ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА «Чугун. Марки, свойства и применение чугунов»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«Чугун. Марки, свойства и применение чугунов»

Цель: изучить свойства и применение чугунов

Теоретическая часть:

Сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6.67%С, называются чугунами.

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

Белый чугун служит сырьем для получения других видов металлургической продукции и имеет ограниченное применение. Некоторые отливки, от которых требуется повышенная твердость поверхностного слоя, изготовляют из отбеленного чугуна. Белый чугун используют ограниченно, поскольку из-за высокой твердости и хрупкости он плохо применим к механической и термической обработке. Белый чугун выпускается в виде чушек весом 40 кг, которые идут на производство стали в мартеновских и других печах, или в жидком состоянии.

Чугун серый

Чугун серый мало пластичен и вязок, но легко обрабатывается резанием, применяется для малоответственных деталей и деталей, работающих на износ, так как ему присущи антифрикционные свойства Так как углерод в нем находится преимущественно в свободном состоянии в форме пластинчатого графита, то на изломе данный чугун имеет серый цвет.

 Рисунок 1. Структура серого чугуна (а – перлитная, б – ферритно-перлитная, в - ферритная).

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

По ГОСТ 1412-85 буквы СЧ означают литейный серый чугун, а цифры — предел прочности при растяжении. Например, чугун марки СЧ15 имеет прочность при растяжении 150 МПа (15 кгс/мм2). 

Чугун высокопрочный

Высокопрочный чугун получают путем введения магния (до 0,9%) и церия (до 0,05%) в жидкий серый чугун перед разливкой его в формы.   Главная роль их заключается в том, чтобы изменить чешуйчато-пластинчатую форму графита на шаровидную. Высокопрочный чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и пониженное содержание марганца, чем серые чугуны.

Рисунок 2. Шаровидный графит.

В обозначение их марки входят два числа — первое указывает предел прочности на разрыв, второе — относительное удлинение. Буквы ВЧ означают высокопрочный чугун, цифры после букв — предел прочности при растяжении, через дефис — относительное удлинение.

Например, чугун ВЧ 50-2 имеет предел прочности при растяжении σв = 500 МПа (50 кгс/мм2), а относительное удлинение δ = 2 %. Стандарт предусматривает 10 марок высокопрочных чугунов: ВЧ 38-17, ВЧ 42-12, ВЧ 45-5, ВЧ 50-7, ВЧ 50-2, ВЧ 60-2, ВЧ 70-2, ВЧ 80-2, ВЧ 100-2, ВЧ 120-2. Стандарт или справочник дает дополнительные сведения об этом чугуне: предел текучести σ_т = 274 Н/мм² (28 кгс/мм²), 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. 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. Структура ковкого чугуна может иметь ферритную (Ф), перлитную (П) и ферритно-перлитную металлическую основу. Наибольшее распространение получил пластичный ферритный ковкий чугун.

Рис. 3. Микроструктура ковких чугунов на ферритной (а); ферритно-перлитной (б) и перлитной (в) основах

Маркировка. Ковкий чугун обозначается двумя буквами и двумя числами (ГОСТ 1215-85), например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв σв=370 МПа, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна δ=12%.

Таблица 2. Чугуны ковкие, их основные свойства и применение

Практическая часть:

1. Заполнить таблицу по форме:

Варианты заданий

2. Письменно ответить на контрольные вопросы:

1.    Что такое чугун?

2.    Назовите свойства чугунов.

3.    Опишите свойства, структуру и недостатки видов  чугунов.

Содержание отчета

1.  Название практической работы.

2.  Цель работы.

3.  Задание.

4.  Таблица.

5.  Ответы на контрольные вопросы.