45947

Чугуны: классификация, маркировка, химический состав, механические и технологические свойства, применение

Доклад

Производство и промышленные технологии

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. 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. Белые литейные чугуны.

Русский

2013-11-18

23.06 KB

236 чел.

1.Чугуны: классификация, маркировка, химический состав, механические и технологические свойства, применение.

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 ~ 0.8%; Наиболее высокими механическими свойствами обладает серый чугун с перлитной структурой (табл.1.1).

В обозначениях марки чугуна буквы “СЧ” обозначают “серый чугун”, а  число после букв – предел прочности при растяжении.               

Так как относительное удлинение  у серых чугунов составляет<0,3%,то маркировке оно не указывается.

Из перлитных серых чугунов наивысшими механическими свойствами обладают чугуны, модифицированные ферросилицием или силикокальцием. При модифицировании измельчаются графитовые включения, в результате достигается прочность σB  = 1000—1200 МПа.

Высокопрочные чугуны. 1. Высокопрочными называются чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Получение в чугуне шаровидной формы графита достигается при модифицировании серого чугуна некоторыми химическими элементами Mq, Ca, Ce и т.д. в количестве 0,05—0,1 %. Чугун после модифицирования имеет следующий химический состав: С=3,0-3,6 %, Si =1,1--2.9 %, Mn =0.3—0.7 %, S<0.02 %, P<0.01 %. По структуре металлической основы (матрицы) высокопрочный чугун может быть ферритным, феррито – перлитным и перлитным. Шаровидный графит является менее сильным концентратором  напряжений, поэтому имеет более высокие механические свойства, чем серый чугун. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью. Так же как и у серых чугунов, наиболее высокими свойствами обладает высокопрочный чугун с перлитной структурой.

Высокопрочный чугун  эффективно заменяет сталь во многих изделиях и конструкциях, так как обладает не только прочностью, но и пластичностью. В некоторых случаях для улучшения механических свойств, применяют термическую обработку отливок (закалку, отпуск, отжиг).

  В обозначении марки чугуна буквы «ВЧ» обозначают «высокопрочный                         чугун», а число после букв – предел прочности при растяжении σB в кг/мм2.

Ковкие чугуны.Ковкими называются чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Такие чугуны получаются путем длительного отжига белого доэвтектического чугуна. Хлопьевидный графит, в отличие от пластинчатого, меньше снижает механические свойства  металлической основы, в следствии чего ковкий чугун обладает более высокой прочностью и пластинчатостью, чем серый чугун.

          Для обеспечения получения хлопьевидного графита после отжига исходные белые чугуны должны иметь пониженное содержание углерода и кремния. Химический состав исходного белого чугуна находится в пределах:С=2,4-2,9%  ,Si=1,0-1,6% ,Mn=0,2-1,05% ,  S<0,2%,  P<0,18.%.

 По структуре металлической основы ковкие чугуны бывают ферритными и перлитными. Перлитные ковкие чугуны имеют более высокий предел прочности, но пониженную пластичность.  

        Ковкий чугун во многих случаях заменяет детали из стали, так как по механическим свойствам детали приближаются к стальным, а по цене получаются на 20-30% дешевле.                                                                                                                                                                                                             Недостатком  технологии получения ковких чугунов является сложность и большая энергоёмкость процесса, поэтому ковкий чугун  ни в Советском Союзе, ни в странах СНГ распространения не получил. В основном ковкий чугун используется для изготовления ответственных отливок, испытывающих при эксплуатации значительные динамические и знакопеременные нагрузки (например, коленчатые валы, ступицы грузовиков, приводные цепи конвейеров и др.)

          В обозначении марки ковкого чугуна буквы «КЧ» означают «ковкий чугун». Первая пара цифр - предел прочности в МПа, вторая пара цифр-относительное удлинение в %.

Легированные чугуны.Легированные чугуны получаются при введении в их состав легирующих компонентов (Cr, Si, Al, Ni, Mn и др.) Легирование производится  для получения каких либо особых свойств: износостойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости и др.

    Из легированных чугунов можно выделить следующие группы:

  1.          --износостойкие чугуны;
  2.           --жаростойкие  чугуны;
  3.           -жаропрочные чугуны;
  4.           -коррозионностойкие чугуны;
  5.           -антифрикционные чугуны.
  6.       Легированные чугуны маркируются по типу сталей: первые буквы означают вид чугуна: Ж-жаростойкий, А-антифрикционный, Ч-жаропрочный или коррозионностойкий. Следующие буквы  обозначают наличие легирующих элементов (Х-хром, С-кремний, Ю-алюминий, Д-медь, Н-никель, Г-марганец, М-молибден, В-вольфрам). Цифры после букв  указывают примерное содержание  легирующего элемента в процентах. Если цифры нет, то содержание легирующего  элемента соответствует ~1 %.

Например, ЖЧЮ 7Х2- жаростойкий чугун, алюминия –7 %, хрома –2 %.

Износостойкие чугуны. Износостойкость чугуна повышается при увеличении в структуре количества карбидов  как простых (цементита), так и специальных (карбидов хрома, вольфрама, ванадия и т.д.).  Металлическая матрица должна прочно удерживать  твердую составляющую (карбиды) и предотвращать  ее хрупкое разрушение. Характерным представителем износостойких чугунов является высокохромистый износостойкий чугун ИЧХ20М2Г3Н2. Средний химический состав высокохромистого чугуна: С = 2,6-3 %, Si = 0,3-1,4%, Mn = 0,5-5,5%

Cr = 12-30%, Mo=0,4-4%, Ni = 0-3% , S≤0,08% , P≤0,1%.

Износостойкость высокохромистого чугуна превышает сталь Ст20 от 6 до 14 раз. В условиях гидрообразивного износа стойкость высокохромистого чугуна превышает, износостойкость высокомарганцевой стали Г13Л в 6 раз.

Существуют и другие виды износостойких чугунов (белый низколегированный, ОИ-1, ИЧХ4Г7Д, нихард и т.д.), но они уступают высокохромистому по износостойкости и поэтому применяются реже.

Жаростойкие чугуны.Жаростойкие чугуны используются для изготовления деталей работающих в газовой, воздушной, щелочной средах при температурах 500-1100°С. Жаростойкостью чугуна по ГОСТ 7769-85 называется способность сопротивляться росту и окалинообразованию при заданной температуре. Сопротивление окислению чугуна  обусловлено наличием на поверхности плотных защитных окисных пленок (окислы Al , Si ,  Cr) , которые предохраняют металл от последующего  окисления при  высоких температурах. Жаростойкие чугуны бывают хромистые, кремнистые и алюминиевые. Средний химический состав жаростойких чугунов:

С=2,0-3,9%,  Si=1,5-6,0%,  Mn=0,4-1,0%, Cr=0,5-32%,  Al=19-25%.

Структура хромистого чугуна состоит из ферроидизированного перлита, отдельных включений карбидов и графита. В высокохромистом сплаве

(26-30%  Cr ) структура состоит из твердого раствора хрома в α-железе и карбидов в виде карбидной эвтектики ( при С>2% ) .

Механические свойства и назначение некоторых марок  жаростойкого чугуна приведены в таблице 1.5.

При содержании Cr от 3-10% отливки получаются с высокой хрупкостью и твердостью, делающей невозможной обработку резанием. Поэтому такие чугуны находят ограниченное применение. Кремнистые чугуны отличаются хорошей обрабатываемостью резанием, так как  получается ферритная структура металлической матрицы. Алюминиевые чугуны даже с содержанием алюминия 8% имеют такое же сопротивление окислению, как нихром- сплав с 80% Ni и 20% Сr и  жаростойкостью 800°С. При легировании алюминиевого чугуна хромом (~30% )и  кремнием (~6%) жаростойкость возрастает до 1200° С при одновременном повышении прочности и сохранении литейных свойств.

                           Жаропрочные чугуны.Жаропрочные чугуны применяются для изготовления деталей, работающих под нагрузкой при повышенных температурах ( до 600°С ).  Марки жаропрочных чугунов обозначаются буквой «Ч», остальные обозначения такие же, как у всех остальных. Буква «Ш» в конце обозначения означает «с шаровидным графитом». Наиболее  высоким уровнем жаропрочных свойств обладает аустенитный чугун с шаровидной формой графита. Отличительной особенностью структуры аустенитного чугуна, легированного хромом и магнием, является наличие в структуре карбидной составляющей, количество которой составляет 50%. Мелкодисперсные структуры показывают более высокую жаропрочность, поэтому жаропрочные чугуны подвергают специальной термообработке - гомогенизирующему отжигу.  (1050° С- 4 часа)

Аустенитный жаропрочный чугун имеет следующий состав:

С=2,5-3,0%, Si=1,8-2,5%, Mn=1,0-8,0%, Cr=1,0-3,5% ,Ni=10-20%, S≤0,05%, P≤0,03%.

   Механические свойства и назначение некоторых марок жаропрочного

Коррозионностойкие чугуны. Коррозионностойкие чугуны применяются для изготовления деталей с высокой  коррозионной стойкостью в различных рабочих средах (морской воде, растворах кислот, расплавах солей, в перегретом водяном паре, в сернистых газах и т. д.). Для повышения  коррозионной стойкости чугун легируется  в основном Cr , Ni, Cu и другими элементами, которые создают на поверхности чугуна защитные (пассивирующие) пленки, а так же легируют металлическую матрицу (преимущественно, феррит) образуя химические соединения с высоким химическим потенциалом. Происходящее при этом измельчение структуры понижает  число  микропор и уменьшает разность потенциалов между отдельными структурными составляющими.

        Коррозионностойкие чугуны делятся на следующие группы:

  1.       - низколегированные чугуны (Cr до 1%, Ni до 1%);
  2.       -высококремнистые чугуны (ферросилиды);
  3.       -кремнемолибденовые чугуны (антихлоры);
  4.       -аустенитные никелевые чугуны (нирезист);
  5.       -высокохромистые чугуны.

   Каждая группа чугунов применяется в особых, специфических условиях, для которых и была специально разработана.

Коррозионностойкие чугуны широко применяются в химическом машиностроении, на железнодорожном транспорте для перевозки продуктов химической промышленности , в металлургическом машиностроении и др.

Антифрикционные чугуны.Антифрикционные чугуны (ГОСТ 1585-85) применяются для изготовления подшипников скольжения, работающих в присутствии смазки. Из антифрикционного чугуна изготавливаются цилиндры, поршни, станины, зубчатые колеса, втулки, вкладыши подшипников и т.д. Наиболее важными свойствами антифрикционного чугуна являются высокая износостойкость, хорошие литейные свойства и низкая стоимость. Главный недостаток антифрикционного чугуна – пониженная  по сравнению с бронзой прирабатываемость. Средний химический состав антифрикционного чугуна: С=2,5-3,8 %, Si=0,8-2,7 %, Мп=0,3-1,2 %, Р<0,15 %, S<0,03 %, Cr=0,2-0,4 %, Ni=0,2-0,4 %, Ti=0,1 %, Cu=0,3-0,7 %. (ГОСТ 1585-85).

      Антифрикционные чугуны легируются хромом, никелем, титаном и  медью, что позволяет получить мелкодисперсную структуру перлит+феррит.

Маркируется антифрикционный чугун буквами АСЧ, АВЧ, АКЧ, что означает антифрикционный серый, антифрикционный высокопрочный или антифрикционный ковкий. Последний (АКЧ) применяется с термообработкой, остальные без термообработки. Для нормальной работы деталей из антифрикционного чугуна ГОСТ 1585-85 устанавливает режим работы в узлах трения (табл.1.9).

                                           

                                   .

   


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32597. Учет расчетов с поставщиками и покупателями 47.5 KB
  Предусмотрено наличие на каждом предприятии двух видов журналов учета счетовфактур: журнала учета выдаваемых покупателям счетовфактур и журнала учета полученных от поставщиков счетовфактур. Все счетафактуры хранящиеся в журнале учета счетовфактур должны быть пронумерованы с начала года. Журналы учета полученных и выданных счетовфактур должны быть прошнурованы а их страницы пронумерованы. Для аналитического учета расчетов за поступившие от поставщиков материальные ценности предприятие ведет Реестр учета расчетов с поставщиками и...
32598. Учёт резервов предстоящих расходов 39 KB
  Счет 14 Резервы под снижение стоимости материальных ценностей предназначен для обобщения информации о резервах под отклонения стоимости сырья материалов топлива и т. ценностей определившейся на счетах бух учета от рыночной стоимостирезервы под снижение стоимости материальных ценностей. Образование резерва под снижение стоимости материальных ценностей отражается в учете по кредиту счета14 Резервы под снижение стоимости материальных ценностей и дебету счета 91 Прочие доходы и расходы. В начале периода следующего за периодом в...
32599. Учет собственного и заемного капитала в крестьянском фермерском хозяйстве 34.5 KB
  Учет собственного и заемного капитала в крестьянском фермерском хозяйстве. Собственный капитал сумма уставного резервного и добавочного капитала а также нераспределенная прибыль и целевое финансирование. Учет уставного капитала Уставный капитал это сумма средств первоначально инвестированных собственниками для обеспечения уставной деятельности организации. Величина уставного капитала может по решению учредителей увеличиваться или уменьшатся в процессе финансовохозяйственной деятельности с обязательной регистрацией изменений в...
32600. Трудовые ресурсы и показатели эффективности их использования 29.5 KB
  Эффективность использования трудовых ресурсов характеризуется двумя основными показателями: производительностью труда и трудоемкостью продукции. Производительность труда способность конкретного труда производить в единицу времени определенное количество продукции. Производительность труда Пт в сельском хозяйстве рассчитывается двумя способами: 1. Объем валовой продукции в денежной оценке в расчете на одного среднегодового работника Р:...
32601. Учет внеоборотных и оборотных активов в КФХ 34.5 KB
  На первоначальном этапе создания крестьянского фермерскогохозяйства его основные и оборотные средства формировались в основном за счет имущественного пая выделяемого сельскохозяйственным предприятием или за счет собственных средств. В дальнейшем строительство и приобретение зданий машин взрослого продуктивного и рабочего скота и других объектов основных средств осуществляется за счет собственных средств крестьянского фермерскогохозяйства. Приемпередачу объектов основных средств от сельскохозяйственного предприятия крестьянскому...
32602. Учет денежных средств в кассе‚ на расчетных и других счетах в банке 74.5 KB
  Порядок хранения и расходования денежных средств в кассе установлен Инструкцией ЦБ РФ Порядок ведения кассовых операций в РФ от 4. Поступление денежных средств учитывается по дебету списание по кредиту. Для обеспечения надлежащего контроля за сохранностью денежных средств ежемесячно проводится инвентаризация кассы комиссией утвержденной руководителем предприятия.
32603. Учет денежных средств и расчетов в крестьянском фермерском хозяйстве 33.5 KB
  Такие средства представляют собой сумму наличных денежных средств в кассе предприятия свободные денежные средства на расчетном валютном и других счетах в банке ценные бумаги и прочие денежные средства предприятия.2000 N 94н используются следующие счета в КФХ: 50 Касса ; 51 Расчетные счета ; 52 Валютные счета в редких КФХ которые только занимаются экспортом сельскохозяйственной продукции. Порядок открытия расчетного счета определяется банком. Для его открытия крестьянское фермерское хозяйство представляет учреждению банка: заявление...
32604. Учет долгосрочных и краткосрочных кредитов и займов 48.5 KB
  Операции связанные с получением и погашением банковских кредитов и займов отражаются в бухгалтерском учете на счетах 66 Расчеты по краткосрочным кредитам и займам и 67 Расчеты по долгосрочным кредитам и займам . Причитающиеся по полученным кредитам и займам проценты к уплате отражают по кредиту счета 66 67 в корреспонденции с дебетом счета 91. Суммы полученных организацией краткосрочных кредитов и займов отражаются по кредиту счета 66 Расчеты по краткосрочным кредитам и займам и дебету счетов 50 Касса 51 Расчетные счета 52...
32605. Калькулирование себестоимости продукции животноводства 52.5 KB
  Данные первичных документов по учёту приплода и прироста живой массы систематизируются в отчёте о движении скота и птицы на фермах форма №223АПК. Если мы приходуем приплод и прирост живой массы то Д11 К 20 2 Если мы приходуем молоко шерсть яйца то Д 43 2 К 20 2. Калькулирование себестоимости продукции животноводства Порядок исчисления себестоимости продукции КРС молочного направления В молочном скотоводстве по основному стаду выделяют два объекта калькулирования приплод и молоко по животным на выращивании прирост живой массы и...