Свойства и маркировка высокопрочного чугуна

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму (рис. 3). Поэтому эти чугуны часто называю чугунами с шаровидным графитом.

Такие чугуны получают исключительно металлургическим способом, легируя расплав и магнием или РЗМ (чаще церием). Магний способствует получению графита в виде шаров, а также измельчению ферритоцементитной смеси металлической основы (перлита). Шаровидная форма графита меньше ослабляет металлическую основу, поэтому такой чугун прочнее и пластичнее серых чугунов.

Чугун после модифицирования имеет следующий химический состав, %: 3,0÷3,6 С; 1,1÷2,9 Si; 0,3÷0,7 Mn; до 0,02 S и до 0,1 P.

Высокопрочный чугун маркируется буквами ВЧ (высокопрочный чугун). После букв следуют цифры, обозначающие уменьшенное в 10 раз значение его временного сопротивления (см. табл. 1). Например, ВЧ 45 ГОСТ 7293-85.

По структуре металлической основы высокопрочный чугун подразделяется на перлитный, ферритно-перлитный и ферритный (см. рис. 3). Наименьшей прочностью обладает высокопрочный чугун с ферритной металлической основой, наибольшей – с перлитной.

Из высокопрочных чугунов отливают детали ответственного назначения, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания: коленчатые валы, поршни, детали прокатных станов и т. д.

Свойства и маркировка ковких чугунов

Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму (см. рис. 3). Они имеют следующий химический состав, %: 2,4÷2,9 С; 1,0÷1,6 Si; 0,2÷1,0 Mn. То есть, ковкие чугуны содержат меньшее количество элементов – графитизаторов могут кристаллизоваться с образованием белого чугуна (!). Это действительно так. Технология получения отливок из ковкого чугуна включает собственно операцию литья, при которой получается деталь из белого чугуна и последующий графитизирующий отжиг, при котором происходит распад цементита и образование графитных включений компактной формы. Как мы уже знаем, такие включения будут в меньшей степени ослаблять свойства металлической матрицы чугуна.

По структуре металлической основы, которая определяется режимом отжига, ковкие чугуны бывают ферритными и перлитными (рис. 4). Отжиг на ферритные чугуны проводят по режиму 1. Отливки из белого чугуна медленно (в течение 20÷25 ч) нагревают до температуры ниже эвтектической, а именно 950÷1000°С. В процессе продолжительной выдержки

(10÷15 ч) при такой температуре происходит первая стадия графитизации. Она состоит в распаде цементита, ледебурита и цементита вторичного на аустенит и графит хлопьевидной формы. Затем температуру медленно снижают. Вторая стадия графитизации протекает или при медленном охлаждении в эвтектоидном интервале температур, или при длительной выдержке (в течение 25÷30 ч) в условиях ниже температуры эвтектоидного превращения (720-740°С). В процессе этой выдержки цементит перлита распадается на феррит и графит.

Рисунок 4 – Схема режимов графитизирующего отжига на ферритный (1) и перлитный (2) ковкий чугун

В результате такого отжига продолжительностью 70÷80 ч формируется структура, состоящая из феррита и хлопьевидного графита. Если на второй стадии графитизации время выдержки сократить, можно получить ферритно-перлитный ковкий чугун.

Перлитный ковкий чугун получают отжигом, который проводят в окислительной среде по режиму 2 (см. рис. 4). В этом случае увеличивают продолжительность первой стадии графитизации, после которой проводят непрерывное охлаждение отливок. Графитизация цементита перлита практически не происходит, поэтому чугун приобретает структуру, состоящую из перлита и хлопьевидного графита.

Маркируют ковкие чугуны буквами КЧ и числами, первое из которых указывает уменьшенную в 10 раз величину предела прочности при растяжении , второе – относительное удлинение при растяжении (см. табл. 1).

Например, КЧ 35-10 ГОСТ 1215-79.

Ковкие чугуны широко применяются в сельскохозяйственном, автомобильном и текстильном машиностроении, в судо-, котло-, вагоно-, и дизелестроении. Из них изготавливают детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки.

5.2. Экспериментальная часть

1. Начертить диаграмму состояния железоуглеродистых сплавов с указанием значений температур и концентраций углерода.

2. Рассмотреть условия кристаллизации и формирование микроструктуры доэвтектоидных, эвтектоидных, заэвтектоидных белых чугунов, их свойства и область применения.

3. Рассмотреть способы получения ковких и высокопрочных чугунов.

4. Исследовать под микроскопом шлифы белых чугунов и чугунов с графитом, схематично зарисовать наблюдаемую структуру.

5. Из справочной литературы выписать свойства и назначения данных чугунов (по заданию преподавателя). Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1 – Свойства и назначение чугунов с разным содержанием углерода

Марка чугуна, наименование ГОСТ	Механические свойства					Назначение
Марка чугуна, наименование ГОСТ	σ_в, Н/мм²	σ_и, Н/мм²	δ, %	НВ	КС, Дж/см²	Назначение

Содержание отчета

1. Схема диаграммы «железо – углерод» и ее анализ.

2. Анализ структурообразования при кристаллизации и охлаждении белых чугунов и серого чугуна с ферритной, феррито-перлитной и перлитной матрицами.

3. Схемы микроструктур высокопрочных и ковких чугунов.

4. Таблица со свойствами и назначением чугунов.

Контрольные вопросы

1. Укажите основное отличие структуры чугунов от сталей.

2. Перечислите виды чугунов, дайте их определение.

3. Объясните принцип маркировки чугунов.

4. Напишите обозначение (марку) ковкого чугуна, имеющего предел прочности при растяжении 560 МПа и относительное удлинение при растяжении 4%.

5. Опишите отличия белого и серого чугунов по структуре и свойствам.

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 69; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!