Презентация "Марки чугунов"

Основы материаловедения

Марки чугунов

Чугун - многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и серой. В чугуне также содержится незначительные количества водорода, азота и кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий, вольфрам и титан, количество которых зависит от состава проплавляемых руд.

По структуре чугуны можно разделить на следующие группы:
серый - чугун, в котором углерод находится в виде графита.
белый - чугун, в котором углерод находится в виде цементита и перлита.
По назначению чугуны можно классифицировать так:
Ковкие;
Жаростойкие;
Высокопрочные;
Антифрикционные.

Такое название чугун получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет.
Белые чугуны (передельные) редко используются в народном хозяйстве в качестве конструкционных материалов, так как из-за большого содержания цементита очень хрупкие и твердые, с трудом отливаются и обрабатываются инструментом. Из них делают детали гидромашин, пескометов и других конструкций, работающие в условиях повышенного абразивного изнашивания. Белый чугун применяется для изготовления деталей повышенной усталостной прочности: коленчатых и распредели­тельных валов, седел клапанов, шестерен масляного насоса и др. Для увеличения износостойкости белые чугуны легируют хромом, ванадием, молибденом и другими карбидообразующими элементами. Маркировка белых чугунов не установлена.
Разновидностью белых чугунов является отбеленные чугуны. Поверхностные слои изделий из таких чугунов имеют структуру белого (или половинчатого) чугуна, а сердцевина - серого чугуна. Отбел на некоторую глубину (12...30 мм) получают путем быстрого охлаждения поверхности (например, отливка чугуна в металлические или песчаные формы).

Структура серого (литейного) чугуна состоит из металлической основы с графитом пластинчатой формы, вкрапленным в эту основу. Такая структура образуется непосредственно при кристаллизации чугуна в отливке. Причем, чем больше углерода и кремния в сплаве и чем ниже скорость его охлаждения, тем выше вероятность кристаллизации. При низком содержании углерода и кремния чугун модифицируют небольшими дозами некоторых элементов (например, алюминий, кальций, церий).
Модифицирование металлов - введение в металлические расплавы модификаторов, то есть веществ, небольшие количества которых (обычно не более десятых долей %) способствуют созданию дополнительных искусственных центров кристаллизации, что улучшает механические свойства металла.
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.

Марки серых чугунов согласно ГОСТ 1412 - 85 состоят из букв «СЧ» и цифр, соответствующих минимальному пределу прочности при растяжении. Чугун СЧ15 - ферритный; СЧ25, СЧ30, СЧ35 - ферритно-перлитные чугуны, начиная с СЧ40- перлитные чугуны.
Примеры:
Марка чугуна:
1) СЧ10; 2) СЧ15; 3) СЧ18; 4) СЧ20; 5) СЧ21; 6) СЧ25; 7) СЧ30; 8) СЧ35;
Пре­дел проч­ности чу­гуна при рас­тя­жении в МПа:
1) 100(Мпа) (10); 2) 150 (Мпа)(15); 3) 180(Мпа) (18); 4) 200(Мпа) (20); 5) 210(Мпа) (21); 6) 250(Мпа) (25); 7) 300(Мпа) (30); 8) 350(Мпа) (35);
Серые чугуны обладают высокими литейными качествами (жидкотекучесть, малая усадка, незначительный пригар металла к форме и др.), хорошо обрабатываются и сопротивляются износу, однако из-за низких прочности и пластических свойств в основном используются для неответственных деталей. В станкостроении серый чугун является основным конструкционным материалом. В строительстве серый чугун применяют, главным образом, для изготовления деталей, работающих при сжатии (башмаков, колонн), а также санитарно-технических деталей (отопительных радиаторов, труб).

Ковким чугун называется потому, что его можно подвергать обработке давлением, хотя чугуны не куют, а детали из чугуна получают лишь методом литья в связи с тем, что ковкий чугун имеет более высокую пластичность по сравнению с серым.
Чу­гун, по­лучен­ный из бе­лого чу­гуна про­дол­жи­тельным от­жи­гом при тем­пе­рату­ре 800 — 850 °С, на­зыва­ют ков­ким. В от­ли­чие от се­рого чу­гуна в ков­ком уг­ле­род на­ходит­ся не в ви­де плас­тинча­того гра­фита, а в ви­де хлопьевид­но­го. Ков­кий чу­гун по срав­не­нию с се­рым об­ла­да­ет бо­лее вы­сокой проч­ностью (300 — 630 МПа), плас­тичностью и удар­ной вяз­костью.
Ковкий чугун согласно ГОСТ 1215 – 79 маркируется буквами "КЧ" и двумя числами: первое указывает временное сопротивление при растяжении; второе - относительное удлинение (%).

Временное сопротивление (предел прочности)  – это напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца (Мпа).
Относительное удлинение - величина, показывающая на сколько процентов удлиняется материал, прежде чем разорвется. Измеряется в процентах.
Марка чугуна:
1) КЧ30-6; 2) КЧ33-8; 3) КЧ35-10; 4) КЧ37-12; 5) КЧ45-7; 6) КЧ55-4; 7) КЧ60-3; 8) КЧ80-1,6;
Временное сопротивление при растяжении и относительное удлинение в (%):
1) 300-6%; 2) 330-8%; 3) 350-10%; 4) 370-12%; 5) 450-7%; 6) 550-4%; 7) 600-3%; 8) 800-1,6%;
Ковкий чугун идет на изготовление деталей повышенной прочности и вязкости: картеров, редукторов, коробок передач, кронштейнов рессор и др.

Высокопрочный чугун - чугун с шаровидным графитом, получают модифицированием жидкими присадками магния.
Структура высокопрочного чугуна состоит из металлической основы (феррит, перлит) и включений графита шаровидной формы.
Высокопрочные чугуны обладают хорошими литейными и потребительскими свойствами (обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокая износостойкость и др.). Они используются для массивных отливок взамен стальных литых и кованых деталей - цилиндры, шестерни, коленчатые и распределительные валы и др.

Временное сопротивление (предел прочности)  – это напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца (Мпа).
Относительное удлинение - величина, показывающая на сколько процентов удлиняется материал, прежде чем разорвется. Измеряется в процентах.
Марка чугуна:
1) ВЧ35-10; 2) ВЧ40-20; 3) ВЧ45-35; 4) ВЧ50-5; 5) ВЧ60-7; 6) ВЧ70-6; 7) ВЧ80-9; 8) ВЧ100-2.
Временное сопротивление при растяжении и относительное удлинение в (%):
1) 350(35)-10%; 2) 400(40)-20%; 3) 450(45)-35%; 4) 500(50)-5%; 5) 600(60)-7%; 6) 700(70)-6; 7) 800(80)-9%; 8)1000(100)-2%.

Антифрикционными чугунами являются серые и высокопрочные чугуны специальных марок.
Антифрикционные серые чугуны применяют для изготовления подшипников скольжения, втулок и других деталей, работающих при трении о металл, чаще в присутствии смазочного материала.
Существуют следующие марки антифрикционного чугуна: АЧС-1, АЧС-2, АЧС-3, АЧС-4, АЧС-5, АЧС-6, АЧВ-1, АЧВ-2, АЧК-1, АЧК-2, где буквы АЧ означают антифрикционный чугун; С, В, К - соответственно серый, высокопрочный и ковкий чугун, цифра — порядковый номер марки
Главное достоинство антифрикционных чугунов по сравнению с баббитами и антифрикционными бронзами - низкая стоимость, а основной недостаток - плохая прирабатываемость, что требует точного сопряжения трущихся поверхностей.