Milling-master.ru

В помощь хозяину
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Серый литейный чугун

Чугун литейный

Чугун литейный — это сплав железа, в состав которого входит кремний и углерод, а также всегда присутствующие примеси Mn, P, S. Весь углерод, который содержит материал, находится в виде графита формы пластины. Такой чугун при изломе имеет серый цвет, на цветовой фактор влияет содержащийся в сплаве графит. Поэтому литейный чугун называют серым, поэтому /серый чугун/ и литейный – это практически один и тот же сплав. Такой металл является основным сплавом в машиностроении. Название серого чугуна литейным приобрело благодаря его отличным литейным способностям, он обладает хорошей текучестью и соответственно хорошо заполняет формы для заливки.

Состав литейного чугуна


Химический состав литейного чугуна сказывается на качестве отливок. Очень большое влияние оказывает углерод, который содержится в чугуне в виде графита, карбида, углерода закала. Когда много графита он разрыхляет чугун, придает мягкость. Когда графита более 2,5%понижается прочность и вязкость металла. Соответственно сплав будет непригоден к отливке.

Кремний производит вытеснение углерода из соединения с железом, в результате такой реакции выделяется графит. Высокое содержание кремния препятствует насыщению углерода. Литейный чугун состав которого включает марганец ,получает часть своих свойств благодаря этому включению. Так марганец повышает степень твердости, но придает хрупкость отливке, поэтому считается ненужной примесью. Но, данный элемент защищает железо и другие примеси от окисления.

Химический состав литейного чугуна включает также фосфор, который играет особую роль в придании сплаву определенных качества и свойств. Он придает чугуну особую твердость, уменьшая при этом упругость и ненужную вязкость. Чтобы чугун был с достаточно хорошей прочностью, необходимо не более 0,3% фосфора. Фосфор увеличивает хорошую плавкость чугуну, что позволяет точнее подчеркнуть формы при заливке и застывании придать более гладкую поверхность. Сера препятствует насыщению углерода, а также замедляет выделение графита.

Литейный чугун состав, которого включает и серу, может несколько терять свою плавкость. При высоком содержании данной примеси он становится густым и соответственно плохо заполняет форму. Поэтому материал с большим содержанием серы не применяют для тонкого литья. От того каким будет начальный состав чугуна зависит химический состав готовой отливки.

Свойства литейного чугуна

Главные свойства литейного чугуна — хорошие литейные показатели, мягкая текучесть и малая объемная усадка. Детали из данного металла малочувствительны внешнему напряжению при периодических нагрузках, степень поглощения колебаний, когда есть вибрация достаточно высокая, выше, чем у стали в 2-4 раза. Также благодаря графиту свойства литейного чугуна имеют хорошие антифрикционные свойства, что повышает работоспособность детали. Однако графитные включения в составе сплава придают ему хрупкость. Эти включения словно многочисленные надрезы в литом металле.

Никель, как легирующий элемент, оказывает хорошее влияние на свойства литейного чугуна, он увеличивает коррозийные функции и улучшает обработку сплава. Медь графитизирует углерод, значительно повышает текучесть, прочность и достаточную твердость металла. Температура плавления зависит от химического состава материала и может колебаться в пределах 1130 — 1350 градусов Цельсия.

Основные маркировки по ГОСТ литейного чугуна:

  • Л1, Л2, Л3, Л4, Л5,
  • Л6, ЛР1, ЛР2, ЛР3, ЛР4,
  • ЛР5,ЛР6, ЛР7.

Оставьте свой комментарий Отменить ответ

Легированная сталь — это сталь, включающая в себя разные легирующие…

Серый чугун

Серый чугун был назван так по виду излома, имеющего серый цвет. Название серый чугун не совсем корректно распространилось на литейный чугун, в структуре которого имеются включения пластинчатого графита. Так как эта ошибка была закреплена на уровне государственного стандарта (ГОСТ 1412-85), то чугун с пластинчатым графитом так и продолжают называть серым чугуном.

Существует несколько марок серого чугуна: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20, СЧ 25, СЧ 30, СЧ 35 (цифры в марке серого чугуна – значение предела прочности σв, кгс/мм2, не менее). Дополнительные марки чугуна СЧ 18, СЧ 21 применяются для изготовления отливок по требованию потребителя.

Химический состав серого чугуна

Серый чугун, в зависимости от марки, содержит, %: C 2,9-3,7; Si 1,2-2,6; Mn 0,5-1,1; P не более 0,2-0,3; S не более 0,12-0,15. Допускается легирование серого чугуна Cr, Ni, Cu, P и другими элементами.

Химический состав серого чугуна СЧ 10, %: C 3,5-3,7; Si 2,2-2,6; Mn 0,5-0,8; P не более 0,3; S не более 0,15.

Химический состав серого чугуна СЧ 35, %: C 2,9-3,0; Si 1,2-1,5; Mn 0,7-1,1; P не более 0,2; S не более 0,12.

Структура серого чугуна

При оценке структуры серого чугуна определяют размеры (в мкм) включений графита, их распределение и количество (в процентах), а также вид структуры металлической основы и дисперсность перлита (при его наличии).

Читать еще:  Литьё мрамора технология

По строению металлической основы серые чугуны разделяют на перлитные, феррито-перлитные, ферритные (рисунок С-1).

Для обозначения компонентов структуры серого чугуна применяют условные обозначения по ГОСТ 3443-87. Так, пластинчатый графит в сером чугуне обозначается буквами ПГ. Формы включений графита в структуре серого чугуна могут быть:

  • пластинчатая прямолинейная (ПГф1);
  • пластинчатая завихренная (ПГф2);
  • игольчатая (ПГф3);
  • гнездообразная (ПГф4).

Структура чугуна имеет первостепенное значение для получения заданных свойств отливки, поэтому требуется соблюдение технологических режимов плавки и заливки. Получить заданную структуру серого чугуна, избавиться от дефектов помогает операция модифицирования.

Свойства серого чугуна

Серый чугун обладает хорошими литейными свойствами (жидкотекучесть, малая объёмная усадка и т.п.) и применяется для изготовления отливок.

Для деталей из серого чугуна характерна малая чувствительность к влиянию внешних концентраторов напряжения при циклических нагрузках, высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей (в 2-4 раза выше, чем у стали), высокие антифрикционные свойства (наличие графита улучшает условия смазывания при трении). Перлитный серый чугун обладает также достаточно высокими прочностными свойствами.

Временное сопротивление (или предел прочности) серого чугуна σв зависит от толщины стенок отливки (рисунок С-2).

Серый чугун очень хрупок из-за пластинчатой формы графитных включений, которые действуют, как многочисленные надрезы в чугуне. Значения предела прочности серого чугуна: 100 МПа для СЧ 10; 350 МПа для СЧ 35.

Улучшить свойства серого чугуна можно при помощи специальных модификаторов.

Применение серого чугуна

Серый чугун применяется для изготовления деталей, подверженных незначительным механическим нагрузкам. Серый чугун – это дешёвый и наиболее широко применяемый в машиностроении, сантехнике, строительных конструкциях вид чугуна.

Перлитный серый чугун с высокими прочностными свойствами применяют для нагруженных деталей машин.

Подготовлено: Корниенко А.Э. (ИЦМ)

Лит.:

  1. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил.
  2. ГОСТ 1412-85. Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки.
  3. ГОСТ 3443-87. Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры.
  4. ГОСТ 27208-87. Отливки из чугуна. Методы механических испытаний.

Серые литейные чугуны

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И КОНСТРУКЦИОННЫЕ

МАТЕРИАЛЫ

( СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, МАРКИРОВКА)

Часть 1. Металлические материалы

Юрченко В. И., Юрченко В. А., Бурменко Ф. Ю. Материаловедение и конструкционные материалы. (Свойства, применение, маркировка).Часть 1. .Металлические материалы.: Методическое пособие. Тирасполь: РИО ПГУ, 2004.-71с.

Изложены сведения о свойствах, химическом составе, маркировке и применении важнейших металлов и сплавов, применяемых в машиностроении: чугунов, сталей, бронз, латуней, алюминиевых, магниевых и других сплавов. Пособие предназначено для студентов машиностроительных специальностей.

Ю. П. Келюх, главный инженер завода металлоизделий,

Г. Р. Грейнер, канд. техн. наук, доц. каф. электроэнергетики.

Утверждено Научно-методическим советом ПГУ им.Т.Г.Шевченко.

. В.И.Юрченко, В. А.Юрченко, .Ф. Ю. Бурменко,2004 г.

Юрченко Владимир Иванович

Юрченко Вера Александровна

Бурменко Феликс Юрьевич

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. (Свойства, применение, маркировка)

ЧАСТЬ 1.МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ.

Издаётся в авторской редакции.

Компьютерная вёрстка О. Е. Юрченко.

Введение

Стали и чугуны относятся к группе чёрных металлов и являются основным материалом машиностроения. С развитием металлургии и в связи с требованиями машиностроения неуклонно увеличивается сортамент чугунов, сталей и их качество.

Каждая марка чугуна или стали обладает определенными, только ей присущими физико-механическими свойствами. Выбор той или другой марки стали или чугуна определяется техническими требованиями, предъявляемыми к соответствующей детали машин.

Медь, свинец, олово, цинк, кобальт, никель, алюминий, титан, магний и ряд других металлов относятся к группе цветных металлов. Цветные металлы и их сплавы широко используются в современном машиностроении и являются незаменимыми благодаря только им присущим свойствам. По сравнению с чёрными металлами цветные металлы являются более ценными и дефицитными, так как они распространены в природе в гораздо меньшем количестве, а производство значительно более сложное и трудоёмкое. Область применения каждого цветного металла или сплава определяется его физико–механическими свойствами. Наиболее распространёнными цветными сплавами в машиностроении являются сплавы алюминия, меди, магния, цинка, олова.

Знание физических (плотность, теплопроводность, и др.), механических (прочность, пластичность, твёрдость и др.),технологических (жидкотекучесть, ковкость, обрабатываемость резанием, и др.) и эксплуатационных свойств (сопротивление коррозии, изнашиванию и усталости, жаропрочность, хладостойкость и др.) позволяет определить области рационального использования различных материалов с учётом экономических требований.

В данном пособии приведены сведения о всех указанных выше свойствах металлических материалов, применяемых в машиностроении.

Читать еще:  Изготовление литейных форм

В разделе «Чугуны» дана классификация и принципы выбора машиностроительного чугуна; приведены физико-механические, технологические и другие свойства серого, высокопрочного, ковкого, антифрикционного, коррозионно-стойкого, жаростойкого и других видов чугуна со специальными свойствами.

В разделе «Стали» приведены химический состав, физические, механические, технологические свойства и области применения конструкционной углеродистой и легированной стали, в том числе инструментальной, нержавеющей, жаропрочной и других марок со специальными магнитными и упругими свойствами, высоким омическим сопротивлением, аномальным термическим расширением, а также порошковых сплавов.

В разделе «Цветные металлы и сплавы» приведены сведения о физико-механических и технологических свойствах сплавов на основе алюминия, меди, магния, титана, олова и других элементов, рассмотрены особенности и преимущества различных марок цветных металлов и сплавов и указаны области применения с учётом их рационального использования. . Пособие предназначено для студентов машиностроительных специальностей и может быть использовано инженерами и техниками на производстве.

1.МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ ЧУГУНЫ.

Чугуны нашли широкое применение в качестве машиностроительных материалов благодаря сочетанию высоких литейных свойств, достаточной прочности, износостойкости, а так же относительной дешевизны. Чугуны используются для производства качественных отливок сложной формы (станины станков, корпуса приборов и т.д.).

Чугунами называются сплавы железа с углеродом и некоторыми другими элементами(Si, Mn, S, P), причем содержание углерода в чугунах более 2,14 %. Свойства чугунов определяются металлической основой (матрицей), а также количеством, формой и расположением в ней графитовых включений. В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплаве, чугуны подразделяются на белый, серый, ковкий, высокопрочный и легированный, обладающий особыми свойствами (жаропрочностью, антифрикционностью и т.д.)

Белые литейные чугуны

Белыми называются чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементитаFe3C. Из-за большого количества цементита белые чугуны имеют высокую твердость (НВ 450-550) и хрупкость, поэтому используются только для изготовления износостойких деталей типа шаров мельниц, звездочек в галтовочных барабанах, облицовочных плит для щековых дробилок, прокатных валков с отбеленной поверхностью и т. д. В связи с высокой хрупкостью белые чугуны имеют очень ограниченное применение и поэтому не маркируются.

Серые литейные чугуны.

Серыми называются чугуны с пластичной формой графита. Чугуны являются сплавами со сложным химическим составом, содержащими C, Si, Mn, S, P. Содержание этих элементов колеблется в следующих пределах C = 2,2 – 3,7 % , Si = 1-3% , Mn = 0,2-1,1%, P = 0,12-0,3%, S =0,02- 0,15 %.

По структуре серый чугун делится на три вида:

— серый ферритный со структурой феррит + графит, в этом чугуне весь углерод находится в виде графита;

— серый феррито — перлитный со структурой феррит + перлит + графит; в этом чугуне количество связанного графита менее 0.8%;.

-серый перлитный со структурой перлит + графит; в этом чугуне количество связанного графита составляет

Наиболее высокими механическими свойствами обладает серый чугун с перлитной структурой (табл.1.1).

Механические свойства и назначение некоторых марок серогочугуна.

Литейный серый чугун

Литейный серый чугун свое название получил благодаря высоким литейным свойствам (жидкотекучести и низкой усадке), а также из-за темно-серого цвета. В изломе имеет крупнозернистое строение. Мягкий, хорошо подвергается обработке резанием. Твердость литейных серых чугунов составляет 140. 260 НВ. Предел прочности на растяжение ств = 100. 450 МПа. Относительное удлинение 6 = 0,2. 0,5 %. В отечественном машиностроении до 74 % всех ответственных отливок получают из литейного серого чугуна.

По микроструктуре литейные серые чугуны подразделяются на ферритно-графитные, ферритно-перлитные и перлитные (рис. 4.8). Углерод в этих чугунах находится в свободном состоянии в виде графита. Чем больше массовая доля углерода, тем больше в сером чугуне структуры графита и ниже его механические свойства, поэтому максимальное содержание углерода ограничено его доэвтектическими пределами, т.е. не более 4 %, а практически до 3,7 %.

Снижение содержания углерода понижает его литейные свойства. В связи с этим устанавливается нижний предел по массовой доле углерода. Он равен примерно 2,2 %. Нижний предел принимается для толстостенных отливок, верхний — для тонкостенных.

Рис. 4.8. Микроструктуры литейных серых чугунов: а — ферритно-графитная; б — ферритно-перлитная; в — перлитная

Доменные цеха выпускают серый чугун в виде чушек, которые поставляются в литейные цеха машиностроительных заводов.

Литейный серый чугун состоит из железа, углерода, а также других химических элементов, поэтому не является двухкомпонентным сплавом. Кроме углерода в своем составе он содержит кремний, марганец, серу и фосфор. Кремний и марганец влияют на процесс графитизации, на образование микроструктуры и на механические и технологические свойства отливок из серого чугуна.

Читать еще:  Каковы возможности способов литейного производства

Углерод влияет на свойства чугуна в зависимости от формы соединения с железом, т.е. от структуры, которая образуется в сплаве.

На образование структур в совокупности взаимодействуют условия плавки и охлаждения, а также наличие сопутствующих химических элементов: марганца, кремния и незначительно серы и фосфора.

Кремний с массовой долей 3. 5 % в серых чугунах способствует выделению углерода в виде графита. Изменяя массовую долю кремния, можно получить отливки с различной структурой, а с изменением структуры изменяются и механические свойства чугуна. Например, чугун со структурой в виде пластинчатого графита имеет относительное удлинение 5 = 0,2. 1,1 %, а чугун со структурой графита хлопьевидной формы имеет относительное удлинение 5 = 5. 10 %. Кремний способствует образованию микроструктуры графита, придает чугуну ряд ценных механических, технологических и эксплуатационных свойств, улучшает обрабатываемость резанием. Кроме того, графитовые включения (пористые, мягкие) быстро гасят вибрации, колебания и рассеивают по массе несущих деталей ударные нагрузки.

Детали из чугуна нечувствительны к механическим повреждениям. Благодаря структуре графита серый чугун обладает высокими антифрикционными свойствами. В этом случае графит действует как смазывающее вещество. В связи с вышеперечисленными свойствами кремний является постоянным и обязательным элементом в литейных серых чугунах.

Марганец препятствует графитизации чугуна, отбеливает его, способствует образованию структуры измельченного перлита (феррит + цементит), улучшая механические свойства. Массовая доля марганца в серых чугунах колеблется в пределах 0,2. 1,1 %, при этом прочность, износостойкость и твердость повышаются. При большем содержании марганца происходит уменьшение структуры перлита и феррита, увеличение структуры цементита, и чугун становится твердым, но хрупким.

Сера — вредная примесь. Она оказывает отрицательное действие на механические и литейные свойства серых чугунов, понижает жидкотекучесть, увеличивает усадку, способствует образованию трещин. Массовая доля серы для мелкого литья — 0,08 %, для крупного литья, в котором не требуется повышенная жидкотекучесть, — 0,10. 0,12 %.

Фосфор в литейных чугунах является полезной примесью, так как он увеличивает жидкотекучесть. Кроме того, фосфор способствует образованию такой структуры, которая повышает общую твердость и износостойкость отливок. Высокое содержание фосфора (до 0,7 %) повышает хладостойкость чугуна, поэтому в отливках, работающих при нагрузках, массовая доля фосфора может достигать 0,3 %, а в отливках, работающих без нагрузок (художественное и бытовое литье), — 0,7 %.

На образование микроструктуры и графитизацию фосфор влияния не оказывает. На практике по структурным диаграммам в зависимости от массовой доли углерода и кремния в чугуне определяют его приблизительную микроструктуру в отливках с толщиной стенок 50 мм.

Согласно ГОСТ 1412—85 существуют следующие марки серого чугуна: СЧ10, СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40 и СЧ45, где буквы СЧ означают литейный серый чугун, а цифры — предел прочности на растяжение. Например, чугун марки СЧ15 имеет прочность на растяжение 15 кгс/мм 2 (150 МПа).

Таким образом, литейные серые чугуны имеют высокие механические свойства (ав — до 45 кгс/мм 2 ), а также высокие технологические свойства (литейные свойства, обрабатываемость резанием и др.). Кроме того, как уже отмечалось, литейный серый чугун обладает способностью гасить и рассеивать вибрации и нагрузки. Это свойство называется демпферным свойством. Оно широко используется в станкостроении. Из литейного серого чугуна, обладающего демпферным свойством, отливают станины станков, машин и другие несущие конструкции, которые позволяют создавать точность и жесткость системы станок—приспособление—инструмент—деталь (СПИД).

Главными технологическими свойствами являются высокая жидкотекучесть и обрабатываемость резанием. Отливки из литейного серого чугуна хорошо поддаются обработке на различных металлорежущих станках: точению, фрезерованию, строганию, сверлению, шлифованию и шабрению. В связи с широким диапазоном механических свойств (прочности и твердости) этот чугун находит применение в различных отраслях народного хозяйства. Например, низкосортный серый чугун применяется для изготовления отливок, работающих без нагрузок (бытовое и художественное литье, грузы, подставки, крышки, пробки, плиты, фланцы и т.д.). Литейный серый чугун с пределом прочности 200 МПа и более применяется для отливок деталей, работающих при средних нагрузках (трубы, станины, кронштейны, корпуса редукторов и т.д.). Чугун с пределом прочности 300 МПа и выше применяется для деталей, работающих при высоких нагрузках (корпуса подшипников, шкивы, зубчатые и червячные пары, блоки цилиндров, головки блоков, поршни, диски сцепления, корпуса насосов, цилиндры паровых турбин, коленчатые валы, звездочки, тормозные барабаны и др.).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector