---
Пройти Антиплагиат ©



Главная » Материаловедение: материалы, применяемые в машиностроении » Чугуны: классификация и свойства



Чугуны: классификация и свойства

Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. Найти рефераты и курсовые по данной теме Уникализировать текст 



Классификация чугунов


Чугун отличается от стали по составу более высоким содержанием углерода, по технологическим свойствам — лучшими литейными качествами, малой способностью к пластической деформации (в обычных условиях не поддается ковке). Чугун дешевле стали.
Чугуны классифицируют по следующим показателям:
• состоянию углерода:
— белый чугун — весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида;
— серый чугун — углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого или волокнистого (завихренного) графита;
— высокопрочный чугун — углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита;
— ковкий чугун — получают в результате отжига отливок из белого чугуна. Весь углерод или значительная часть его находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного графита (углерода отжига);
• структуре:
— ферритный;
— ферритно-перлитный;
— перлитный;
• химическому составу:
— нелегированный;
— легированный — специального назначения.
Таким образом, чугун (кроме белого) отличается от стали наличием в структуре графитовых включений (рис. 1), а между собой чугуны различаются по форме этих включений.
Механические свойства чугунов зависят от структуры и в основном от формы, количества, размеров и характера распределений графитовых включений. Графитовые включения определяют технологические и эксплуатационные свойства чугунов. Наличие графитовых включений облегчает обработку деталей из чугуна резанием вследствие ломкой стружки. Графит повышает износостойкость и придает хорошие антифрикционные свойства чугуну путем собственного «смазывающего» действия. Чугун обладает низкой чувствительностью к различным поверхностным дефектам, надрезам, проточкам и т. п., так как графитовые включения сами являются концентраторами напряжений, и добавление к ним еще нескольких не оказывает существенного влияния на общую прочность материала. В отличие от металлической основы графит плохо передает упругие колебания, поэтому чугун обладает высокой демпфирующей способностью, что позволяет гасить вибрацию и резонансные колебания.
Твердость чугунов мало зависит от формы графитовых включений и определяется структурой металлической основы. У ферритных чугунов твердость составляет -150 НВ, у феррито-перлитных -200 НВ; перлитных -250 НВ.
 
 

Примеси в чугуне


Обычный промышленный чугун содержит те же примеси, что и углеродистая сталь, т. е. марганец, кремний, серу и фосфор, но в большем количестве. Эти примеси существенно влияют на условия графитизации и, следовательно, на структуру и свойства чугуна.
Кремний особенно сильно влияет на структуру чугуна, усиливая графитизацию. Содержание кремния в чугунах колеблется в широких пределах: от 0,3—0,5 до 3—5 %. Изменяя содержание кремния, можно получить чугуны, совершенно различные по свойствам и структуре — от малокремнистого белого до высококремнистого ферритного (серого с пластинчатым или высокопрочного с шаровидным графитом).
Марганец в отличие от кремния препятствует графитизации, или, как говорят, способствует отбеливанию чугуна.
Сера также способствует отбеливанию чугуна, но одновременно ухудшает его литейные свойства (в частности, снижает жидкотекучесть). Поэтому содержание серы в чугуне лимитируется: верхний предел для мелкого литья — 0,08 %; для более крупного (когда можно допустить несколько худшую жидкотекучесть) -до 0,1-0,12% S.
Фосфор практически не влияет на процесс графитизации. Однако фосфор — полезная примесь в чугуне, так как он улучшает жидкотекучесть.
 
 

Белый чугун


Такое название чугун получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Весь углерод в этом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементита. Белые чугуны в зависимости от содержания углерода могут быть доэвтектическими (перлит + ледебурит), эвтектическими (ледебурит) и заэвтектиче-скими (первичный цементит + ледебурит). Эти чугуны отличаются большой твердостью (450—550 НВ) из-за присутствия в них большого количества цементита. Поэтому они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Отливки из белого чугуна служат для последующего изготовления ковкого чугуна с помощью графитизирующего отжига. В дальнейшем он применяется для изготовления деталей повышенной усталостной прочности: коленчатых и распределительных валов, седел клапанов, зубчатых колес масляного насоса, суппортов дискового тормозного механизма и др.
Отбеленные чугуны-отливки имеют поверхностные слои (12—30 мм) со структурой белого чугуна, а сердцевину — со структурой серого чугуна. Высокая твердость поверхности такой отливки повышает ее стойкость к истиранию. Поэтому отбеленный чугун применяют для изготовления валков листовых прокатных станов, колес, тормозных колодок и многих других деталей, работающих в условиях повышенного изнашивания.
 

Серый чугун


Такое название чугун получил по виду излома, который имеет серый цвет. В структуре серого чугуна имеется графит. Структура чугуна состоит из металлической основы и графита (в форме пластин), и свойства его зависят от этих двух составляющих.
Графит по сравнению со сталью имеет низкие механические свойства, поэтому в некотором приближении можно считать, что места, которые он занимает, — это пустоты и трещины. С увеличением числа пустот механические свойства чугуна резко ухудшаются. При растягивающих напряжениях легко образуются центры разрушения на концах графитных включений. Значительно лучше ведет себя чугун при сжатии и изгибах.
Серые чугуны являются сплавами сложного состава, содержащими железо, углерод, кремний, марганец и примеси, такие, как сера и фосфор. Последний частично растворяется в феррите (-0,3 %) и, кроме того, входит в тройную эвтектику (Fe—С—Р) с температурой плавления 950 °С. Это существенно улучшает литейные свойства чугуна.
Сера — вредная примесь, снижает механические и литейные свойства чугунов и повышает склонность к образованию в них трещин.
Кремний входит в состав серых чугунов (1—3 %) как основной химический элемент и увеличивает выделение графита при затвердевании и разложении выделившегося цементита.
Марганец (0,2—1,1 %) положительно влияет на механические свойства чугуна, но затрудняет процесс графитизации или способствует его отбеливанию. Таким образом, можно сказать, что степень графитизации напрямую зависит от количества углерода (2,2—3,7 %) и кремния (1—3 %) в чугуне.
В небольших количествах в серые чугуны могут попасть из руды хром, никель и медь, которые тоже влияют на условие графитизации. Количество графитных включений и структура основы влияют на свойства серого чугуна.
По структуре металлической основы серые чугуны делят на три группы:
1) серый перлитный со структурой перлит + графит (количество связанного углерода составляет -0,8 %.);
2) серый ферритно-перлитный со структурой феррит + перлит + графит (количество связанного углерода меньше 0,8);
3) серый ферритный со структурой феррит + графит (весь углерод в виде графита).
Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической основы и ее количества, формы и размеров графитных включений (пустот).
Маркировка. По ГОСТ 1412—85 в обозначение чугуна входит сочетание букв и цифр, например СЧ15. СЧ обозначает серый чугун, цифры показывают значение временного сопротивления при растяжении. Стандарт предусматривает следующие марки чугуна: СЧ10; СЧ15; СЧ18; СЧ20; СЧ21; СЧ24; СЧ25; СЧЗО; СЧ35; СЧ40; СЧ45.
Значения показателей некоторых серых чугунов приведены в табл. 1.
Таблица 1. Механические показатели некоторых серых чугунов

Наличие графита способствует измельчению стружки при обработке резанием и оказывает смазывающее действие, что повышает износостойкость чугуна.
Ферритные серые чугуны марок СЧ10 и СЧ15 используют для слабо- и средненагруженных деталей: крышек, фланцев, маховиков, суппортов, тормозных барабанов, ведущих дисков сцепления и т. д.
Ферритно-перлитные серые чугуны марок СЧ20 и СЧ25 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоков цилиндров двигателя, поршней цилиндров, барабанов сцепления, станин станков и др.
Перлитный чугун применяют для отливки станин мощных станков и механизмов. Часто используют перлитные серые модифицированные чугуны. Такие чугуны получают при добавлении в жидкий чугун перед разливкой специальных добавок — ферросилиция (0,3—0,6 % от массы шихты) или силикокальция (0,3—0,5 % от массы шихты). К таким чугунам относят чугуны марок СЧ40 и СЧ45, которые обладают более высокими механическими свойствами из-за измельчения формы графитных включений. Эти чугуны применяют для изготовления корпусов насосов, компрессоров и гидроприводов.
Для деталей, работающих при повышенных температурах, применяют легированные серые чугуны, которые дополнительно содержат хром, никель, молибден и алюминий.
 



Лекция, реферат. Чугуны: классификация и свойства - понятие и виды. Классификация, сущность и особенности. 2018-2019.

Оглавление книги открыть закрыть

Материалы, применяемые в машиностроении
Углеродистые стали
Углеродистые стали обыкновенного качества
Качественные углеродистые стали
Инструментальные углеродистые стали
Чугуны: классификация и свойства
Ковкий чугун
Высокопрочный чугун
Антифрикционные чугуны
Легированные стали: свойства и классификация
Конструкционные легированные стали
Инструментальные легированные стали
Стали и сплавы с особыми свойствами: нержавеющие, шарикоподшипниковые, пружинные, автоматные
Электротехнические стали и сплавы
Порошковые материалы
Сплавы цветных металлов
Медь и ее сплавы
Алюминий и его сплавы
Антифрикционные сплавы
Композиционные материалы
Композиционные материалы с металлической матрицей
Материалы с неметаллической матрицей
Конструкционные материалы на органической основе
Пластмассы: состав, свойства и классификация
Резины: состав, свойства и виды
Конструкционные материалы на неорганической основе
Неорганическое стекло: свойства и классификация
Теплозвукоизоляционные стекловолокнистые материалы
Ситаллы: получение и свойства
Керамические материалы: свойства и виды
Графит и его свойства
Защитные материалы и их виды




« назад Оглавление вперед »
Инструментальные углеродистые стали « | » Ковкий чугун






 

Похожие работы:

Воспользоваться поиском

 

Учебники по данной дисциплине

Производственное оборудование и станки
Стандартизация, метрология, сертификация. Учебник