Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Отличие серого чугуна от белого

Материаловедение

Чугуном называют сплав железа с углеродом и другими элементами, содержащими углерода более 2,14 %.

Классификация чугунов

Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и связанном состоянии (в виде химического соединения – цементита (Fe3C), но также в свободном состоянии – в виде графита. При этом форма выделений графита и структура металлической основы (матрицы) определяют основные типы чугунов и их свойства.

Классификация чугуна с различной формой графита производится по ГОСТ 3443-77. по следующим признакам:

  • по состоянию углерода – свободный или связанный;
  • по форме включений графита – пластинчатый, вермикулярный, шаровидный, хлопьевидный (Рисунок 1);
  • по типу структуры металлической основы (матрицы) – ферритный, перлитный; имеются также чугуны со смешанной структурой: например, феррито-перлитные;
  • по химическому составу – не легированные чугуны (общего назначения) и легированные чугуны (специального назначения).

В зависимости от формы выделения углерода в чугуне различают:

  • белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3C;
  • половинчатый чугун, в котором основное количество углерода (более 0,8 %) находится в виде цементита;
  • серый чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита;
  • отбеленный чугун, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой – белого;
  • высокопрочный чугун, в котором графит имеет шаровидную форму;
  • ковкий чугун, получающийся из белого путем отжига, при котором углерод переходит в свободное состояние в виде хлопьевидного графита.

Серый чугун – это сплав системы Fe-C-Si, содержащий в качестве примесей марганец, фосфор, серу. Углерод в серых чугунах преимущественно находится в виде графита пластинчатой формы.

Структура отливок определяется химическим составом чугуна и технологическими особенностями его термообработки. Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической матрицы, формы и размеров графитовых включений. Свойства металлической матрицы чугунов близки к свойствам стали.
Графит, имеющий невысокую прочность, снижает прочность чугуна.

Чем меньше графитовых включений и выше их дисперсность, тем больше прочность чугуна.

Графитовые включения вызывают уменьшение предела прочности чугуна при растяжении. На прочность при сжатии и твердость чугуна частицы графита практически не оказывают влияния. Свойство графита образовывать смазочные пленки обусловливает снижение коэффициента трения и увеличение износостойкости изделий из серого чугуна. Графит улучшает обрабатываемость резанием.

Согласно ГОСТ 1412-85 серый чугун маркируют буквами «С» – серый и «Ч» – чугун. Число после буквенного обозначения показывает среднее значение предела прочности чугуна при растяжении. Например, СЧ 20 – чугун серый, предел прочности при растяжении 200 МПа.

По свойствам серые чугуны можно условно распределить на следующие группы:

  • ферритные и ферритно-перлитные чугуны (марки СЧ10, СЧ15), применяют для изготовления малоответственных ненагруженных деталей машин;
  • перлитные чугуны (марки СЧ20, СЧ25, СЧ30), используют для изготовления износостойких деталей, эксплуатируемых при больших нагрузках: поршней, цилиндров, блоков двигателей;
  • модифицированные чугуны (марки СЧ35, СЧ40, СЧ45), получают добавлением перед разливкой в жидкий серый чугун присадок ферросилиция. Такие чугуны имеют перлитную металлическую матрицу с небольшим количеством изолированных пластинок графита.

Чугун с вермикулярным графитом отличается от серого чугуна более высокой прочностью, повышенной теплопроводностью. Этот материал перспективен для изготовления ответственных отливок, работающих в условиях повышенных температур (блоки двигателей, поршневые кольца).
Вермикулярный графит получают путем обработки расплава серого чугуна лигатурами, содержащими редкоземельные металлы и силикобарий.

Модифицирование серого чугуна магнием, а затем ферросилицием позволяет получать магниевый чугун (СМЧ), обладающий прочностью литой стали и высокими литейными свойствами серого чугуна. Из него изготовляют детали, подвергаемые ударам, воздействию переменных напряжений и интенсивному износу, например, коленчатые валы легковых автомобилей.

классификация чугунов

Высокопрочный чугун

Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства, обусловленные наличием в структуре шаровидного графита. Чугун с шаровидным графитом обладает не только высокой прочностью, но и пластичностью.

Получение шаровидного графита в чугуне достигается модифицированием расплава присадками, содержащими Mg, Ca, Се и другие редкоземельные металлы.

Химический состав и свойства высокопрочных чугунов регламентируются ГОСТ 7293-85 и маркируются буквами «В» – высокопрочный, «Ч» – чугун и числом, обозначающим среднее значение предела прочности чугуна при растяжении. Например, ВЧ100 – высокопрочный чугун, предел прочности при растяжении 1000 МПа.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом является наиболее перспективным литейным сплавом, с помощью которого можно успешно решать проблему снижения массы конструкции при сохранении их высокой надежности и долговечности. Высокопрочный чугун используют для изготовления ответственных деталей в автомобилестроении (коленчатые валы, зубчатые колеса, цилиндры и др.).

Читайте так же:
Формула последовательного соединения резисторов

Белый и ковкий чугун

Белые чугуны характеризуются тем, что у них весь углерод находится в химически связанном состоянии – в виде цементита. Излом такого чугуна имеет матово-белый цвет. Наличие большого количества цементита придает белому чугуну высокие твердость, хрупкость и очень плохую обрабатываемость режущим инструментом.
Высокая твердость белого чугуна обеспечивает его высокую износостойкость, в том числе и при воздействии абразивных сред. Это свойство белых чугунов учитывается при изготовлении поршневых колец.

Однако белый чугун применяют главным образом для отливки деталей с последующим отжигом на ковкий чугун. Ковкий чугун получают путем отжига белого чугуна определенного химического состава, отличающегося пониженным содержанием графитизируюших элементов (2,4…2,9 % С и 1,0…1,6 % Si), так как в литом состоянии необходимо получить полностью отбеленный чугун по всему сечению отливки, что обеспечивает формирование хлопьевидного графита в процессе отжига.

Механические свойства и рекомендуемый химический состав ковкого чугуна регламентирует ГОСТ 1215-79. Ковкие чугуны, маркируют буквами «К» – ковкий, «Ч» – чугун и цифрами. Первая группа цифр показывает предел прочности чугуна при растяжении, вторая – относительное его удлинение при разрыве. Например, КЧ33-8 означает: ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 330 МПа и относительным удлинением при разрыве 8 %.

маркировка чугунов

Ковкий чугун используют для изготовления мелких и средних тонкостенных отливок ответственного назначения, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок (детали приводных механизмов, коробок передач, тормозных колодок, шестерен, ступиц и т. п.). Однако ковкий чугун – малоперспективный материал из-за сложной технологии получения и длительности производственного цикла изготовления деталей из него.

Легированные чугуны

В зависимости от назначения различают износостойкие, антифрикционные, жаростойкие и коррозионно-стойкие легированные чугуны.

Химический состав, механические свойства при нормальных температурах и рекомендуемые виды термической обработки легированных чугунов регламентируются ГОСТ 7769-82. В обозначении марок легированных чугунов буквы и цифры, соответствующие содержанию легирующих элементов, те же, что и в марках стали.

Износостойкие чугуны, легированные никелем (до 5 %) и хромом (0,8 %), применяют для изготовления деталей, работающих в абразивных средах. Чугуны (до 0,6 % Сr и 2,5 % Ni) с добавлением титана, меди, ванадия, молибдена обладают повышенной износостойкостью в условиях трения без смазочного материала. Их используют для изготовления тормозных барабанов автомобилей, дисков сцепления, гильз цилиндров и др.

Жаростойкие легированные чугуны ЧХ2, ЧХЗ применяют для изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования, турбокомпрессоров, эксплуатируемых при температуре 600°С (ЧХ2) и 700 °С (ЧХ3).

Жаропрочные легированные чугуны ЧНМШ, ЧНИГ7Х2Ш с шаровидным графитом работоспособны при температурах 500…600°С и применяются для изготовления деталей дизелей, компрессоров и др.

Коррозионно-стойкие легированные чугуны марок ЧХ1, ЧНХТ, ЧНХМД ЧН2Х (низколегированные) обладают повышенной коррозионной стойкостью в газовой, воздушной и щелочной средах. Их применяют для изготовления деталей узлов трения, работающих при повышенных температурах (поршневых колец, блоков и головок цилиндров двигателей внутреннего сгорания, деталей дизелей, компрессоров и т. д.).

Антифрикционные чугуны используются в качестве подшипниковых сплавов, способных работать в условиях трения как подшипники скольжения.

Для легирования антифрикционных чугунов используют хром, медь, никель, титан.

Чем отличается чугун от стали

Оба материала относятся к группе черных металлов. Внешне их сложно различить, а некоторые свойства перекликаются между собой. Это объясняется тем, что и сталь, и чугун представляют собой углеродистые сплавы железа. Именно содержание Fe и C определяет их главное различие.

Характеристики стали

Сталь ‒ это сплав железа и углерода, соотношение которых составляет от 45% и до 2% соответственно. В зависимости от марки в состав могут входить никель, хром, кремний, марганец и прочие добавки. Вариативность легирующих компонентов обеспечивает материалу обилие свойств.

Углерод отвечает за твердость и прочностные характеристики сплава. Благодаря ему металл обладает высокой прочностью, пластичностью, легко поддается обработке.

  • по наличию легирующих компонентов:
  • низколегированную;
  • среднелегированную;
  • высоколегированную;
  • по содержанию углерода:
  • низкоуглеродистую;
  • среднеуглеродистую;
  • высокоуглеродистую.

Температура плавления всех марок находится в диапазоне от 1450 до 1520 °С. Плотность составляет 7700-7900 кг/м3.

Применяют сталь повсеместно: в промышленности при производстве различных металлоконструкций, деталей машин, трубопроводов и прочих изделий, в быту мы пользуемся стальными столовыми приборами, кухонной утварью, предметами интерьера, мебелью и т.д.

Отличие чугуна от стали

Характеристики чугуна

Железо и углерод также являются основой чугуна. Количество последнего составляет от 2%. Сырье также легируют различными добавками: фосфором, марганцем, кремнием и другими.

Читайте так же:
Обжимка витой пары 8 жил инструмент

В зависимости от сформированной кристаллической решетки (цементит / графит) выделяют следующие типы чугуна:

  • белый ‒ наличие цементита определяет цвет излома, благодаря которому материал получил название «белый», одновременно с твердостью обладает хрупкостью, путем отжига из него изготавливают ковкие чугуны;
  • серый ‒ содержание графита в большом количестве определяет цвет сырья и его пластичность, легок в обработке, в состав входят кремний, магний, фосфор, сера;
  • ковкий ‒ длительный отжиг белого чугуна образует графит, который придает металлу высокую пластичность, вязкость, твердость, ударную сопротивляемость;
  • высокопрочный ‒ образование шаровидного графита в процессе кристаллизации обеспечивает материалу повышенную прочность;
  • предельный ‒ подвергается дальнейшей обработке, не применяется, как самостоятельная единица.

Температура плавления чугуна составляет от 1160 до 1250 °С, зависит от содержания в нем углерода. Чем больше элемента в составе, тем меньше его температура и выше текучесть при нагревании. Такая зависимость определяет хрупкость материала.

Производство чугуна и стали

Производство чугуна

Чугун изготавливают в доменных печах из железной руды (агломерата), кокса, известняка и горячего воздуха. Сначала закладывают кокс, а затем послойно агломерат и кокс. В нижнюю часть печи через специальные отверстия подается горячий воздух, обогащенный кислородом.

Кокс, сгорая в домне, образует углекислый газ, который проходя через слои сырья, высвобождает оксид углерода. Таким образом руда постепенно претерпевает превращения. К ней добавляют известняк. Появляется силикат кальция, который отделяется в виде шлака. Окись углерода является главным восстановителем железа. Образование чугуна происходит за счет опускания Fe в более горячую часть домны и растворения в нем C.

Сталь производят из чугуна путем снижения количества углерода, серы, фосфора, марганца. Сплав получают в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах.

Как отличить чугун от стали

Определить, какое изделие перед вами находится, стальное или чугунное, можно тремя способами:

В чем отличия между чугуном и сталью, состав сплавов, что прочнее и крепче

Сталь и чугун – это очень популярные и распространенные виды материалов, которые используют в разных отраслях промышленности. При этом многие люди интересуются, чем именно отличается чугун от стали. Эти материалы имеют разный состав и внешний вид. При этом выявить разницу и отличить металлы друг от друга можно визуально или при помощи специального оборудования.

Особенности материала

Между сталью и чугуном имеется большая разница. Чтобы выявить ее, нужно ознакомиться с определениями и характеристиками металлов.

Чугун

Чугун состоит из железа и углерода. При этом количество второго компонента должно составлять больше 2 %. Сырье легируют при помощи различных добавок. К ним относят кремний, фосфор, марганец и прочие вещества.

В зависимости от сформированной кристаллической решетки существуют такие разновидности чугуна:

  1. Белый – название обусловлено оттенком излома материала. Он связан с наличием в составе цементита. Помимо твердости, материал обладает хрупкостью. При помощи отжига его используют для производства ковких чугунов.
  2. Серый – оттенок сырья обусловлен высоким содержанием графита. Материал отличается пластичностью и простотой обработки. В составе присутствуют сера, фосфор, магний и кремний.
  3. Ковкий – продолжительный отжиг белого чугуна приводит к образованию графита. Это вещество делает металл очень пластичным, вязким и твердым. К тому же оно придает ему хорошую ударную сопротивляемость.
  4. Высокопрочный – формирование шаровидного графита во время кристаллизации обеспечивает веществу высокую степень прочности.
  5. Предельный – подвергается последующей обработке. Его нельзя применять в качестве самостоятельной единицы.

Температура плавления этого металла находится на уровне 1160-1250 градусов. Конкретное значение определяется содержанием углерода. Чем больше вещества в составе, тем ниже его температура и тем больше текучесть при нагревании. С такой зависимостью связана хрупкость вещества.

Сталь

Этот материал включает 45 % железа и 2 % углерода. В зависимости от марки сталь может содержать дополнительные вещества. К ним относят хром, никель, марганец, кремний и другие. В зависимости от легирующих компонентов меняются и свойства материала.

Углерод обеспечивает материалу твердость и прочностные свойства. Благодаря наличию этого вещества материал получается прочным и пластичным. Его достаточно легко обрабатывать.

В зависимости от содержания легирующих веществ сталь может иметь такие разновидности:

  • низколегированная;
  • среднелегированная;
  • высоколегированная.

В зависимости от содержания углерода существуют такие виды стали:

  • низкоуглеродистая;
  • среднеуглеродистая;
  • высокоуглеродистая.

Температура плавления все марок составляет 1450-1520 градусов. Параметры плотности находятся на уровне 7700-7900 килограммов на 1 кубический метр.

Сталь отличается широкой сферой применения. Ее используют в промышленности при изготовлении разных видов металлоконструкций, элементов машин, трубопроводов и иных изделий. В бытовых условиях люди используют предметы интерьера, посуду, мебель из стали.

Читайте так же:
Чем выкрутить сломанный болт

Железо

Чистое железо можно встретить разве что в лабораторных условиях. К тому же его нельзя применять для серийного изготовления запчастей, сантехники или бытовых предметов. В отличие от чугуна, железо обладает светло-серебристым оттенком, мягкостью и пластичностью. К тому же оно сильно подвержено коррозии.

кусок железа

Чем они различаются

Углеродные компоненты придают молекулярному строению прочность и твердость. При этом повышается хрупкость изделий при нагревании, ударах и вибрационных нагрузках. Пластичный материал легко выдерживает подобные виды воздействий.

Главным отличием чугуна от стали считается содержание углерода. Сплавы допустимо легировать одними и теми же металлами. Однако результаты при этом получаются разными. Это связано с отличиями в решетках карбидов.

Состав и микроструктура

При изготовлении стали соединяют железо, углерод и примеси. Причем количество углерода в составе должно быть не больше 2 %, а содержание железа – не меньше 45 %. Остальной процент приходится на легирующие вещества – они используются для связывания смеси. К таким компонентам относят хром, никель, молибден.

За счет наличия углерода железо становится более прочным и приобретает нужную твердость. Без него масса получилась бы вязкой и пластичной.

Чугун тоже делают из железа и углерода. Однако количество второго компонента в смеси превышает 2 %. Помимо этого, в состав чугуна тоже вводят постоянные примеси. К ним относят фосфор, серу, кремний, марганец, а также легирующие вещества.

Производство

В производственных условиях определить вид металла можно такими способами:

  1. По излому – этот визуальный метод применяют для деталей, которые идут в лом или используются как заготовки. На чугунном сломе заметен матовый темно-серый цвет. При этом трещины, которые образуются, обладают выраженным строением. Стальные изделия являются более светлыми и обладают глянцевой поверхностью.
  2. Сверление – стальная стружка обладает витой формой. По длине она превышает сверло и легко сгибается. Чугунная стружка крошится даже при незначительном воздействии.
  3. Шлифовка – в результате прохождения шлифовальной машинкой стальная поверхность покрывается большим количеством желтых и белых искр. У чугуна меньше искр. К тому же они короче и имеют красноватый оттенок.

Характеристики

Выявить отличия между заготовками, которые можно обрабатывать, удается по визуальным признакам. На сломе чугунных изделий виден темно-серый оттенок с матовой поверхностью. При этом сталь обладает более светлым окрасом и глянцевой текстурой.

На внешний вид металла влияет количество углеродистых компонентов. Их удается отличить по типу трещин. Для высокоуглеродистых стальных поверхностей характерны дефекты в форме раскола. Если изделие изготовлено из низкоуглеродистого сплава, трещины напоминают пластичный разрыв.

Отличия между металлами заключаются и в технических характеристиках. Сталь отличается такими свойствами:

  • плотность – 7700-7900 килограммов на 1 кубический метр;
  • температура плавления – 1450-1520 градусов;
  • прочность, износостойкость, твердость;
  • стойкость к деформации;
  • высокая пластичность – это помогает обрабатывать металл разными способами;
  • возможность повышения качества материала с помощью закаливания;
  • возможность улучшения свойств сплава при помощи введения легирующих добавок.

Чугун – это тоже сплав железа с углеродом. Однако содержание второго компонента в нем выше. Это же касается и дополнительных компонентов. Потому чугун считается более хрупким материалом – он легко разрушается.

От содержания углерода зависит температура плавления чугуна. По мере повышения объема этого компонента температура снижается. К тому же возникает увеличение текучести при нагревании. Это не лучшим образом сказывается на эксплуатационных свойствах – хрупкости, пластичности, простоте обработки. Температура плавления чугуна составляет 1160-1250 градусов.

печи в цеху

Прочность

Сталь прочнее по сравнению с чугуном. Она крепче за счет своей структуры. Повышенное содержание углерода в чугуне делает его более хрупким и менее пластичным.

Содержание углерода

Сталь отличается от чугуна по содержанию углерода. Количество этого компонента в металле не превышает 2 %. В чугуне объем углерода обычно составляет больше 2,14 %, но меньше 4,5 %.

Сфера применения

Чугун считается литейным материалом. Его используют для изготовления простой посуды, корпусов станков, массивных труб. Также из металла делают большие объекты простой конфигурации. Из стали изготавливают детали разных размеров и сложности, поскольку для этого используют ковку, волочение, штамповку, прокатывание. Также для этого металла допустимо применять и другие методы обработки.

Плюсы и минусы каждого метала

Сплавы имеют определенные преимущества и недостатки. К плюсам стали относят следующее:

  • высокий запас прочности и твердости;
  • большое количество свойств – это связано с разными вариантами легирующих примесей;
  • оптимальное соотношение упругости и вязкости – материал прекрасно удерживает статику, динамику и ударные нагрузки;
  • простота обработки;
  • высокий запас прочности – благодаря этому материал отличается длительным периодом эксплуатации;
  • простота и доступная стоимость литья.
Читайте так же:
Торцевая пила по дереву макита

При этом материал обладает и рядом недостатков:

  • слабое сопротивление коррозии – это касается чистых видов стали, которые не содержат легирующих компонентов;
  • высокая электромеханическая коррозия – это обусловлено свойством накопления электрической энергии;
  • большой вес стальных конструкций;
  • высокий риск брака – это обусловлено многоэтапностью изготовления.

Для чугуна характерны такие плюсы:

  • высокий уровень прочности – некоторые марки сопоставимы по этому параметру со сталью;
  • равномерное распределение тепла и возможность его длительного сохранения;
  • безопасный состав – это позволяет использовать чугун для изготовления посуды;
  • устойчивость к кислотам и щелочам;
  • высокая степень гигиеничности;
  • долговечность.

При этом металл обладает и некоторыми минусами:

  • риск процессов коррозии при длительном воздействии воды;
  • отсутствие пластичности серого чугуна;
  • повышенная хрупкость белого материала.

Краткая сравнительная таблица

Основные отличия металлов коротко представлены в таблице:

СтальЧугун
Обладает высокой прочностью и твердостью.Считается более хрупким и менее пластичным материалом.
Имеет более высокую температуру плавления.Отличается более низкими значениями температуры плавления.
Содержит меньше 2 % углерода.Включает больше 2 % углерода.
Является менее пористой и отличается большей теплопроводностью.Содержит больше пор и характеризуется меньшей теплопроводностью.
Имеет светлый оттенок и блестящую поверхность.Отличается темным окрасом и матовой поверхностью.
Имеет более высокую стоимость.Стоит дешевле.

Сталь и чугун представляют собой сплавы железа и углерода с добавлением легирующих компонентов. Несмотря на похожий состав, эти материалы имеют много отличий. Основная разница кроется в содержании углерода, что напрямую сказывается на эксплуатационных характеристиках металлов.

Cвойства чугуна для деталей трубопроводной арматуры

Чугун широко применяют для изготовления различных деталей трубопроводной арматуры и резервуарного оборудования: корпусы и пробки кранов трубопроводов, корпусы и крышки конденсационных горшков, корпусы огневых предохранителей резервуаров и т. д. Он обладает способностью поглощать вибрации и выравнивать напряжения. Его работоспособность практически не зависит от степени чистоты поверхности отливок, наличия надрезов на ней и т. п. ( рис. 1.11, 1.12 ).

Рис. 1.11. Общий вид чугунной задвижки.

Рис. 1.12. Задвижка чугунная с обрезиненным клином невыдвижным шпинделем фланцевая 30ч39р на Рn 1.0 МПа (10кгс/см2): 1 — корпус, 2 — крышка, 3 — шпиндель, 4 — клин запорный, 5 — втулка опорная, 6 — маховик.

Кроме того, чугунные отливки имеют невысокую стоимость, хорошие технологические и высокие механические свойства.

Чугуны классифицируются главным образом по химическому составу и микроструктуре.

По химическому составу чугуны делятся на нелегированные и легированные . Нелегированным называется чугун, в котором кроме углерода содержится (в %) до 4 Si, до 2 Мn, до (1 — 1,2) Р, до (0,18 — 0,2) S. Легированным называется чугун, в котором содержатся кремний или марганец выше указанных пределов или специально введенные легирующие примеси — хром, никель, медь, молибден и др.

По структуре чугуны делятся на белые, серые, ковкие высокопрочные с шаровидным графитом. Свойства чугуна определяются структурой его металлической основы и характером включений углерода (в виде цементита или графита). Одновременным изменением структуры металлической основы и формы графитных включений, а также введением легирующих элементов получены чугуны, по свойствам почти равноценные стальному литью, поковкам.

Белый чугун содержит углерод в виде цементита и имеет белый лучистый вид излома. Такой чугун отличается высокой твердостью, прочностью, высокими износостойкостью и хрупкостью. Он плохо поддается обработке резанием, поэтому его почти не используют. Применяют обычно серый чугун с включениями графита и отбеленной поверхностью, т. е. чугун, поверхностные слои которого имеют структуру белого чугуна для увеличения износостойкости, а сердцевина — структуру серого чугуна.

Серый чугун обладает наилучшими технологическими и хорошими физико-механическими свойствами и является основным материалом для различных отливок. Он содержит (в %): (3 — 3,6) С, (0,4 — 1) Мn, (1,3 — 3,5) Si, (0,12 — 1) Р, (0,1 — 0,15) S. Структура металлической основы такого чугуна может быть ферритной, перлитной или перлитно-ферритной, а форма графита — пластинчатая. Излом чугуна серый, обусловленный выделением графита в металлической основе.

В зависимости от предела прочности при растяжении серый чугун подразделяется на различные марки ( таблица Д.7 ). В обозначении марок серых чугунов двузначное число показывает предел прочности при растяжении. Чугун имеет в 1,5 — 2 раза меньший модуль упругости по сравнению с модулем упругости стали, причем значение его уменьшается с увеличением растягивающих напряжений, что связано с наличием графитных включений в чугуне.

Читайте так же:
Регулятор мощности без помех схема

Предел прочности
при растяжении, МПа,
не менее

Предел прочности
при изгибе, МПа,
не менее

Для арматуры низкого давления при температуре от минус 15 до 250 °С применяют серый чугун марок СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25 и др. Из серого чугуна этих марок изготавливают различные детали арматуры (корпусы редукторов, шестерни, маховики, стойки, кронштейны и т.д.).

Чугун марок СЧ25, СЧ30 — модифицированный серый чугун, процесс получения которого с пластинчатым графитом обычно состоит из двух стадий. Сначала выплавляют сравнительно малоуглеродистый и малокремнистый чугун, который в нормальных условиях охлаждения дает белый или половинчатый излом. Затем путем присадки перед заливкой в формы графитизирующих элементов (ферросилиций, силикокальций и др.) в небольших количествах (примерно 0,5 — 0,8 % от массы жидкого металла) он превращается в процессе охлаждения в чугун с серым изломом. Сущность модифицирования заключается в активном воздействии на ход процесса кристаллизации небольших количеств специальных добавок (модификаторов), вводимых в жидкий металл. Добавки изменяют температуру кристаллизации и условия роста отдельных фаз. Структура становится более однородной и мелкозернистой, что обеспечивает повышение статической и динамической прочности чугуна.

Примерный химический состав (в %) серого (нелегированного) модифицированного чугуна следующий: (2,8 — 3) С; (0,8 — 1,2) Мn; (1,2 — 2) Si; до 0,2 Р; до 0,14 S.

Из чугуна марок СЧ30, СЧ35 изготавливают ответственную арматуру с большими диаметрами условных проходов, к которой по прочности, плотности и однородности предъявляют высокие требования.

В зависимости от степени легирования серые чугуны подразделяются на низколегированные с содержанием легирующих элементов 3-10 % и высоколегированные с содержанием легирующих элементов свыше 10 %. В зависимости от преобладания того или другого элемента по количеству или влиянию чугун, так же как и сталь, называется никелевым, хромоникелевым, мелистым, кремнистым и т. п. Легированный чугун имеет более высокие показатели механических свойств по сравнению с обычными серыми и модифицированными чугунами (σв при растяжении до 450 МПа и выше), а также износостойкость, антифрикционность, теплоустойчивость и т. п.

Низко- и среднелегированные серые чугуны — хорошие конструкционные материалы, обладающие более высокими эксплуатационными свойствами, чем простые серые и модифицированные нелегированные чугуны, а именно — имеют повышенную износоустойчивость и т. п. Низко- и среднелегированные чугуны содержат (в %): до 1 Cr, Ni, иногда до 2 Сu, до 0,2 Ti, до 0,6 Мо, до 0,2 V. Из низколегированных чугунов наибольшее применение получил хромоникелевый чугун состава (%): (2,9 — 3,3) С; (1,4 — 2,3) Si, (0,5 — 1) Мn, (0,1 — 0,12) S; (0,2 — 1,5) Ni; (0,2 — 0,7) Сr; иногда (0,5 — 1) Сu и до 0,2 Ti. По механическим свойствам указанный чугун соответствует маркам СЧ25, СЧ30, СЧ35. Среднелегированный хромоникелевый чугун применяют как износоустойчивый материал с химическим составом (в %): (2,8 — 3,2) С; (1 — 1,8) Si; (2 — 4) Ni; (0,3 — 1) Сr; (0,6 — 1) Мn; до 0,12 S; до 0,2 Р.

Применение легирования в сочетании с модифицированием позволяет получать высокопрочные марки чугуна. Низколегированные и среднелегированные чугуны можно применять в сочетании с модифицированием или без него.

Высоколегированный серый чугун применяют для изготовления деталей, которые при эксплуатации должны обладать какими-либо специальными свойствами — стойкостью к агрессивным средам (кислотам, щелочам и т. п.), жаростойкостью, немагнитностью и др. Представители высоколегированных чугунов — чугуны марок ЧН17ДЗХ2, ЧН5Г8, ЧН15Д7Х2 и др.

По сравнению со стальным литьем ковкий чугун отличается более высокой чистотой механически необработанных каналов. По механическим свойствам он занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью и дает плотные отливки ( таблица Д.8 ). Износоустойчивость ковкого чугуна несколько ниже, чем стального литья. В обозначении марки ковкого чугуна двузначное число показывает предел прочности при растяжении образца.

Таблица Д.8. Механические свойства ковкого чугуна, полученного графитизирующим отжигом

Предел прочности
при растяжении МПа,
не менее

Относительное
удлинение на литом образце
d = 16 мм, %, не менее

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector