Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

Чугуны

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Чугун – сплав железа с углеродом с содержанием последнего более 2,14%. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.).

Чугуны дешевле сталей, широко применяются в машиностроении, обладают лучшими по сравнению со сталью литейными свойствами, но худшими механическими, практически не поддаются обработке давлением, но лучше – резанием. Обладают повышенной хрупкостью и твёрдостью.

В зависимости от содержания углерода чугун называется доэвтектическим (С = 2,14-4,3%), эвтектическими (С = 4,3 %) или заэвтектическим (С = 4,3-6,67 %).

Белый чугун

Белый (передельный) чугун – вид чугуна, в котором углерод находится в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск. В структуре такого чугуна отсутствуют видимые включения графита.

Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Прочность снижается, а твёрдость возрастает с увеличением содержания углерода и карбидов.

Наивысшую твёрдость имеет белый чугун с мартенситной структурой. Особо высокий твёрдостью НВ 800-850 обладает чугун с содержанием 0,7-1,8% бора.

Белый чугун является весьма ценным материалом для деталей, работающих в условиях износа при очень высоких удельных давлениях и преимущественно без смазки.

Характерные особенности легированного белого чугуна определили области его использования в качестве нержавеющего и магнитного чугуна, а также чугуна с высоким электросопротивлением.

Однако преимущественно белый чугун впоследствии переделывается в сталь (80%) и другие виды чугуна, поэтому носит название передельного.

Серый чугун

Серый (литейный) чугун – сплав железа с графитом, который присутствует в виде пластин или волокон.

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, высокая жидкотекучесть, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Кроме углерода, серый чугун содержит в себе другие элементы. Важнейшие из них – кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8%, кремния 1,0-4,0% и марганца до 1,4%.

Ковкий чугун

Ковкий чугун – мягкий и вязкий чугун, получаемый из белого отливкой и дальнейшей термической обработкой. Используется графитизирующий отжиг – длительный отжиг, в результате которого происходит распад цементита с образованием графита.

Ковкий чугун, как и серый, состоит из сталистой основы и содержит углерод в виде графита, однако в форме хлопьев, которые получаются при отжиге (углерод отжига) и изолированы друг от друга, в результате чего металлическая основа менее разобщена и чугун обладает вязкостью и пластичностью.

По составу белый чугун, подвергающийся отжигу на ковкий чугун, является доэвтектическим и имеет структуру ледебурит-цементит (вторичный)-перлит. Для получения структуры феррит-углерод отжига в процессе отжига должен быть разложен цементит ледебурита, вторичный цементит и цементит эвтектоидный, то есть входящий в перлит. Разложение цементита ледебурита и цементита вторичного (частично) происходит на первой стадии графитизации, которую проводят при температуре выше критической (950-1000 °С); разложение эвтектоидного цементита происходит на второй стадии графитизации, которую проводят путём выдержки при температуре ниже критической (740-720 °С), или при медленном охлаждении в интервале критических температур (760-720 °С).

Высокопрочный чугун

Высокопрочный (модифицированный) чугун – чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы, который имеет меньшее отношение поверхности к объему, что определяет наибольшую сплошность металлической основы и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным (сфероидальным) графитом такая же, как и в сером чугуне. В зависимости от химического состава, скорости охлаждения (толщины стенки отливки) могут быть получены ферритный, феррито-перлитный или перлитный высокопрочный чугун.

Высокопрочный чугун наиболее часто применяется для изготовления изделий ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб, которые отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.

Маркировка

В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:

  • передельный чугун – П1, П2;
  • передельный чугун для отливок – ПЛ1, ПЛ2,
  • передельный фосфористый чугун – ПФ1, ПФ2, ПФ3,
  • передельный высококачественный чугун – ПВК1, ПВК2, ПВК3;
  • чугун с пластинчатым графитом (серый чугун – СЧ (цифры после букв “СЧ”, обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм2, 1 кгс/мм2 = 10 МПа);
  • ковкий чугун – КЧ (цифры после букв “КЧ” обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм2 и относительное удлинение в %);
  • чугун с шаровидным графитом для отливок (высокопрочный чугун) – ВЧ (цифры после букв “ВЧ” обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм2 и относительное удлинение в %);
  • антифрикционный чугун (серый – АЧС, высокопрочный – АЧВ, ковкий – АЧК);
  • чугун легированный со специальными свойствами – Ч (буквы после буквы “Ч” обозначают легирующие элементы: Х – хром, С – кремний, Г – марганец, Н – никель, Д – медь, М – молибден, Т – титан, П – фосфор, Ю – алюминий).

Список литературы

  1. Загуляева С.В., Макашова Л.С. Материаловедение. – Ярославль: ЯГТУ, 1996. – 60 с.
  2. Википедия: Чугун. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Чугун.
< Основные понятия теории сплавов Содержание Стали >

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • Введение в материаловедение материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Материаловедение – научная дисциплина, изучающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами материалов. Назначение материала определяется требованиями конструкции (конструкционные критерии – прочность, долговечность, коррозийные свойства и т.п.) и возможностью переработки в изделие (технологические критерии – коэффициент обрабатываемости резанием, сварки и обработки давлением и т.п.). Разновидности материалов: металлические материалы; неметаллические материалы (резина, [...]
  • Основные понятия теории сплавов материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Сплав – макроскопически однородная смесь двух или большего числа химических элементов. Сплавы получают путём: плавления – процесса перехода материалов из твёрдого состояния в жидкое при повышенных температурах; спекания – процесса получения твёрдых и пористых материалов из мелких порошкообразных или пылевидных материалов при повышенных температурах; осаждения из газовой фазы – процесса [...]
  • Свойства конструкционных материалов материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Механические свойства определяются по результатам механических испытаний, при которых материалы подвергаются воздействию внешних (статических, динамических, циклических) сил, вызывающих напряжение и деформацию. Напряжение – величина нагрузки, отнесённая к единице площади поперечного сечения испытуемого образца. Деформация – изменение формы и размеров твёрдого тела под влиянием внешних сил. Различают деформации растяжения, сжатия, изгиба, [...]
  • Цветные сплавы материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Алюминиевые сплавы Алюминий (Al) – лёгкий металл серебристо-белого цвета. Плотность – 2,7 т/м3, температура плавления – 660 °С, временное сопротивление разрыву – 80 МПа, относительное удлинение – 45%, твёрдость – 20 НВ. Обладает высокой удельной прочностью (отношением предела прочности к плотности), пластичностью, хорошими тепло- и электропроводимостью, коррозионной стойкостью благодаря образованию [...]
  • Стали материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Сталь – сплав железа (не менее 45%) с углеродом (0,022-2,14%) и другими элементами. Обычно сталь имеет плотность 7,6-7,9 т/м3, временное сопротивление растяжению – 800-3000 МПа, относительное удлинение – 5-12%. Сталь является важнейшим конструкционным материалом для тяжёлой промышленности, строительства и прочих отраслей. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей Углерод [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики