Железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами

Железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами

• Сплав высокого чугуна Литейные свойства сплава оцениваются по текучести, усадке и склонности к образованию пор, сегрегации, высокой и низкой температуре cracks. As кроме возможности получения сложных отливок, многие дефекты в структуре отливки имеют пористость, сегрегационную неоднородность, а микротрещины являются эффективными концентраторами напряжений, поэтому их структурная прочность также зависит от характеристик отливки.

Чем ниже температура кристаллизации, тем выше литейные свойства alloy. In это соединение, сплав, который подвергается эвтектическому преобразованию, обладает лучшими литейными свойствами. Среди сплавов на основе железа лучшими литейными свойствами обладает железо. Чугун содержит 2,14%или более C и называется железоуглеродистым сплавом,

который затвердевает с образованием эвтектики. О, Боже мой! Людмила Фирмаль

Для сундуков с высокими литейными свойствами, достаточной прочностью, износостойкостью и относительно недорогим сочетанием чугун широко применяется в машиностроении. Они используются при производстве высококачественных отливок сложной формы, без жестких требований к размерам и массе деталей. Виды чугуна. В зависимости от формы углерода, содержащегося в сплаве, различают белое, серое, высокопрочное и ковкое железо

1.Высокопрочный чугун является разновидностью крысы, но его выделяют в особую группу из-за повышенных механических свойств. Белый цвет называют чугуном, в состоянии, когда весь углерод соединяется в виде цементита. Это чугун, в котором фазовое превращение протекает согласно диаграмме состояния 1 название белого чугуна и серого чугуна определяется knel knel. Имя-это состояние лошади. Fе-Fe3C классифицируется как pre-эвтектический, эвтектический, и в-эвтектический.

• Из-за большого количества цементита белый чугун является твердым (HB 4500 5500), хрупким и не используется при изготовлении механических деталей. Из-за ограниченного использования серые чугунные отливки со слоем белого чугуна в виде твердой корочки на поверхности отбеливаются. Мы производим прокатные валки, плуги, тормозные колодки и другие детали, которые работают в условиях износа. Серый высокопрочный и ковкий чугун, в котором весь или часть углерода находится в виде графита, широко используется в промышленности. Графит снижает твердость! л, хорошее качество! л высокое антифрикционное свойство должное к вырезыванию и низкому коэффициенту трения.

Однако включение графита снижает прочность и пластичность! Б, потому что они нарушают континуум! л металлическую основу сплава. Серый чугун, высокопрочный чугун и ковкий чугун различаются по образованию и форме графитовых включений и влияют на механические свойства отливок. Серый чугун. Серый цвет называют чугуном, который содержит пластинчатый графит. По химическому составу серый Чу-Гун легирован обычными (не легированными) сплавами. Обычный серый чугун-сплав основного компонента coc-va, Fc-C-Si

и постоянных примесей: Mn, P и S. 1-3%Si; 0,2-1,1 МП; 0,02 0,3% Р и 0,02% 0,15 С. Людмила Фирмаль

небольшое количество обычного чугуна может содержать cr, Ni и Cu из руды. Практически все эти элементы влияют на условия графитации, количество графитовых включений, структуру металлической основы и, как следствие, на свойства чугуна. Углерод оказывает решающее влияние на качество чугуна, изменяя количество графита и литейные свойства. Чем выше концентрация углерода, тем больше выбросов графита в чугун и тем ниже механические свойства. По этой причине его максимальное

содержание ограничено концентрацией до начала eutectic. At в то же время снижение содержания углерода отрицательно сказывается на ликвидности, а следовательно, и на литейных свойствах. Нижний предел углерода толстая отливка, и верхний предел приемлем для тонкой отливки. Кремний обладает сильной графитизацией effect. It способствует выделению графита в процессе затвердевания чугуна и разложению выделившегося цементита. Марганец затрудняет

графитизацию чугуна и незначительно улучшает его механические свойства, особенно в тонкостенных отливках. Сера-это вредная примесь. Ухудшает механические и литейные свойства чугуна. Снижает ликвидность, увеличивает усадку, увеличивает склонность к растрескиванию. До 0,3% фосфора растворяется в воде. ferrite. At более высокие концентрации, оно формирует тройную эвтектику «фосфида» с железом и carbon. It имеет низкую температуру

плавления (950°С), что улучшает текучесть чугуна, но повышает его твердость и хрупкость. В отливках допускается высокое содержание фосфора, что требует повышенной износостойкости (до 0,7 Р). при литье под нагрузкой содержание фосфора ограничивается 0,3%. Так, степень графитизации чугуна возрастает с увеличением содержания углерода и кремния. Аналогичный, но более слабый эффект оказывают примеси (или Упрочняющие элементы) медь и никель. Элементами, препятствующими графитизации (отбеливанию), являются марганец, сера и хром. Основными элементами,

регулирующими структуру металлической основы серого железа, являются углерод и кремний. В дополнение к химическому составу, структура литого железа и свои свойства главным образом Среди них-охлаждение rate. As скорость охлаждения уменьшается, количество графита увеличивается, а количество химически связанного углерода увеличивается. При выборе скорости охлаждения учитывается

толщина стенки отливки. Чем толще стенка, тем ниже скорость охлаждения, и процесс графитации является более полным. В чугуне с высоким содержанием кремния при медленном охлаждении отливок первичная кристаллизация происходит по устойчивой диаграмме Fe-C (см. рис. 3.19). в этом случае графит появляется непосредственно из жидкости phase. As скорость охлаждения возрастает, создаются условия для первичной кристаллизации по метастабильной диаграмме Fe-Fe3C (см. рис. 3.12).От жидкости о） Шесть） Рисунок 9.1.Структурные чертежи чугуна по содержанию кремния и углерода (а) и толщине стенок отливок (б):/-белый чугун; // /

— половина чугуна;///, 1 па. Шб-серый парлит, ферритный парлит N-ферритовый чугун, соответственно Цементит свободен в фазе, и при дальнейшем охлаждении он разлагается с образованием графита. Иногда редебрит остается в структуре без разложения (становится белым). Вторичная кристаллизация протекает в основном в соответствии с метастабильной фигурой, вторичный цементит и перлитный цементит могут храниться или графитизироваться

в соответствии с содержанием кремния. Скорость и охлаждение. Структурная схема наглядно показывает степень очистки железа 1 и влияние углерода и кремния на структуру (рис. 9.1).Структура рисунка эффективна для отливок с толщиной стенки 9,1 и 50 мм. влияние толщины стенок и состава чугуна (общее содержание углерода и кремния) характеризуется рисунком, приведенным на рисунке. 9.1.6. Поле диаграммы разделено на 5 областей. Область I соответствует белому чугуну со структурой перлит+ вторичный цементит + красный Брит. Весь углерод объединяется в виде cementite. In в зоне II имеется полу-чугун со структурой

перлит+цементит+трафик. Количество комбинированного углерода в нем составляет не менее 0,8%. Химический состав серого чугуна соответствует области III, IIIa и II16.В зависимости от структуры металлической основы, серый чугун делится на 3 типа. 1.Серый перлит со структурой(рис. 9. 2, а) перлит+графит (область III). в этом чугуне количество связанного углерода составляет −0,8%. 2.Серый феррит со структурой-перлит (рис. 9.2.6) феррит+ перлит + 4-графит

(область II 1a).Количество комбинированного углерода в нем составляет менее 0,8%. 3.Серый феррит со структурой(рис. 9. 2, в) феррит+графит (область III6). в этом чугуне весь углерод находится в форме графита. Механические свойства серого чугуна зависят главным образом от свойств металлической основы и количества, формы и размера графитовых включений. Прочность, твердость и износостойкость чугуна повышаются с увеличением количества перлита металлической основы, структура которого аналогична стальной. Решающее влияние графита связано с тем, что пластины, прочность которых ничтожна, действуют как разрезы или трещины,

которые проникают в металлическую основу и ослабляют ее. При растяжении на концах графитовых включений(наиболее тяжелый вид нагрузки) легко образуется очаг разрушения. По этой причине серый чугун обладает низкой стойкостью к удлинению, низкой прочностью и пластичностью. Независимо от структуры основания, относительное удлинение натяжения не является высоким а)б)） Рисунок 9.2.Микроструктура серого чугуна： а-феррит; б-феррит; в-феррит; х 300 0,5%.Чем крупнее и линейнее форма графитовых включений, тем ниже сопротивление чугуна разрыву. Наоборот, она так мала и раздроблена! Чем быстрее он охватывается, тем менее

он вреден. Влияние графита при изгибе, особенно при сжатии, то есть при»мягком» типе нагрузки, значительно снижается. Статическая прочность серого чугуна при изгибе составляет около 2 раз, а при сжатии-в 4 раза больше прочности чугуна на растяжение. Удельная работа разрыва и твердость литого железа в большинстве определены структурой основания металла. Они близки по свойствам к Стали, которая имеет ту же структуру и состав, что и металлическая основа чугуна. Высокая чувствительность чугуна к напряжениям

в перпендикулярном направлении сохраняется при периодических motion. At в то же время, сопротивление усталости, такое как сталь, увеличивается с увеличением статической прочности. _ 1 — (0.45 — =-0.58) s круглый изгиб долговечность. Наиболее важными из них являются измельченные графитовые включения и чугун на основе перлита. Для серого чугуна характерны следующие предельные коэффициенты выносливости (растяжение, изгиб и скручивание) 1p:: t_,= 1: 2： 1.3.Самый Чем выше сопротивление усталости, тем выше сжимающая способность. stress. In при пульсирующем цикле сжатия он в 5-6 раз выше, чем при пульсирующем цикле растяжения.

В соответствии с вышеуказанными особенностями, чугун больше подходит для использования деталей, работающих со сжатием. Однако в реальных условиях эксплуатации сложные стрессовые условия могут occur. In в этом случае производительность чугуна ограничена отношением растягивающих напряжений. В связи с этим показателем механических свойств серого чугуна в соответствии с ГОСТ 1412-79 существует предел прочности при статическом растяжении. Таблица 9.1.Механические свойства чугуна нескольких марок Чугун Mfia 8,% НВ структура металлической основе Серый чугун (ГОСТ 1412-79） МФ 15150 1630-2290 феррита SC 25250-1800-2500

феррит+ + парлит МФ 40400-2070-2850 parlite Средний диапазон 45450-2290-2890 ″ Ковкий чугун (ГОСТ 7293-79） HF 38-17 380 17 1400-1700 ферриты доступны КВ 42-12 420 12 1400-2000 большой РФ 50-7 500 7 1710-количество перлита 2410 Высокие частоты 60-2 600 2 2000-2800 1 non-LEP Высокие частоты 80-2 800 2 2500-3300 большой РФ 120-2 1200 2 3020-3800 по количеству феррита Ковкий чугун (ГОСТ 1215-79） CN 30-6 300 6 1000-1630 феррит+ КЧ 35-10 350 10 1000-1630 +(Ю-3％） Cn 37-12 370 12 1100-1630 перлит КЧ 45-7 450 7 1500-2070 перлит+ СК 60-3 600 3 2000-2690 +(20-0)％） CN 80-1. 5 800 1.5 2700-3200 феррит Марки серого чугуна состоят из букв MF (серый чугун) и предела прочности при растяжении в кг / мм2 (таблица 9.1). В то же время ухудшая

механические свойства, графит придает чугуну много ценных свойств. Во время резки стружка затачивается, что оказывает смазывающее действие, тем самым повышая износостойкость чугуна, придавая ему демпфирующий эффект capacity. In кроме того, пластинчатый графит обладает низкой чувствительностью чугуна к поверхностным дефектам. По этой причине сопротивление усталости чугунных деталей эквивалентно сопротивлению усталости стальных деталей. Номенклатура серого железа и его масса различаются. От нескольких граммов деталей (например, поршневого кольца двигателя) до более чем 100 тонн отливок (papapark).Выбор марки чугуна для определенных условий работы определяется

сочетанием технических и механических характеристик. Ферритовые чугун СЧ 10, СЧ 15 и СЧ 18 предназначены для слабых и srsdnsna! Детали: крышки, фланцы, маховики, корпуса редукторов, подшипники, насосы, суппорты, тормозные барабаны, диски сцепления и др. Ферритовый парит серого чугуна Щ 20, Щ 21, Щ 25 применяются для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоков цилиндров, картера двигателя, поршня цилиндра, барабана сцепления, различных шпангоутов Панина, шестерен и других отливок. Улучшенные чугуны Sch 30, SCh 35, SCh 40 и SCh 45 в перлитном сером цвете обладают

лучшими механическими свойствами, в основном за счет мелких графитовых включений. Измельчение их графитовых включений достигается путем риформинга расплавленного железа с ферросилицием или кремнеземом кальцием(0,3-0,6% от шихты).Модифицированный чугун используется для деталей, шестерен, гильз цилиндров, шпинделей, распределительных валов и др. которые работают в условиях высокой нагрузки или сильного износа. Эти сорта чугуна имеют самую высокую герметичность. По этой причине они также широко используются в корпусах насосов, компрессорах, тормозных пневматических клапанах и приводах iidro.

Для деталей, работающих при высоких температурах, используется легированный серый чугун: жаропрочный(в том числе Cr, A1 дополнительно), жаропрочный (литье, Ni, Mo).Также используется немагнитный хромоникелевый чугун аустенитной структуры. Они делают шкафы магнитов, крышек переключателя, etc. Серый чугун-это heat-treated. To повышение механических свойств и износостойкости, низкий отжиг (-560°с) используется для снятия внутренних напряжений и стабилизации темперирования за счет размерного, нормализующего или отпускного действия.

Перлитное железо азотируется для повышения износостойкости цилиндров, распределительных валов и других деталей отдельных автомобильных двигателей. Высокопрочный чугун. Высокопрочный чугун называют чугуном, а графит имеет сферическую форму. Их получают путем модификации магнием, который вводят в жидкую соду. Сумма 0,02-0,08%.Поскольку модификация чугуна чистым магнием сопровождается сильным термическим эффектом, чистый магний заменяется лигатурой (например, сплавом магния и никеля). Химический состав чугуна после коррекции выглядит следующим образом: 3,0-3,6% C. 1,1-2,9% Si; 0,3 0,7% Mp;0,02% s, до 0,1%.В зависимости от структуры металлической основы высокопрочным чугуном может быть феррит или перлит. Железо феррита главным образом составлено феррита и узелкового графита. Допускается до 20% перлита. Структура перлитного железа:

сферический графит с сорбитом или пластинчатый парлит. Допускается до 20% феррита(рис. 9. 3). Поскольку узелковый графит не является более мощным концентратором напряжений, чем пластинчатый графит, механические свойства металлической основы ухудшаются в меньшей степени. Чугун с шаровидным графитом обладает высокой прочностью и пластичностью. Высокопрочный чугун маркируется в соответствии с его прочностью на растяжение и относительным удлинением(см. таблицу 9.1). Высокопрочный чугун применяется в различных технических областях, эффективно заменяя сталь многих изделий и конструкций. Они применяются

в производстве прокатных машин (прокатные валки до 12 тонн), кузнечно-прессового оборудования (прессовые балки, кованые молотки), турбинных конструкций-корпусов паровых турбин, направляющих лопаток, дизелей, тракторов, оборудования для проворачивания валов в автомобилестроении, поршней и Многопоршневых машин с высоким циклом и износом и других условий нагружения. это очень важная часть. В некоторых случаях для улучшения механических свойств отливок применяется

термическая обработка properties. To повышение прочности-закалка и отпуск При 500-600°С; для повышения пластичности отжиг способствует сфероидизации перлита. Ковкий чугун. Ковкий чугун, в котором графит слоистый. Они получены путем закалки до-эвтектического чугуна белого цвета. По этой причине пластичный железный графит называют углеродом отжига. Такой графит, в отличие от ламелей, имеет меньшее ухудшение механических свойств металлической основы, в результате чего, по сравнению

с серым, пластичный чугун обладает более высокой прочностью и пластичностью. Отливки из белого чугуна, которые выпекаются в ковкое железо, становятся тонкостенными. Когда слоистый графит высвобождается в сердцевине при кристаллизации, он не должен иметь поперечного сечения более 50 мм. чугун не будет пригоден для отжига. По этой же причине исходный белый чугун имеет пониженное содержание углерода и кремния. Их химический состав колеблется от 2,4 до 2,9% C. 1,0-1,6% Si; 0,2-1,0% Mp, до 0,2% S, до 0,18% R По структуре металлической основы, которая определяется

режимом отжига, ковкое железо представляет собой феррит и перлит(рис. 9.4).Отжиг до ферритного чугуна проводят по режиму I (рис. 9.5).Это приводит к графитизации всех типов цементированного карбида до белого железа Рис. 9.4.Микроструктура ковкого чугуна, х 300: А-феррит; 6-перлит Рисунок 9.5.Иллюстрация испеченного белого пластичного железа Гуна. Отливки из такого чугуна помещают в специальные ящики, засыпают песком или стальной стружкой для защиты их от окисления и медленно нагревают до температуры чуть ниже (20-25 часов) эвтектической-950-1000С. При длительной (10-

15 часов) выдержке при этой температуре начинается первая стадия графитации occurs. It состоит в распаде эвтектики и избытке вторичного цементита (имеющегося в небольших количествах при данной температуре). к концу 1-й стадии графитизации чугун состоит из включений аустенита и отожженного углерода. Тогда температура упадет slowly. In в этом случае происходит распад высвобожденного вторичного цементита, являющегося промежуточной стадией графитизации.2-я стадия графитизации протекает с очень медленным охлаждением в эвтектоидном диапазоне температур или

с длительной выдержкой (720-740 ПС) несколько ниже температуры эвтектоидного превращения (25-30 часов).Во время этого воздействия цементирующий перлит разлагается. В результате такого отжига в течение 70-80 часов весь углерод выделяется в свободном состоянии, образуя структуру, состоящую из феррита и отожженного углерода. Перлитное ковкое железо получают отжигом. Это делается в окислительной среде по режиму 2 (см. рис. 9.5). в этом случае период первой стадии графитизации увеличивается、 Затем

непрерывную разливку охлаждают до температуры 20°С. графитизация цементного перлита фактически не происходит, поэтому чугун приобретает структуру, состоящую из перлита и обожженного углерода. Отсутствие литейных напряжений, компактная форма и отделение графитовых включений, которые полностью устраняются при отжиге, определяют высокие механические свойства отливок из ковкого чугуна. Принцип их маркировки такой же, как и у высокопрочного чугуна: КЧ-6 (см. таблицу 9.1).Из таблицы видно, что пластичность ферритового чугуна высока! Б, и видно, что прочность и твердость перлитного чугуна

высока. Томительно-тягучее литое железо широко использовано в земледелии, автомобилях, машинном оборудовании тканья, кораблях, боилерах, вагонах и тепловозных зданиях. Из них изготавливаются высокопрочные детали, которые могут работать в тяжелых условиях износа, поглощать удары и попеременно менять нагрузку. Высокая плотность ковкого чугуна позволяет производить компоненты для водогазовых установок. Хорошие литейные свойства источников сложного белого чугуна. Недостатком ковкого чугуна является повышенная стоимость из-за длительного дорогостоящего отжига.

Смотрите также:

Материаловедение — решение задач с примерами

Медные сплавы	Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием
Виды изнашивании	Стали с высокой технологической пластичностью и свариваемостью