Химически эквивалентное процентное содержание серы и марганца для образования MnS} $$

    (1)

    $$ \% \,\hbox{Mn}=1.7\times\% \,S+0.15: \hbox{Процентное содержание марганца, при котором образуется максимум феррита и минимум перлита} $$

    (2)

    $$ \% \,\hbox{Mn}=3\times\% \,S+0,35: \hbox{Процентное содержание марганца, при котором образуется перлитная микроструктура} $$

    (3)

    Хром

    Хром может присутствовать в сером чугуне до 0,3 %. Это способствует формированию отбеленной и перлитной структуры в серых чугунах.Повышает прочность за счет образования карбидов. Основным источником хрома являются никелевые пластины, стальной лом и сплавы Ni–Mg, присутствующие в исходных шихтовых материалах.

    Никель

    Никель может присутствовать в серых чугунах до 0,5 %. Он имеет минимальный эффект, если он присутствует в небольшом количестве (до 0,1 %), но способствует графитизации, когда присутствует в больших количествах. Основным источником никеля являются никелевые пластины, стальной лом и сплавы Ni-Mg, присутствующие в исходных шихтовых материалах.

    Медь

    Медь может присутствовать в серых чугунах до 0,5 %. Это способствует перлитной структуре, улучшает прочность и ухудшает оплодотворение в ковких чугунах. Основным источником меди являются медные проволоки, сплавы на основе меди и стальной лом, присутствующие в исходных шихтовых материалах.

    Олово

    Олово является мощным элементом, стимулирующим перлит, и увеличение содержания олова в серых и шаровидных чугунах гарантирует, что структуры должны быть полностью перлитными или свободными от феррита.Олово обычно присутствует в сером чугуне на уровне ниже 0,02 %. Более высокие уровни могут быть результатом загрязнения цветными металлами или использования сталей с луженым покрытием во время плавки. В тех случаях, когда преднамеренно добавляют олово, максимальный уровень олова 0,1 % обеспечит полностью перлитную матрицу и повысит прочность на разрыв как серого, так и шаровидного чугуна. Добавки свыше 0,1 % приводят к повышению твердости и снижению предела прочности при растяжении.

    Типы чугуна (стр. 1), серый и ковкий чугун

    Содержание сплава

    Наиболее эффективными элементами для серого чугуна являются углерод и кремний.Когда цель состоит в том, чтобы разлить чугун по эвтектике, чтобы предотвратить образование карбидов железа, можно использовать добавки кремния в ковше для модификации расплавленного сплава, чтобы всегда достигался эвтектический эквивалент. Используя расчет CE и подтверждая соответствующее количество добавок ферросиликата, клиновидный блок используется для подтверждения того, что серый чугун находится на желаемом уровне CE.

    Углерод и кремний

    По сравнению с обычными марками стали содержание углерода в сером чугуне примерно в десять раз выше.Поскольку стальной лом составляет большую часть шихты расплава для чугунолитейного производства, углерод обычно приходится добавлять в какой-то момент процесса либо в основную шихту, либо после того, как железо находится в расплавленном состоянии. Поскольку в стальном шихтовом ломе очень мало углерода, металлургу необходимо учитывать все металлические шихтовые материалы (сталь, железный лом, чугун) в основной печи. Добавки, повышающие содержание углерода, в значительной степени зависят от метода плавки (плавка в вагранке с коксом приводит к повышению уровня углерода), количества используемого кремния и наличия дешевого графита.Однако по мере перехода чугунолитейной промышленности от вагранки к индукционной плавке с аналогичными высокими добавками стального лома в шихту требуются альтернативные добавки в ковше, в потоке или в литейной форме для получения чешуек типа А в сером чугуне.

    Методы модифицирования

    С переходом на индукционную плавку литейные заводы тщательно загружают в свои индукционные ковши тщательно взвешенные количества стального лома, лома железа и более дорогого чугуна. Сегодня большее количество низкоуглеродистой стали может быть получено за счет добавления модификаторов ферросилиция (FeSi).Процесс модифицирования включает добавление от 0,05 до 1% специального сплава FeSi, содержащего контролируемые количества одного или нескольких тщательно отобранных элементов для дальнейшего улучшения морфологии графита. Объяснение того, как эти тщательно отобранные элементарные добавки, включая Al, Ca, Ba, Sr, Ce, La, Mn, Bi, S, O и Zr, можно найти в Таблице 1.0 Структурные эффекты элементарных добавок к чугуну, показанной ниже. . В дополнение к повышению уровня кремния модификатор создает центры зародышеобразования, которые способствуют осаждению и росту графита, а также затвердеванию железа на основе стабильной системы Fe-C.

    Когда необходимо приобрести углерод для добавления, дополнительный материал обычно имеет форму графита. Добавки графита часто поступают из угольных электродов, ранее использовавшихся в сталеплавильных печах.

    Цель модифицирования

    Целью модифицирования является стимулирование гетерогенного зародышеобразования графита путем введения элементов, образующих подходящие субстраты, которые будут действовать как зародыши и инициировать желаемое образование графита. Способствуя стабильному затвердеванию эвтектики, модифицирование позволяет C выходить из раствора в подходящей форме графита, а не в виде карбида железа.

    С тщательным контролем, использование инокулятового добавления поможет:

      • Избегайте формирования карбидов (цементиот)
      • Способствуют формирование графита
      • Уменьшить сегрегацию
      • Уменьшить усадку
      • Улучшение обрабатываемости
      • однородная структура
      • Повышение пластичности

    Эффект модифицирования представлен на рисунке ниже (Эффект модифицирования), где кривые охлаждения для немодифицированного железа обозначены черной пунктирной линией, а для модифицированного железа указаны в виде синей сплошной линии.

    Модифицирование может происходить при выпуске, в ковше, в потоке во время литья или даже внутри формы. Модифицирующие сплавы доступны в гранулированной форме, упакованы в проволоку или отлиты/прессованы в различные формы. Размер регулируется в зависимости от точки добавления, времени и температуры, доступных для растворения в расплавленном железе. Как правило, количество добавок может быть уменьшено, если модифицирование происходит как можно ближе к заливке чугуна в форму, поэтому модифицирование «в потоке» гранулами FeSi является наиболее распространенным методом добавления.

    Разница между чугуном и чугуном

    Основное отличие — железо против чугуна

    Железо является важным металлическим элементом. Он используется в производстве многих различных полезных металлических сплавов, таких как сталь. Основной проблемой железа является ржавление поверхности. Для предотвращения ржавчины используются различные методы предотвращения, такие как цинкование, покраска и т. д. Металлические сплавы, такие как нержавеющая сталь, также производятся для предотвращения коррозии. Чугун — это форма железа, в которой содержится больше углерода, чем в других формах сплава железа.Основное различие между железом и чугуном заключается в том, что железо представляет собой чистый металл, тогда как чугун представляет собой металлический сплав.

    Ключевые области охвата

    1. Что такое железо?
         
    – Сравнение ключевых различий

    Ключевые термины: чугун, ковкий чугун, серый чугун, железо, металл, ковкий чугун, металлический сплав, ржавчина, сталь, белый чугун, кованое железо

    Что такое железо

    Железо — это металлический элемент с символом «Fe».Атомный номер 26, молярная масса около 56 г/моль. Этот химический элемент относится к d-блоку периодической таблицы. Он считается переходным элементом, поскольку имеет частично заполненные d-орбитали в соответствии с его электронной конфигурацией ([Ar] 3d 6 4s 2 ).

    Рисунок 1: Атомная структура железа

    Железо находится в твердом состоянии при комнатной температуре. Температура плавления составляет 1538 °С, а температура кипения составляет около 2862 °С. Он очень важен как металл, а также используется в производстве различных металлических сплавов.Железо под воздействием воздуха и влаги может разрушаться. Это называется образованием ржавчины. Это химическая реакция, которая включает окисление поверхности железа. Железные сплавы изготавливаются с пониженной или нулевой коррозией за счет добавления достаточного количества хрома к железу; нержавеющая сталь является лучшим примером для этого.

    Существуют различные типы сплавов железа, в том числе сталь, кованое железо, чугун, антрацит и т. д. Сталь является одним из наиболее часто используемых металлических сплавов во всем мире благодаря своим различным желаемым свойствам, таким как прочность, пластичность и т. д. . Кованое железо представляет собой металлический сплав с низким содержанием углерода. Он жесткий и податливый. Чугун состоит из большого количества углерода. Он склонен к ломкости.

    Железо можно извлечь из железной руды с помощью доменной печи. Как правило, железная руда состоит из железа в двух формах: оксидов железа и железа. Эти формы могут быть восстановлены до железа в доменной печи путем нагревания сырья с коксом. Расплавленное железо можно получить со дна печи. Это расплавленное железо можно использовать для производства чугуна, стали и других форм сплавов.

    Что такое чугун

    Чугун — это твердый, относительно хрупкий сплав железа и углерода, который можно легко отлить в форму. Он содержит более высокую долю углерода, чем сталь. Чугун – это металлический сплав. Содержание углерода в этом сплаве составляет 2-4%. Чугун имеет относительно низкую температуру плавления, чем другие сплавы железа.

    Помимо углерода и железа, чугун также содержит кремний, марганец и следовые количества серы и фосфора. Поскольку содержание углерода высокое, чугун затвердевает как гетерогенный сплав.Чугун имеет около 1-3% кремния. Следовательно, на самом деле это металлический сплав железа, углерода и кремния. Расплавленный чугун менее вступает в реакцию с формовочным материалом. Однако чугун не очень пластичен и не пригоден для прокатки.

    Чугун является хорошим конструкционным материалом благодаря его низкой температуре плавления, хорошей текучести, хорошей обрабатываемости и т. д. Существует несколько типов чугуна, как указано ниже. Эта классификация основана на микроструктуре сплава.

    • Серый чугун
    • Ковкий чугун
    • Ковкий чугун
    • Белый чугун

    Рис. 2. Чугунная сковорода

    Эти формы чугуна отличаются друг от друга формой и формой углерода, присутствующего в чугуне.При производстве серого чугуна модификаторы используются для контроля типа графита и размера сплава. При производстве ковкого чугуна следовые количества висмута используются для улучшения ковкости. Ковкий чугун производится путем добавления небольшого количества магния, что вызывает образование сфероидального графита в сплаве. Белый чугун имеет белые трещины при разрушении. Это связано с наличием примесей карбида железа.Точно так же присутствие некоторых других соединений может придать желаемые свойства чугуну.

    Разница между чугуном и чугуном

    Определение

    Железо: Железо — это металлический элемент с символом «Fe».

    Чугун: Чугун – это твердый, относительно хрупкий сплав железа и углерода, который можно легко отлить в форму.

    Природа

    Железо: Железо — это чистый металл.

    Чугун: Чугун представляет собой металлический сплав.

    Содержание углерода

    Железо: Чистое железо не состоит из углерода, но сплавы железа могут иметь различное процентное содержание углерода.

    Чугун: Чугун состоит из 2-4% углерода.

    Точка плавления

    Железо: Железо имеет более высокую температуру плавления 1538 °C.

    Чугун: Чугун имеет относительно низкую температуру плавления.

    Образование ржавчины

    Железо: Образование ржавчины происходит на поверхности железа и его сплавов, за исключением нержавеющей стали.

    Чугун: Чугун подвержен образованию ржавчины.

    Пластичность

    Железо: Железо и большинство сплавов железа ковкие.

    Чугун: Чугун менее ковкий и хрупкий (кроме ковкого чугуна).

    Заключение

    Железо — это металл. Он используется в производстве различных типов металлических сплавов, которые используются для различных целей в зависимости от их благоприятных свойств. Чугун является одной из таких форм железа.Основное различие между железом и чугуном заключается в том, что железо представляет собой чистый металл, тогда как чугун представляет собой металлический сплав.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.