Химические составы графитизированных сталей

Марка стали	Содержание элементов, %
	С	Si	Мп	Другие элементы
ЭИ293	1,50–1,75	0,75–0,95	0,20–0,40	—
ЭИЗЗб	1,50–1,70	0,70–1,00	0,15–0,40	0,4–0,7 Сu
ЭИ366	1,30–1,45	1,25–1,60	0,40–0,50	0,2–0,4 Ti

Как и у любых металлических сплавов, механические свойст­ва графитизированных сталей определяются их структурой (табл. 4.3). Структура ГС данного состава формируется в значительной степени под влиянием технологических факторов: толщины сте­нок отливок, температуры заливки, условий кристаллизации и по­следующего охлаждения в литейной форме и т. д. Воздействие их чаще всего осуществляется путем изменения плотности отливок, размеров первичных зерен аустенита, особен­ностей превращений переохлажденного аустенита и пр. Как и в случае чугунов, для ГС важную роль играют как металлическая основа, так и форма (компактность) и расположение графитных включений. Металлическая ос­нова ГС может быть ферритной, ферритно-перлитной, перлит­ной, мартенситной, трооститной и сорбитной.

В табл. 4.3 помимо данных, иллюстрирующих механические свойст­ва графитизированных сталей с различной металлической осно­вой, для сравнения приведены значения механических свойств ковкого чугуна с различной структурой металлической основы по ГОСТ 1215–79. Видно, что известная зависимость прочности и пластичности – сплавы с ферритной основой имеют более высокую пластичность, а с перлитной более высокие прочность и твердость– воспроизводится у чугуна и ГС, однако при равной прочности и твёрдости ГС облада­ют более высоким относительным удлинением, а при равной пластичности значительно прочнее чугуна.

Таблица 4.3

Механические свойства отожженных графитизированных сталей ЭИ293, ЭИ336
и ковких чугунов

Структура	σ0,2	σв	δ	ψ	KCU, МДж/м2	HB
	МПа		%
Феррит + графит	200–210	360–420	14–24	19–36	0,25–0,4	100–110
Зернистый перлит + графит	280–340	540–590	14–17	16–25	0,2–0,3	220–230
Пластинчатый перлит + графит	490–550	830–940	3–5	5–8	0,06–0,15	220–235
КЧ 37-12 (феррит + до 10 % перлита)	―	370	12	―	―	110–163
КЧ 60-3 (перлит + до 20 % феррита)	―	600	3	―	―	200–269

Влияние соотношения феррита и перлита в металлической ос­нове ГС при равном содержании графита на твёрдость, временное сопротивление и относительное удлинение весьма существенно и описывается практически линейной зависимостью (рис. 4.2), аналогичной известной для углеродистых сталей: рост прочности и твёрдости сопровождается пропорциональным снижением пластичности по мере увеличения количества перлита в структуре.

 

Рис. 4.2. Влияние количества феррита в металлической основе на твердость (1),
временное сопротивление (2) и относительное удлинение (3) ГС с ферритно-перлитной
металлической основой

Легирующие элементы повышают устойчивость переохлаж­денного аустенита, способствуя формированию более дисперс­ного перлита в процессе переохлаждения при переходе эвтектоидного интервала в литейных формах и при последующем ох­лаждении отливок после графитизирующего отжига. Кремний способствует получению более грубодисперсной структуры. Ле­гирующие элементы также могут воздействовать на механичес­кие свойства графитизированных сталей, влияя на форму (ком­пактность) графитных включений.

Не меньшее значение имеет количество графитной фазы в ГС с ферритной металлической основой, однако уве­личение количества графита в пределах одного процента вызы­вает не только снижение прочности и твердости, но и почти двукратное уменьшение пластичности. В связи с этим, чем больше абсолютное количество графитных включений, тем ниже все механические свойства графитизированных сталей. Считают, что принципиально аналогичная зависимость механических свойств от количества графита существует и для других возмож­ных структур металлической основы. На прочностные и пла­стические характеристики железоуглеродистых сплавов боль­шое влияние, как и в серых чугунах, оказывают не только коли­чество, но и форма графитных включений – чем более дисперс­ны, компактны и разобщены выделения графита), тем выше уровень механических свойств. Увеличение размеров и выделение графита в хлопьевидной форме с остры­ми ответвлениями повышает уровень концентрации напряжений в матрице у острых ответвлений, по­вышает изоляцию отдельных участков металлической основы и приводит к снижению механических свойств ГС.

Улучшение комплекса механических свойств графитизиро­ванных сталей может быть достигнуто использованием мо­дификаторов ФЦМ-5, содержащего магний, и ФСКМ, содержа­щего ферросилиций. Положительное действие модифициро­вания объясняется дегазированием стали, улучшением формы и расположения графитных включений.

В обеспечении комплекса механических свойств отливок из ГС особенно важная роль отводится плотности металла, которая зависит от состава стали и действия ряда технологических фак­торов при кристаллизации: конфигурации отливок, вида литей­ных форм, температуры заливки и др. На­личие усадочной порис­тости, вызывающее да­же незначительное уменьшение плотности, резко снижает прочно­стные и пластические характеристики стали. Эта зависимость под­чёркивает существенную роль литейной технологии: литниковой системы, прибылей, охладителей и других средств, при помощи которых обеспечива­ется максимальная плотность стали в отливках.

ГС обладают набором благоприятных технологических свойств (хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием), что позволяет рассматривать их как ценный специаль­ный материал для различных условий работы, не уступающий, а порой и превосходящий по эксплуатационным свойствам леги­рованные стали и чугуны.

Применяют графитизированную сталь как заменитель цветных антифрикционных сплавов. Термически обработанную графити­зированную сталь используют для деталей штампов и валков холодного де­формирования, калибров, траков, литых коленчатых валов и дру­гих изнашиваемых деталей.

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: