Обыкновенный (литейный) серый чугун

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 20Следующая ⇒

В обыкновенном (литейном) сером чугуне графит имеет форму тонких, сильно искривленных лепестков (пластинок). Так как шлиф представляет собой плоское сечение, то в поле зрения микроскопа графит выглядит в виде искривленных черточек (рис. 6.2, а).

а)	б)	в)

г)	д)

Рис. 6.2. Микроструктура серого чугуна (х 135)

а) обыкновенный серый чугун до травления (графит);

б) феррито-перлитный серый чугун (графит + перлит + феррит);

в) перлитный серый чугун (графит + перлит);

г) ферритный ковкий чугун (графит + феррит);

д) феррито-перлитный высокопрочный чугун (графит + перлит + феррит)

Так как графит обладает ничтожно малой прочностью и хрупок, поэтому он представляет собой как бы трещины или пустоты в чугуне, их острые кромки, подобно надрезам, способствуют концентрации напряжений и приводят к преждевременному разрушению металлической основы. Чем больше в чугуне графита и чем грубее его включения, тем ниже механические свойства чугуна. Поэтому наличие пластинчатого графита приводит к снижению пластичности и прочности при растяжении серых чугунов (они значительно ниже, чем у стали). Относительное удлинение обыкновенного серого чугуна колеблется от 0, 2 до 0, 8 %, а предел прочности при растяжении – от 12 до 38 (120…380 МПа). Предел прочности при сжатии и твердость, которые зависят главным образом от строения металлической основы, оказываются достаточно высокими и практически близки к свойствам сталей, имеющих соответствующую структуру.

Наряду с отрицательным влиянием на свойства чугуна, графит оказывает и положительное действие. В ряде случаев, именно благодаря наличию графита, чугун имеет преимущество перед сталью, например:

– наличие графита сообщает чугуну высокие литейные свойства: увеличивает жидкотекучесть (способствует хорошему заполнению литейной формы), усадка у серого чугуна меньше, чем у стали, поверхность чугунных отливок лучше, чем у стальных;

– графит делает стружку ломкой, облегчает обрабатываемость резанием;

– благодаря смазывающему действию графита чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами (то есть хорошо работает на трение, износостоек);

– чугун меньше, чем сталь, чувствителен к внешним дефектам поверхности (трещинам и надрезам);

– графитные включения способствуют затуханию вибрации и резонансных колебаний.

Из обыкновенных серых чугунов отливают крупногабаритные конструкции, не испытывающие больших динамических нагрузок (станины, корпуса редукторов, картеры двигателей и т.п.).

Основанием для маркировки обыкновенного (литейного) серого чугуна являются его механические свойства (а именно предел прочности на растяжение).

Марки этих чугунов обозначаются буквами СЧ и числом, показывающим предел прочности на разрыв , например: СЧ-15, СЧ-25, СЧ-35, СЧ-40.

Высокопрочный чугун

Высокопрочный (модифицированный) чугун имеет шаровидную форму графитных включений. Этот чугун получают при добавлении в жидкий чугун присадок (модификаторов) – магния, церия или редкоземельных металлов в количестве 0, 3 – 0, 7 % от веса жидкого чугуна.

Под действием модификаторов графит в процессе кристаллизации высокопрочного чугуна принимает не пластинчатую, а шаровидную форму (рис. 6.2, д).

Металлическая основа высокопрочного серого чугуна такая же, как и у обыкновенного – ферритная (при полной графитизации), феррито-перлитная или перлитная (при неполной графитизации).

Шаровидные включения графита в этом чугуне не играют роли острых надрезов в металлической основе и не создают резкой концентрации напряжений, поэтому чугун с шаровидной формой графита имеет более высокие значения прочности и пластичности (отсюда и его название – «высокопрочный»). Его механические свойства приближаются к свойствам стали. Кроме высоких значений пластичности и прочности, высокопрочный чугун характеризуется хорошей восприимчивостью к термической обработке (по сравнению с обыкновенным серым чугуном), что дает возможность в значительных пределах регулировать структуру и свойства отливок из этого чугуна.

Сочетание в высокопрочном чугуне ценных свойств чугуна и стали обуславливает его широкое применение в качестве конструкционного материала для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях ударных нагрузок (коленчатые валы автомобильных двигателей, ступица колеса, гильзы блока цилиндра).

Марки высокопрочных чугунов обозначаются буквами ВЧ и двумя числами, показывающими прочность на разрыв : ВЧ-40, ВЧ-45, ВЧ-60 и др. (ГОСТ 7293 - 85).

Ковкие чугуны

При получении из чугунов тонкостенных отливок, вследствие ускоренной кристаллизации, отливки приобретают структуру белого чугуна. Поскольку такие отливки не могут эксплуатироваться при ударных нагрузках, их подвергают графитизирующему отжигу на ковкий чугун. При отжиге в результате процесса графитизации происходит распад цементита белого чугуна с образованием графита хлопьевидной формы. В зависимости от степени графитизации ковкий чугун также может иметь различную структуру металлической основы (рис. 6.2, г).

Для ковкого чугуна характерны высокие показатели относительного удлинения, ударной вязкости и предела прочности. Название «ковкий» подчеркивает большую пластичность данного чугуна по сравнению с обыкновенным серым чугуном. Детали из ковкого чугуна полностью свободны от остаточных литейных напряжений.

Ковкий чугун маркируется буквами КЧ и двумя числами, показывающими предел прочности на разрыв и относительное удлинение : КЧ-30-6, КЧ-35-10, КЧ-60-3.

Химический состав и физико-механические свойства некоторых чугунов приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Механические свойства и химический состав

некоторых серых чугунов

Структура	Марка	Содержа-ние углерода, %	Предел прочности, МПа	Относи-тельное удлинение, %	Твердость НВ, МПа
Обыкновенные (литейные) серые чугуны
Перлитная	СЧ 15	3, 5 – 3, 7		0, 2 – 1, 0	1630 – 2290
Феррито-перлитная	СЧ 18	3, 4 – 3, 6		1700 – 2410
Перлитная	СЧ 20	3, 3 – 3, 5		0, 4 – 0, 65	1700 – 2410
СЧ 25	3, 2 – 3, 4		1800 – 2500
СЧ 30	3, 0 – 3, 2		1810 – 2550
СЧ 35	2, 9 – 3, 0		0, 65 – 0, 9	1970 – 2690
Высокопрочный чугун
Ферритная	ВЧ 35	3, 3 – 3, 8			1400 – 1700
ВЧ 40			1400 – 2020
Перлитная	ВЧ 60	3, 2 – 3, 6			1920 – 2770
ВЧ 65
ВЧ 70			2280 – 3020
ВЧ 80			2480 – 3510
Бейнитная	ВЧ 100			2700 – 3600
Ковкий чугун
Ферритная	КЧ 30-6	2, 6 – 2, 9			1000 – 1630
Перлитная	КЧ 45-7	2, 5 – 2, 8			1500 – 2070
КЧ 65-3	2, 4 – 2, 7			2120 – 2690

Самостоятельная работа

1. Опишите, как влияет химический состав чугуна и условия кристаллизации на вид его металлической основы.

2. Какой термической обработке подвергают чугуны и с какой целью?

6.8. Контрольные вопросы

1. Чем отличается химический состав чугунов от сталей?

2. Как классифицируются чугуны: а) по состоянию углерода; б) по форме графитных включений?

3. Каковы характерные структуры и свойства белых чугунов?

4. Каковы характерные структуры и форма графита у обыкновенных, высокопрочных и ковких серых чугунов?

5. Как влияет на свойства чугуна графит – его форма, количество и величина частиц?

6. Каковы характерные свойства чугунов, в чем их преимущество перед сталями и в чем недостаток?

7. Назовите примеры марок и изделий, изготавливаемых из чугунов: серого обыкновенного, высокопрочного, ковкого.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒