Чугун с графитовыми включениями хлопьевидной формы называется

Чугун с графитовыми включениями хлопьевидной формы называется

В зависимости от формы графитных включений различают серые, высокопрочные, ковкие чугуны и чугуны с вермикулярным графитом.

Серые чугуны получают при меньшей скорости охлаждения отливок, чем белые. Они содержат 1–3 %Si, обладающего сильным графитизирующим действием.

Серый чугун широко применяется в машиностроении. Он хорошо обрабатывается режущим инструментом. Из него производят станины станков, блоки цилиндров, фундаментные рамы, цилиндровые втулки, поршни и т.д.

Серые чугуны согласно ГОСТ 1412–85 маркируются буквами «СЧ» и далее следует величина предела прочности при растяжении (в кГ/мм 2 ), например СЧ 15, CЧ 20, СЧ 35 (табл. 1).

Графит в сером чугуне наблюдается в виде темных включений на светлом фоне нетравленного шлифа. По нетравленному шлифу оценивают форму и дисперсность графита, от которых в сильной степени зависят механические свойства серого чугуна.

Серые чугуны подразделяют по микроструктуре металлической основы в зависимости от полноты графитизации.

Степень или полноту графитизации оценивают по количеству свободно выделившегося (несвязанного) углерода.

Полнота графитизации зависит от многих факторов, из которых главными являются скорость охлаждения и состав сплава. При быстром охлаждении кинетически более выгодно образование цементита, а не графита. Чем медленнее охлаждение, тем больше степень графитизации. Кремний способствует графитизации, а марганец – карбидообразующий элемент – затрудняет графитизацию.

Рис. 3. Схемы микроструктур графитизированных чугунов:
а) серые; б) высокопрочные; в) ковкие; г) с вермикулярным графитом

Если графитизация в твердом состоянии прошла полностью, то чугун содержит две структурные составляющие – графит и феррит. Такой сплав называется серым чугуном на ферритной основе (рис. 3, а). Если же эвтектоидный распад аустенита прошел в соответствии с метастабильной системой

то структура чугуна состоит из графита и перлита. Такой сплав называют серым чугуном на перлитной основе. Наконец, возможен промежуточный вариант, когда аустенит частично распадается по эвтектоидной реакции на феррит и графит, а частично с образованием перлита. В этом случае чугун содержит три структурные составляющие – графит, феррит и перлит. Такой сплав называют серым чугуном на феррито-перлитной основе.

Феррит и перлит в металлической основе чугуна имеют те же микроструктурные признаки, что и в сталях. Серые чугуны содержат повышенное количество фосфора, увеличивающего жидкотекучесть и дающего тройную эвтектику.

В металлической основе серого чугуна фосфидная эвтектика обнаруживается в виде светлых, хорошо очерченных участков.

Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом получают модифицированием серого чугуна щелочно-земельными элементами. Чаще для этого используют магний, вводя его в жидкий расплав в количестве 0,02–0,03 %. Под действием магния графит кристаллизуется в шаровидной форме (рис. 3, б). Шаровидные включения графита в металлической матрице не являются такими сильными концентраторами напряжений, как пластинки графита в сером чугуне. Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокие механические свойства, не уступающие литой углеродистой стали.

Читайте также:  Среднее значение предела прочности чугуна кч37 12

Маркируют высокопрочный чугун согласно ГОСТ 7293–85 буквами «ВЧ» и далее следует величина предела прочности при растяжении (в кГ/мм 2 ), например ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 80 (табл. 2). Так же, как и серые чугуны, они подразделяются по микроструктуре металлической основы в зависимости от полноты графитизации и могут быть ферритными, феррито-перлитными и перлитными. Высокопрочный чугун используется во многих областях техники взамен литой и кованой стали, серого и ковкого чугунов. Высокие механические свойства дают возможность широко применять его для производства отливок ответственного назначения, в том числе и в судовом машиностроении: головок цилиндров, турбокомпрессоров, напорных труб, коленчатых и распределительных валов и т.п.

Ковкие чугуны получают путем отжига отливок из белого чугуна. Получение ковкого чугуна основано на том, что вместо неустойчивого цементита белого чугуна при повышенных температурах образуется графит отжига белого чугуна. Мелкие изделия сложной конфигурации, отлитые из белого чугуна, отжигают (получают ковкий чугун) для придания достаточной пластичности, необходимой при их использовании в работе. Ковкий чугун согласно ГОСТ 1215–79 маркируют буквами «КЧ» и далее следуют величина предела прочности при растяжении (в кГ/мм 2 ) и относительного удлинения (в %), например, КЧ 35-10, КЧ 60-3 (табл. 3).

Графитизация идет путем растворения метастабильного цементита в аустените и одновременного выделения из аустенита более стабильного графита. Чем больше время выдержки при отжиге и меньше скорость охлаждения, тем полнее проходит графитизация. В зависимости от графитизации встречаются те же три основные типа структур, что и в сером чугуне: ковкие чугуны на ферритной, феррито-перлитной и перлитной основах (рис. 3, в). От серых (литейных) чугунов ковкие чугуны отличаются по микроструктуре только формой графита.

Если на шлифах (рис. 3, а) серых чугунов графит имеет форму извилистых прожилок, то в ковких чугунах графит, называемый углеродом отжига, находится в форме более компактных хлопьевидных включений с рваными краями. Более компактная форма графита обеспечивает повышение механических свойств ковкого чугуна по сравнению с серым чугуном с пластинчатым графитом. Обладая механическими свойствами, близкими к литой стали и высокопрочному чугуну, высоким сопротивлением ударным нагрузкам, износостойкостью, обрабатываемостью резанием, ковкий чугун находит свое применение во многих отраслях промышленности. Из него изготавливают поршни, шестерни, шатуны, скобы, иллюминаторные кольца и др.

Чугуны с вермикулярным графитом получают, как и высокопрочные чугуны, модифицированием, только в расплав при этом вводится комплексный модификатор, содержащий магний и редкоземельные металлы. Маркируют чугуны с вермикулярным графитом согласно ГОСТ 28394–89 буквами «ЧВГ» и далее следует цифра, обозначающая величину предела прочности при растяжении (кГ/мм 2 ), например, ЧВГ 30, ЧВГ 45 (табл. 4). Вермикулярный графит подобно пластинчатому графиту виден на металлографическом шлифе в форме прожилок, но они меньшего размера, утолщенные, с округлыми краями (рис. 3, г). Микроструктура металлической основы ЧВГ также как у других графитизированных чугунов может быть ферритной, перлитной и феррито-перлитной.

По механическим свойствам чугуны с вермикулярным графитом превосходят серые чугуны и близки к высокопрочным чугунам, а демпфирующая способность и теплофизические свойства ЧВГ выше, чем у высокопрочных чугунов. Чугуны с вермикулярным графитом более технологичны, чем высокопрочные, и соперничают с серыми чугунами. Для них характерны высокая жидкотекучесть, хорошая обрабатываемость резанием, малая усадка. Чугуны с вермикулярньм графитом широко используются в мировом и отечественном автомобилестроении, тракторостроении, судостроении, дизелестроении, энергетическом и металлургическом машиностроении для деталей, работающих при значительных механических нагрузках в условиях износа, гидрокавитации, переменном повышении температуры. Например, ЧВГ используется для производства цилиндровых крышек и втулок, поршней судовых и тепловозных двигателей, корпусов газовых турбин и компрессоров.

Читайте также:  Электроды для сплава чугуна

Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского. Кафедра технологии материалов

Источник

Форма графитовых включений

Степень графитизации.

Классификация чугунов

Классификация и маркировка чугунов

Чугунами называются сплавы железа (Fe) с углеродом (С > 2,14%). Кроме того, в состав чугуна входят полезные и вредные примеси (сера и фосфор). Полезные примеси вводятся в чугун специально для улучшения физико-химических свойств и называются легирующими элементами.

Чугуны классифицируют по следующим признакам.

Углерод в чугуне может находится в связанном состоянии в виде карбида, называемого цементитом (Fe3C), а также в частично или полностью свободном состоянии в виде графита. Состояние углерода в чугуне его прочностные свойства.

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:

  • серый чугун — углерод находится в частично или полностью свободном состоянии в виде графитовых включений
  • белый чугун – весь углерод находится в виде цементита Fe3C;

Серый чугун образуется при низких скоростях охлаждения изделия, белый – при высоких.

Графитовые включения имеют следующую форму:

  • пластинчатый графит (рис. 28Л, а);
  • хлопьевидный графит (рис. 28Л, б);
  • шаровидный (глобулярный) графит (рис. 28Л, в);
  • вермикулярный графит (рис. 28Л, г)

Графитовые включения являются концентраторами напряжений. Чем острее концентратор напряжений, тем при меньших нагрузках происходит разрушение изделия. Поэтому форма графитовых включений определяет прочность чугуна. Пластины графита обладают острыми краями по сравнению с другими формами графитовых включений. В связи с этим, наименьшей прочностью обладают чугуны с пластинчатой формой графитовых включений, а наибольшей – с шаровидной (глобулярной). Чугуны с хлопьевидным и вермикулярным графитом занимают промежуточное положение.

Рис. 28Л Форма графитовых включений а–пластинчатый графит;б- хлопьевидный графит; в- шаровидный (глобулярный) графит; г- вермикулярный графит

В зависимости от формы графитовых включений различают:

  • серые чугуны — чугуны с пластинчатым графитом;
  • высокопрочные чугуны — чугуны с шаровидным (глобулярным) графитом;
  • чугуны с вермикулярным графитом;
  • ковкие чугуны — чугуны с хлопьевидным графитом.

Источник

Чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом: ЧПГ, ЧШВ, ЧВГ, ЧХГ. Механические свойства чугунов. Антифрикционные и легированные чугуны

Чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом: ЧПГ, ЧШВ, ЧВГ, ЧХГ. Механические свойства чугунов. Антифрикционные и легированные чугуны

  • Слоистый, сферический, вермикулярный, слоистый графитовый чугун: Чпг, Чшв, Чвг, Чгг. Механические свойства чугуна. Антифрикционного и легированного чугуна.

(или мелкий пластинчатый) графит, первый из которых отличается, но пластина выглядит как нить накала. — Яробас и графит (сферический); — графит hlppd. Возможные формы графита в чугуне показаны на рисунке. 32. 1 2 3 4 Рисунок 32.

Чугунный графит существует в следующих формах: — плоский графит в виде лепестков, жил. — Вермикулярный Людмила Фирмаль

Возможны формы графита в чугуне. 1-пластинки, 2-мелкие пластинки (вермикулы), 3-чешуйчатый, 4-шаровидный графит. Для получения сферического графита при плавке чугуна применяют добавки магния (или церия).Графитовые включения такой формы в структуре материала значительно снижают концентрацию механических напряжений.

Читайте также:  Что тяжелее сталь мрамор или чугун

Узелковый чугун называют высокопрочным. Вч30, бренд Вч100. ГОСТ 7293-85. При отжиге с использованием цементной нестабильности цементит разлагается. Полученный графит является компактным и почти равноосным, но не сферическим.

  • Такой графит называется flocculant. In дело в том, что такой чугун называют ковким. Марка КЧ33-8, КЧ80-1,5. ГОСТ 1215-79. Чугун воспринимает термическую обработку. Например, используется зависимость типа затвердевания от скорости охлаждения. Поверхность подвергается белому упрочнению(наличие цементита дает высокую твердость), но внутри отливки, где скорость охлаждения снижается, происходит переход от полутвердения чугуна к затвердеванию.

При термообработке деталей, предназначенных для трения и износа, обучают отбеленной поверхности. Механические свойства чугуна: устойчивость к разрыву, изгибу и скручиванию, в зависимости от количества и формы графита. Удельная работа разрыва и твердость литого железа зависят от структуры основания металла.

Форма графитовых включений и влияние металлоконструкций на пластичность и твердость чугуна приведены в таблице. Людмила Фирмаль

2.Наличие структурно освобожденного графита обеспечивает хорошее удаление стружки. Антифрикционные свойства чугуна, такие как подшипники, лучше, чем сталь. Благодаря тому, что смазка вымывается, необходимые свойства получаются Таблица 2 Графитовые пластинчатые хлопья сферической формы,% 0.2-0.5 5-10 10- 15 чугун феррит Феррито перлит перлит 30 Твердость HB 150200250 Известны случаи, когда образуется скопление графита, а также смазочных материалов. К антифрикционному чугуну относятся следующие марки: АЧС, Ачк, Ачв. ГОСТ 1585-85.Такой чугун при легировании легируется никелем, хромом, титаном, алюминием, свинцом, магнием и не более чем на 0,5%.

Ранг литого железа сплава упорна к морской воде и имеет хорошее сопротивление к много кислот и алкалиов. ГОСТ 7769-82.По химическому составу различают несколько групп легированного чугуна: хром (ChX16M2), кремний (ChCh15M4), алюминий (ChYu6S5), марганец (ChG7H4) и никель (ChNHT), а по условиям эксплуатации: жаропрочный, жаропрочный, износостойкий, немагнитный и non-magnetic. At в то же время одни и те же легирующие элементы придают чугуну некоторые особые свойства.

Внутри таблицы. 3.Приведены данные о физико-механических свойствах чугуна. Таблица 3 марки BV, МПа,% HB, МПА металлическая основа Режим предела графита деятельности, п / в Гост. Сч10 98 1430- 2290. Феррит-перлитная пластина нет данных 1412-85 Высокие частоты 35 1000 2 2700- 3600. Сферический бейнит без данных 7293-85 КЧ 30-6 294 6 1000- 1630. Хлопьевидный ферритов нет данных 1215-79 АЧС-1 данные отсутствуют Нет данных 1800- 2410. Перлитовые ламели 5/5 1585-85 ChS15M 4. 60 2949.- 3940. ledebrite нет данных 77769-82

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник

Adblock
detector