Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Влияние металлической матрицы и структуры чугуна на механические свойства отливки




 

Механические свойства чугуна зависят от величины литейного зерна. Чем меньше литейное зерно (больше его номер), тем выше прочность чугуна.

Размер зерна определяется 8 баллами по расположению феррита эвтектики.

Рисунок 14 – Влияние размера графитовых включений и зерна на прочность СЧПГ

 

Величина зерна оказывает влияние на количество графитовых включений и на процесс вторичной кристаллизации, от которых, в свою очередь, зависит прочность чугуна.

Изучение влияния основной металлической матрицы необходимо проводить после термической обработки, т.к. после неё остаются без изменения форма и величина графитовых включений. Мелкодисперсные структуры (полученные после закалки), обладают высокими прочностными свойствами. Но чугуны с мартенситной структурой характеризуется меньшей прочностью за счет появления больших напряжений, поэтому низкотемпературный отпуск значительно повышает прочность такого чугуна.

Механические свойства чугуна определяются главным образом структурой металлической матрицы, формой и размером графита и размером эвтектического зерна, с размельчением которого прочность повышается.

 

Рисунок 15 – Влияние формы и количества графита на модуль упругости чугунов

 

Рисунок 16 – Влияние металлической матрицы на твердость чугуна

 

Модуль упругости зависит в основном от формы и расположения графита (рисунок 15), а твердость от металлической матрицы (рисунок 16).

Прочность чугуна является функцией модуля упругости и твердости.

 

σв = к·Е·НВ,

 

где к – коэффициент зависящий от вида чугуна.

 

Таблица 3 – Значение коэффициента к в зависимости от вида чугуна

Вид чугуна СЧПГ Модифицированный СЧ КЧ ВЧШГ
Коэфф. К·106 8-10 10-12 12-14 14-16

 

Графит сильно влияет на основные свойства чугуна: в первую очередь, на прочность, характеризующую чугун как конструкционный материал.

Влияние графита на прочностные свойства складывается из ослабления поперечного сечения металлической основы в направлении, перпендикулярном приложению внешней растягивающей силы, и «суживающего» действия, связанного с изменением длины и плотности силовых линий, следующих разветвлениям металлических мостков, обусловленных хаотическим распределением включений графита.

 


Раздел 4. Получение отливок из различных видов чугуна

 

Отливки из серых чугунов

 

Деформации, образующиеся в результате напряжений, могут быть упругими (обратимыми), пластическими (остаточными) или разрушающими.

 

Таблица 4 – Механические свойства и химический состав СЧПГ

Марка чугуна Механические свойства Средний химический состав,%
  σв, кгс/мм2 σи, кгс/мм2 НВ С Si Mn
Заэвтектические
СЧ10 143-229 3,6 2,4 0,6
СЧ15 163-229 3,6 2,2 0,6
Эвтектический
СЧ18 170-229 3,6 2,1 0,6
Доэвтектический
СЧ20 170-241 3,4 1,8 0,8
СЧ25 180-250 3,3 1,8 0,8
СЧ30 181-255 3,1 1,1 0,8
СЧ35 197-219 2,9 1,0 0,9
СЧ40 207-285 2,6 2,7 0,3
Сч45   2,3 2,7 0,3

 

Механические свойства СЧ зависят от химического состава и с увеличением прочности и твердости снижаются.

Углерод и кремний являются графитизирующими элементами и оказывают решающее воздействие на структуру и свойства нелегированного чугуна. Кремний передвигает эвтектическую и эвтектоидную точки влево и вверх, т.е. в сторону уменьшения содержания углерода в твердых и жидких растворах, а также повышает температуру превращений.

Каждый процент кремния снижает содержание углерода в эвтектике примерно на 0,3%, поэтому можно принять

 

Сэ = 4,26-0,3Si,

 

где Сэ – содержание С в эвтектике; Si – содержание кремния в чугуне.

Степень эвтектичности чугуна определяется следующим образом

 

.

 

Её также можно оценить разностью содержания углерода в эвтектике и чугуне

 

.

 

Величину (С+0,3Si) называют углеродным эквивалентом.

При С+0,3Si=4,26, =0.

Чугун, для которого = 1 или = 0 называется эвтектическим.

Например, для чугунов марок от СЧ10 до СЧ45 степень эвтектичности снижается от 1,1 до 0,79, что несколько ухудшает литейные свойства.

Высокий уровень механических свойств у СЧ40 и СЧ45 достигается также меньшим содержанием (на порядок) вредных примесей – фосфора и серы по сравнению с другими СЧ.

Стандартом регламентируются только основные механические свойства – σв, σи, НВ. Именно по этим характеристикам определяется годность отливок.

Мягкий и малопрочный чугун можно получить только при ферритной матрице, а твердый чугун при перлитной матрице с дисперсным графитом.

С повышением марки чугуна возрастают прочностные свойства.

Прочностные свойства чугуна на сжатие значительно лучше, чем на ратяжение за счет графитовых включений.

Механические свойства чугуна определяются соотношением структурных составляющих – в основном феррита, перлита, графита и цементита. Включения графита снижают прочность чугуна за счет уменьшения эффективной площади сечения. Кроме того, они играют роль внутренних концентраторов напряжений. Коэффициент концентрации напряжений для ПГ Кпг = 7,0-7,5, а для ШГ – Кшг ≤ 3,5.

Возникновение высоких напряжений в локальных объемах около пластинчатого графита обусловливает появление микротрещин.

Но графитовые включения в структуре чугуна обеспечивают высокую циклическую вязкость и низкую чувствительность к надрезам.

С повышением степени эвтектичности Sэ механические свойства снижаются за исключением циклической вязкости. Это обусловлено формированием малопрочной ферритной матрицы и образованием большого количества ПГ прямолинейной или игольчатой формы.

СЧПГ имеет очень низкую пластичность (δ, ψ,%).

Разрушение чугунных образцов при испытании на растяжении происходит практически без пластических деформаций (δч = 0,5-1,0%, δст = 20-40%). В связи с этим приближенная оценка пластичности определяется по величине стрелы прогиба (f300 или f600). Образцы диаметром 30 мм и длиной 300 или 600 мм.

С повышением марки чугуна стрела прогиба f300 увеличивается от 2-2,5 до 3-3,5 мм.

 

Ψ – циклическая вязкость%; Е – модуль упругости ГПа; НВ – твердость; σв – прочность кгс/мм2; f300 – стрела прогиба, мм; δ – относительное удлинение, %.

Рисунок 20 – Влияние степени эвтектичности на механические свойства СЧПГ

Наилучшим комплексом механических свойств обладают доэвтектические чугуны (СЧ20-СЧ35), которые наиболее широко применяются для изготовления сложных и ответственных отливок.

 

Таблица 5 – Механические свойства структурных составляющих СЧПГ

Структурная составляющая σв кгс/мм2 НВ
Феррит (Si = 2%)
Перлит
Цементит
Феррит эвтектический -

 

Наиболее прочной структурой составляющей является перлит. Увеличение феррита и появление структурно свободного цементита снижает прочностные свойства.

Для повышения прочности чугуна при кристаллизации необходимо обеспечить:

1 – уменьшение количества феррита, исключение выделения структурно свободного цементита, получение перлита с максимальной дисперсностью.

2 – уменьшение количества графита и размеров его включений.

3 – приближение формы графита к шаровидной, при которой ослабляется его надрезывающее влияние.

 





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. III. Принцип дифференциации – интеграции, выступающий в качестве критерия развития структуры.
  2. VI.2. Педагогический стиль и его влияние на межличностные отношения и психологический климат в коллективе класса.
  3. А. Пол. - Влияние на правоспособность. - Латинский мир. - Народные правовоззрения нового времени. - Средние века. - Современные кодексы. - Русское право
  4. Абсолютные и относительные показатели изменения структуры
  5. Актуализация теоремы Коуза (Дж. Стиглер). Формулировка теоремы Коуза: две версии. Проблема оптимальной структуры собственности.
  6. Алкоголь и его влияние на здоровье человека
  7. Анализ организации производства и его влияние на эффективность хозяйствования.
  8. АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ ООО «СЛАВЯНКА»
  9. Анализ состава, структуры и динамики балансовой прибыли
  10. Анализ состава, структуры и динамики имущества, собственного капитала и обязательств предприятия
  11. Анализ структуры затрат на реализацию проекта и расчет его целевых экономических показателей
  12. Анализ структуры и динамики безработицы


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 797; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2019 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.008 с.) Главная | Обратная связь