Чугун обозначение: Обозначение чугуна на чертеже

Содержание

Обозначение чугуна на чертеже

На сегодняшний день в машиностроении чаще всего используются черные, а не цветные металлы и сплавы, и среди них ведущие места занимают сталь и чугун.

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом, в котором содержание последнего превышает 2%. Помимо него в состав чугуна входят также такие примеси, как фосфор, сера, марганец и кремний. При этом некоторые из них оказывают неблагоприятное воздействие на свойства материала.

Согласно действующей классификации, все чугуны подразделяются на серые и белые, а также на высокопрочные и ковкие. Кроме того, они бывают легированными и антифрикционными.

Современные российские стандарты предусматривают систему обозначений чугуна, по которой довольно просто выяснить его вид. К примеру, серый чугун имеет буквенную маркировку СЧ, ковкий – КЧ, антифрикционный – АЧС, а высокопрочный – ВЧ.

Серый чугун

Отличительной особенностью серого чугуна является то, что он имеет повышенное содержание такого химического элемента, как кремний. Что касается углерода, то он в нем содержится в виде графита, представляющего собой небольшие чешуйки. Именно из серого чугуна отливают заготовки различных деталей, которые затем обрабатываются на металлорежущих станках.

Механические свойства серого чугуна улучшаются при помощи такого способа, как модифицирование. Его суть состоит на воздействие на графит в тот момент, когда сплав находится в жидком состоянии, а на практике заключается в том, что за некоторое время до заливки в форму в него вводятся так называемые модификаторы. В их качестве чаще всего используется ферросилиций с алюминием. Что касается такого процесса, как легирование, то он осуществляется при помощи добавления в серый чугун молибдена, никеля, марганца или хрома, что существенно повышает его прочность.

 

 

Белый чугун

Этот сплав образуется после того, как чугун заливается в форму и затем быстро охлаждается. Его отличительной особенностью является то, что в нем содержится или мало кремния, или много марганца, а что касается физических характеристик, то к ним следует причислить повышенную твердость и хрупкость. В большинстве случаев белый чугун применяется для того, чтобы впоследствии выплавлять из него сталь.

Ковкий чугун

Эта разновидность чугуна является результатом длительного технологического обжига белого чугуна. Излом ковкого чугуна имеет характерный серебристо-белый цвет, а что касается особенностей этого материала, то к ней следует отнести очень высокую степень твердости, из-за которой он практически не подлежит механической обработке. Изменение структуры ковкого чугуна производится в процессе модифицирования. По его завершении прочность этого материала становится практически идентичной прочности стали, однако хрупкость не уменьшается. Достичь большей степени вязкости ковкого чугуна в процессе модификации можно с помощью добавления в него некоторого небольшого количества магния. Это позволяет получить так называемый высокопрочный чугун.

 

Примеры условного обозначения

 

СЧ 15 ГОСТ 1412–85

СЧ 15 – марка серого чугуна.

 

ВЧ 50 ГОСТ 7293–85

ВЧ 50 – марка высокопрочного чугуна.

 

Отливка КЧ 30–6–Ф 1215–79

КЧ 30–6 – марка ковкого чугуна;

Ф – ферритный класс.

 

Отливка КЧ 60–3–П 1215–79

КЧ 60–3 – марка ковкого чугуна;

П – перлитный класс.

 

 

 

 

Маркировка чугунов | Материаловедение

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода до 6%. Они содержат те же примеси, что и стали, но в большем количестве.
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида, и серый чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита. В зависимости от формы выделившегося графита, что определяет прочностные свойства сплава, чугуны подразделяют на:
1) серые — пластинчатая или червеобразная форма графита;
2) высокопрочные — шаровидный графит;
3) ковкие — хлопьевидный графит.
Чугуны маркируют двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления при растяжении σв в МПа. Цифра через тире указывает на относительное удлинение чугуна при растяжении.
Серый чугун обозначают буквами «СЧ» (ГОСТ 1412-85), высокопрочный — «ВЧ» (ГОСТ 7293-85), ковкий —
«КЧ»
(ГОСТ 1215-90).
СЧ15 — серый чугун с пределом прочности при растяжении σв 150 МПа
СЧ30-5 — серый чугун с пределом прочности при растяжении σв 300 МПа и относительным удлинением δ=5%
ВЧ60 — высокопрочный чугун с σв при растяжении 600 МПа,
КЧ45 — ковкий чугун с σв при растяжении 450 МПа.
для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-I, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом:
АЧ — антифрикционный чугун;
С — серый, В — высокопрочный, К- ковкий. Цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТ 1585-89.
Литература
1. Арзамасов Б.Н. Материаловедение М.: Машиностроение, 1986 Сидорин И.И. Косолапов Г.Ф.
2. Кузьмин Б.А Металлургия, Металловедение и конструкционные материалы Самохоцкий А.И М.: Высш. шк., 1984
3.Мозберг Р.К Материаловедение М.: Высш. шк.,1991
4. Кузьмин Б.А Технология металлов и конструкционные материалы Абраменко Ю.Е М.: Машиностроение,1981 Ефремов В.К
5. Адаскин А.М. Материаловедение (Металлообработка) М.:Профиздат.,2002 Зуев В.М.
6. Козлов Ю.С Материаловедение М.: Аг2р, 2000
7. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалыЛ.: Машиностроение. 1986
8. Марочник сталей и сплавов М.: Машиностроение. 1989
9. Марочник сталей и сплавов М.: Машиностроение. 2001
10. Гуляев А.П. Металловедение. Металлургия, 1978 г.
11. Лахтин Ю.М Металловедение и термическая обработка металлов. М., Металлургия. 1991 г.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать решениe заданий по всем разделам
материаловедения
. Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.

ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки, ГОСТ от 24 сентября 1985 года №7293-85


ГОСТ 7293-85

Группа В11



МКС 77.080.10
ОКП 41 1130

Дата введения 1987-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 сентября 1985 г. N 3008 дата введения установлена 01.01.87

Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 11-95)

ВЗАМЕН ГОСТ 7293-79 в части марок чугуна

ПЕРЕИЗДАНИЕ


Настоящий стандарт распространяется на чугун для отливок, имеющий в структуре графит шаровидной или вермикулярной формы, и устанавливает марки чугуна, определяемые на основе механических свойств.


1. МАРКИ

1.1. Для изготовления отливок предусматриваются следующие марки чугуна ВЧ 35; ВЧ 40; ВЧ 45; ВЧ 50; ВЧ 60; ВЧ 70; ВЧ 80; ВЧ 100.

1.2. Марка чугуна определяется его временным сопротивлением при растяжении и условным пределом текучести.

Условное обозначение марки включает буквы ВЧ — высокопрочный чугун и цифровое обозначение минимального значения временного сопротивления при растяжении в МПа·10.

Пример условного обозначения:

ВЧ 50 ГОСТ 7293-85

2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

2.1. Механические свойства чугуна в литом состоянии или после термической обработки должны соответствовать требованиям, указанным в таблице.

Марка чугуна

Временное сопротивление при растяжении , МПа (кгс/мм)

Условный предел текучести
, МПа (кгс/мм)

ВЧ 35

350 (35)

220 (22)

ВЧ 40

400 (40)

250 (25)

ВЧ 45

450 (45)

310 (31)

ВЧ 50

500 (50)

320 (32)

ВЧ 60

600 (60)

370 (37)

ВЧ 70

700 (70)

420 (42)

ВЧ 80

800 (80)

480 (48)

ВЧ 100

1000 (100)

700 (70)

2.2. Относительное удлинение, твердость и ударная вязкость определяются при наличии требований в нормативно-технической документации и должны соответствовать нормам, приведенным в приложении 1. По согласованию между изготовителем и потребителем допускается устанавливать значения относительного удлинения, твердости и ударной вязкости, отличающиеся от указанных в приложении 1.

2.3. Рекомендуемый химический состав приведен в приложении 2.

3. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Испытания на растяжение проводят по ГОСТ 1497-84 на одном образце диаметром 14 мм с расчетной длиной 70 мм (черт.1). Допускается применять образцы других размеров, если это оговорено в нормативно-технической документации или на чертеже отливки.


Черт.1

3.2. Испытание на ударную вязкость KCV проводят на трех образцах шириной 10 мм по ГОСТ 9454-78.

3.3. Определение твердости проводят по ГОСТ 27208-87.

3.4. При получении неудовлетворительных результатов испытаний по одному из требуемых показателей, по нему проводят повторные испытания на удвоенном количестве образцов.


Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если они соответствуют требованиям настоящего стандарта для всех испытанных образцов.

3.5. При получении неудовлетворительных результатов испытаний образцов в литом состоянии допускается их термообработка вместе с отливками с последующей проверкой механических свойств в соответствии с пп.3.1 и 3.4 настоящего стандарта.

3.6. Для определения механических свойств чугуна применяют отдельно отлитые заготовки, форма и размеры которых приведены на черт.2, 3.


Черт.2


— в зависимости от размера и количества образцов

Черт.3



Допускается применять приливные заготовки других размеров, если это оговорено в нормативно-технической документации или чертеже отливки. Место вырезки образцов указано на черт.2, 3 штриховкой.

3.7. Условия заливки заготовок для образцов должны соответствовать условиям заливки отливок.

3.8. При применении термической обработки для снятия литейных напряжений в отливках допускается для определения механических свойств использовать заготовки в литом состоянии.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). Относительное удлинение и твердость чугуна

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

Марка чугуна

Относительное удлинение,
, %, не менее

Твердость по Бринеллю, НВ

ВЧ 35

22

140-170

ВЧ 40

15

140-202

ВЧ 45

10

140-225

ВЧ 50

7

153-245

ВЧ 60

3

192-277

ВЧ 70

2

228-302

ВЧ 80

2

248-351

ВЧ 100

2

270-360


Примечание. Чугун марки ВЧ 35 с шаровидным графитом должен иметь среднее значение ударной вязкости KCV не менее 21 Дж/см при температуре плюс 20 °С и 15 Дж/см при температуре минус 40 °С, минимальное значение ударной вязкости должно быть не менее 17 Дж/см при температуре плюс 20 °С и 11 Дж/см при температуре минус 40 °С.

Чугун марки ВЧ 35 и ВЧ 40 с вермикулярным графитом должен иметь относительное удлинение не менее 1,0%

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). Рекомендуемый химический состав чугуна

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Марка чугуна

Массовая доля элементов, %

Углерод

Кремний

Толщина стенки отливки, мм

до 50

св. 50 до 100

св. 100

до 50

св. 50 до 100

св. 100

ВЧ 35

3,3-3,8

3,0-3,5

2,7-3,2

1,9-2,9

1,3-1,7

0,8-1,5

ВЧ 40

3,3-3,8

3,0-3,5

2,7-3,2

1,9-2,9

1,2-1,7

0,5-1,5

ВЧ 45

3,3-3,8

3,0-3,5

2,7-3,2

1,9-2,9

1,3-1,7

0,5-1,5

ВЧ 50

3,2-3,7

3,0-3,3

2,7-3,2

1,9-2,9

2,2-2,6

0,8-1,5

ВЧ 60

3,2-3,6

3,0-3,3

2,4-2,6

2,4-2,8

ВЧ 70

3,2-3,6

3,0-3,3

2,6-2,9

2,6-2,9

ВЧ 80

3,2-3,6

2,6-2,9

ВЧ 100

3,2-3,6

3,0-3,8



Продолжение

Марка чугуна

Массовая доля элементов, %

Марганец

Фосфор

Сера

Хром

Медь

Никель

Не более

ВЧ 35

0,2-0,6

0,1

0,02

0,05

ВЧ 40

0,2-0,6

0,1

0,02

0,1

ВЧ 45

0,3-07

0,1

0,02

0,1

ВЧ 50

0,3-07

0,1

0,02

0,15

ВЧ 60

0,4-0,7

0,1

0,02

0,15

0,3

0,4

ВЧ 70

0,4-0,7

0,1

0,015

0,15

0,4

0,6

ВЧ 80

0,4-0,7

0,1

0,01

0,15

0,6

0,6

ВЧ 100

0,4-0,7

0,1

0,01

0,15

0,6

0,8




Текст документа сверен по:
официальное издание
Чугун. Марки. Технические условия.
Методы анализа: Сб. ГОСТОв. —
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004

Антифрикционный чугун | Агентство Литьё++

Антифрикционный чугун (antifriction iron) — характеризуется низким коэффициентом трения (0,004-0,1 при трении со смазкой и 0,12-0,80 при трении без смазки), значительной износостойкостью, хорошей прирабатываемостью, механической прочностью и пластичностью, жидкотекучестью, отсутствием склонности к схватыванию, более низкой ценой в сравнении с бронзами и баббитами, простой технологией производства.

В зависимости от формы графита, антифрикционный чугун классифицируют на серый чугун марок АЧС (с пластинчатым графитом), высокопрочный чугун марок АЧВ (с шаровидным графитом), ковкий чугун марок АЧК (с компактным графитом в виде углерода отжига). Характерной структурой металлической матрицы антифрикционного чугуна является перлитная или перлито-ферритная, с небольшими включениями фосфидной эвтектики, присутствие цементита не допускается (табл. 2). Пористость способствует впитыванию масла, графит служит смазочным материалом.

Антифрикционный чугун отвечает правилу Шарпи для специальных сплавов (наиболее твердые структурные составляющие должны залегать в виде изолированных друг от друга включений, а наиболее вязкие — образовывать сплошную матрицу), способных работать в условиях трения, как подшипники скольжения. Из него изготавливают, подшипники скольжения, втулки топливных насосов, направляющие клапаны, поршневые кольца автомобилей. Назначение антифрикционного чугуна описано в табл. 4.

Стандарты

Производство антифрикционного чугуна в Украине регламентировано ГОСТ 1585-85 «Чугун антифрикционный для отливок. Марки», который предусматривает шесть марок чугуна с пластинчатым графитом, две марки высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и две марки чугуна с компактным графитом.

Маркировка

В обозначении марок антифрикционного чугуна используются буквы АЧ — антифрикционный чугун, С — серый чугун с пластинчатым графитом, В — высокопрочный чугун с шаровидным графитом, К — ковкий чугун с компактным графитом и цифры, отображающие порядковый номер марки.

Химический состав

Марки чугуна, его химический состав, микроструктура и твердость должны соответствовать требованиям ГОСТ 1585-85, приведенным в табл. 1 — 3.

Таблица 1: Химический состав антифрикционного чугуна по ГОСТ 1585-85

Марка Массовая доля элементов, %
С Si Mn Cr Ni Ti
АЧС-1 3,2-3,6 1,3-2,0 0,6-1,2 0,2-0,5
АЧС-2 3,0-3,8 1,4-2,2 0,3-1,0 0,2-0,5 0,2-0,5 0,03-0,1
АЧС-3 3,2-3,8 1,7-2,6 0,3-0,7 ≤0,3 ≤0,3 0,03-0,1
АЧС-4 3,0-3,5 1,4-2,2 0,4-0,8
АЧС-5 3,5-4,3 2,5-3,5 7,5-12,5
АЧС-6 2,2-2,8 3,0-4,0 0,2-0,6
АЧВ-1 2,8-3,5 1,8-2,7 0,6-1,2
АЧВ-2 2,8-3,5 2,2-2,7 0,4-0,8
АЧК-1 2,3-3,0 0,5-1,0 0,6-1,2
АЧК-2 2,6-3,0 0,8-1,3 0,2-0,6

Таблица 1: Продолжение

Марка Массовая доля элементов, %
Cu Sb Pb Al Mg P S
АЧС-1 0,8-1,6 0,15-0,4 ≤0,12
АЧС-2 0,2-0,5 0,15-0,4 ≤0,12
АЧС-3 0,2-0,5 0,15-0,4 ≤0,12
АЧС-4 0,04-0,4 ≤0,3 0,12-0,2
АЧС-5 0,4-0,8 ≤0,2 ≤0,05
АЧС-6 0,5-1,0 0,5-1,0 ≤0,12
АЧВ-1 ≤0,7 0,03-0,08 ≤0,2 ≤0,03
АЧВ-2 0,03-0,08 ≤0,2 ≤0,03
АЧК-1 1,0-1,5 ≤0,2 ≤0,12
АЧК-2 ≤0,25 ≤0,12
Микроструктура

Таблица 2: Требования к микроструктуре отливок из антифрикционного чугуна по ГОСТ 1585-85

Марка чугуна Графит Перлит* Фосфидная эвтектика (характер распределения) Прочие составлющие
Форма Размер Распределение Занимаемая площадь Дисперсность
АЧС-1 ПГф1, ПГф2, ПГф4, ВГф2 ПГд15-ПГд180 ПГр1-ПГр3 П-П70 ПД0,3-ПД1,6 ФЭр1, ФЭр2 Цементит не допускается
АЧС-2 П85, П70
АЧС-3
АЧС-4 П-П85
АЧС-5 Аустенит: после закалки — не менее 80% поля шлифа, в литом состоянии — не менее 45% поля шлифа.
Карбиды: после закалки — не более 8%, в литом состоянии — не более 25%.
АЧС-6 П-П85 ПД0,3-ПД1,6 ФЭр2, ФЭр3 Цементит не допускается
АЧВ-1 1,8-2,7 0,6-1,2 П96-П45 ПД0,3-ПД1,0 ФЭр1, ФЭр2 Не более 5% цементита
АЧВ-2 2,2-2,7 0,4-0,8 П70-П45
АЧК-1 0,5-1,0 0,6-1,2 П-П85 Цементит не допускается
АЧК-2 0,8-1,3 0,2-0,6 П70-П45

* — Для всех марок чугуна структура металлической основы вида ПТ1.

Механические свойства

Таблица 3: Требования к твердости материала отливок из антифрикционного чугуна по ГОСТ 1585-85

Марка чугуна Твердость по Бринеллю (НВ)
АЧС-1 180-241
АЧС-2 180-229
АЧС-3 160-190
АЧС-4 180-229
АЧС-5 180-290, 140-180*
АЧС-6 100-120
АЧВ-1 210-260
АЧВ-2 167-197
АЧК-1 187-229
АЧК-2 167-197

* — После нагрева до температуры 950-1000°С, выдержки и закалки.

Назначение и область применения

Таблица 4: Назначение антифрикционного чугуна по ГОСТ 1585-85

Марка чугуна Назначение
АЧС-1 Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧС-2 Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧС-3 Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом или валом, не подвергающимся термической обработке
АЧС-4 Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧС-5 Для работы в особо нагруженных узлах трения в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧС-6 Для работы в узлах трения при температуре до 300°С, в паре с валом не подвергающемся термической обработке
АЧВ-1 Для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧВ-2 Для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с валом, не подвергающемся термической обработке
АЧК-1 Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧК-2 Для работы в паре с валом, не подвергающимся термической обработке

Производители чугунного литья

Классифицированы по видам производимых чугунов:

Отечественные
Иностранные

Литература

  1. Справочник по чугунному литью./Под ред. д-ра техн. наук Н.Г. Гиршовича. — 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. — 758 с.
  2. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. Бобылев А.В. М., «Металлургия», 1980. 296 с.
  3. Воздвиженский В.М. и др. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1984. — 432 с., ил
  4. Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. М. Машиностроение, 1988. — 272 с.: ил.
  5. Энциклопедия неорганических материалов. В двух томах. К.: Высшая школа, 1977.
  6. Цимерман Р., Гюнтер К. Металлургия и материаловедение. Спр. изд. Пер. с нем. М.Металлургия, 1982. 480 с.
  7. ГОСТ 1585-85 «Чугун антифрикционный для отливок. Марки«

Tags:

Литейные сплавы

Архивы Обозначения материалов | PRO-TechInfo

Чистую (рафинированную) медь в технике применяют крайне редко. Техническую чистую медь марок M00, М0, Ml, М2, М3 (ГОСТ 859-2001) используют в электроустановках как токоведущие элементы или токоведу­щие детали. В основном в технике используют сплавы меди с цинком (ла­туни ) и сплавы меди с другими элементами (бронзы).

Марка сплава цветного металла состоит из совокупности букв рус­ского алфавита (прописных и строчных) и цифры через дефис.

Первые одна или две буквы указывают на название сплава:

  • Л — латунь,
  • Бр — бронза.

По­следующие буквы показывают состав легирующих элементов, образующих сплав. Цифры, следующие за буква­ми, указывают количество легирующих элементов в процентах.

Латунями называют медные сплавы, в которых, помимо меди, ос­новным составляющим компонентом является цинк. Такой сплав называ­ют двойной латунью.

В состав латуни могут входить и другие легирующие элементы:

  • железо — Ж;
  • марганец — Мц;
  • алюминий — А;
  • олово — О;
  • свинец — С;
  • и другие.

В этом случае латуни называют многокомпонентными. Леги­рующие элементы увеличивают прочность и твёрдость, но уменьшают пла­стичность сплава.

Все латуни по техническому признаку подразделяют на две группы: деформируемые (ГОСТ 15527-2004), из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку, полуфабрикаты и литейные (ГОСТ 17711-93) для фа­сонного литья. Литейные латуни обладают антифрикционными свойствами и хорошей жидкотекучестью.

Цифры в обозначении марки латуни обозначают:

  • 1-ое число — про­цент меди,
  • затем, через дефис, процентное содержание элементов, указан­ных после буквы Л.

Например, Л60 — латунь с содержанием меди около 60%, остальное цинк.

Для деформируемых и литейных латуней порядок цифр в маркировке различен.

Так, например, деформируемая латунь ЛЖМц59-1-1 — латунь, содержащая 59% меди, 1% железа, 1% марганца, остальное =39% — цинк. Для литейных латуней среднее содержание компонентов сплава в процен­тах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например: ЛЦ40Мц1,5 — латунь, содержащая 40% цинка и 1,5% марганца, остальное — медь.

Применение

Область применения сплавов медно-цинковых (латуней), обрабаты­ваемых давлением (ГОСТ 15527-2004):

  • Л60; Л63; Л68; Л80; Л90; Л96 — Трубопроводы, прокладки, шайбы, заклёпки, сетки, шпиндели, втулки кранов, гайки, детали, подвер­гающиеся коррозии.
  • ЛА77-2; Л062-1; Л070-1; ЛС59-1 — Трубки конденсаторные и манометрические; детали, обрабатываемые штамповкой; втулки; диски; корпу­сы; крепёжные детали; кронштейны; фурнитура.
  • ЛМц58-2 — Подшипники, втулки, антифрикционные детали.

Область применения сплавов медно-цинковых (латуней), литейных (ГОСТ 17711-93):

  • ЛЦ40С; ЛЦ40Мц1,5; ЛЦ37Мц2С2К — Арматуры, корпусы кранов, втулки и сепараторы подшипников, тройники, переходники, работающие в воздушной среде или пресной воде.
  • ЛЦЗ0АЗ; ЛЦ25С2 — Антифрикционные детали несложной конфигурации: втулки, вкладыши, ползуны, арматуры вагонных под­шипников.

Пример условного обозначения в конструкторской документации

ЛАН59-3-2 ГОСТ 15527-2004

Это латунь деформируемая, содержащая меди 59%, алюминия 3%, никеля 2%, остальное =36% цинка.

ЛЦ40МцЗА ГОСТ 17711-93

Это латунь литейная, марганцово-алюминевая, содержащая цинка 40%, марганца 3%, 0,5.. Л ,5% алюминия, остальное медь.

Чугун передельный | Региональная Металлоторгующая Промышленная Компания

Чугун это сплав, одним из основных компонентов которого является железо, а другим – углерод. Обычно доля углерода в чугуне превышает 2%. Чугун передельный, изготавливаемый в форме чушек, предназначен для последующей переделки в сталь либо для переплавки в чугунные отливки (на чугунолитейных производствах). Чугун может быть легированным или нелегированным, т.е. с примесями марганца, хрома (и других компонентов) или без них.

Основные характеристики

К процессу производства передельного чугуна предъявляются особые требования, что закреплено соответствующими стандартами и нормами. Данный тип продукции металлургического производства изготавливается в виде чушек, не имеющих пережимы, или же с одним/двумя пережимами. В зоне пережима толщина чушки должна быть меньше или равна 50 мм. Вес изделия обычно не превышает 45 кг, однако допустимо изготовление чушек весом до 55 кг. Чушка чугуна ПЛ1 и ПЛ2, не имеющая пережимов, должна весить до 18 кг. Если пережим один, то вес изделия ограничивается 30 килограммами. Если пережима 2, то масса чушки обычно составляет до 45 кг. Поверхность изделия не должна содержать фрагментов шлака и инородных включений. Вполне допустим небольшой известковый и графитовый налет, а также иные компоненты, входящие в смесь, использующуюся для орошения мульд (на качество чугуна это не влияет). Транспортировка передельного чугуна осуществляется в ж/д вагонах навалом. Каждый вагон перевозит чугун одной партии.

Применение

Передельный чугун производят для применения на сталеплавильном и литейном производствах. В первом случае это чугун марок П1 и П2, а во втором это чугун ПЛ1 и ПЛ2. Различают также высококачественный передельный чугун ПВК1, ПВК2 и ПВК3 и три марки фтористого чугуна ПФ1, ПФ2 и ПФ3. Передельный процесс, в котором задействованы вышеозначенные марки чугуна, представляет собой процесс производства стали из чугуна.

Уникальность

Как уже отмечалось чуть выше, есть чугун передельный, который обозначается как П1 и П2. ПЛ1 и ПЛ2 – это чугун для отливок. ПФ1, 2 и 3 означает фосфористый чугун. ПВК1, 2 и 3 – это чугун, графит в котором представлен в виде пластин СЧ. АЧС – это антифрикционный серый чугун. АЧВ – это высокопрочный чугун. АЧК — это ковкий чугун. Буквы ВЧ означают чугун с шаровидным графитом. Так же, как и в случае с маркировкой “СЧ”, после ВЧ следует временное сопротивление разрыву. Есть также маркировка “Ч”, которая означает легированный чугун со спецсвойствами. За этой буквой идет обозначение элементов, использующихся при легировании. Например: Д (медь), С (кремний), Х (хром), Ю (алюминий) и т.д. Далее следуют цифры, свидетельствующие о среднем значении легирующих компонентов, что выражается в процентах. Если в маркировке чугуна в конце присутствует буква “Ш”, то это значит, что графит в чугуне имеет шаровидную форму. КЧ – это ковкий чугун.

Серый чугун. Свойства серого чугуна. Маркировка серых чугунов.

Структура чугуна не оказывает влияние на пластичность, она остается чрезвычайно низкой. Но оказывает влияние на твердость. Механическая прочность в основном определяется количеством, формой и размерами включений графита. Мелкие, завихренной формы чешуйки графита меньше снижают прочность. Такая форма достигается путем модифицирования. В качестве модификаторов применяют алюминий, силикокальций, ферросилиций.

Серый чугун широко применяется в машиностроении, так как легко обрабатывается и обладает хорошими свойствами. Серые чугуны при малом сопротивлении растяжению имеют достаточно высокое сопротивление сжатию.

Механические свойства металлов. Механические свойства сталей. Механические свойства сплавов.

В зависимости от прочности серый чугун подразделяют на 10 марок (ГОСТ 1412).

Серые чугуны содержат углерода – 3,2…3,5 %; кремния – 1,9…2,5 %; марганца – 0,5…0,8 %; фосфора – 0,1…0,3 %; серы – < 0,12 %.

Структура металлической основы зависит от количества углерода и кремния. С увеличением содержания углерода и кремния увеличивается степень графитизации и склонность к образованию ферритной структуры металлической основы. Это ведет к разупрочнению чугуна без повышения пластичности. Лучшими прочностными свойствами и износостойкостью обладают перлитные серые чугуны.

Диаграмма железо-графит. Диаграмма состояния железо-графит.

Учитывая малое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать этот материал для деталей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам. В станкостроении это – базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, направляющие; в автостроении — блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления. Отливки из серого чугуна также используются в электромашиностроении, для изготовления товаров народного потребления.

Классификация чугунов. Маркировка чугунов.

Обозначаются индексом СЧ (серый чугун) и числом, которое показывает значение предела прочности, умноженное на 10-1 СЧ15.

Чугун и его обозначение ~ МЕХАНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Чугун — это сплав железа и углерода. В дополнение к этим компонентам он также содержит кремний, сера, марганец и фосфор. Сталь и чугун в основном разделены по содержанию углерода. Сталь обычно содержит менее 1% углерода, тогда как чугун содержит от 2 до 4% углерода.

Чугун классифицируется на основе распределения содержания углерода следующим образом:

(1) Серый чугун: Серый чугун, определенный FG, с указанием его прочности на растяжение.То есть FG200 — серый чугун с пределом прочности 200 Н / мм2. Блок цилиндров, тормозной барабан, диск сцепления и т. Д. Изготовлены из серого чугуна.

(2) Белый чугун: Белый чугун, образующийся, когда большая часть углерода образует карбид железа. Ковкий чугун получают из белого чугуна.

(3) Ковкий чугун: Как было сказано ранее, ковкий чугун получают из белого чугуна термической обработкой.Ковкий чугун бывает трех основных типов:

(i) Blackheart- превосходная обрабатываемость и используется для изготовления оси, ступицы колеса и т. д.

(ii) Перлитный — Этот материал может быть упрочнен термической обработкой и подходит для

инженерная составляющая

(iii) Whiteheart- этот материал подходит для тонкого литья.

Ковкий чугун обозначается буквами BM, WM, PM, за которыми следует предел прочности на разрыв.

например, BM 300 — Ковкий чугун Blackheart с минимальной прочностью на разрыв 300 Н / мм2. WM 420 — Whiteheart Ковкий чугун с минимальным пределом прочности 420 Н / мм2 PM 550- Перлитный ковкий чугун с минимальной прочностью на разрыв 550 Н / мм2

Помимо упомянутого выше чугуна, к семейству чугунов относится высокопрочный чугун с шаровидным графитом или с шаровидным графитом или с шаровидным графитом .Когда деталь из высокопрочного чугуна выходит из строя, на изломанной поверхности появляется яркая поверхность. Он обозначается SG, за которым следует минимальный предел прочности на разрыв и минимальный процент удлинения. то есть SG 850/3 представляет собой чугун с шаровидным графитом с минимальным пределом прочности на разрыв 850 Н / мм2 и минимальным удлинением 3%.

4 типа чугуна

Чугун, состоящий из железа с более чем 2% углерода, является универсальным металлом, который используется в широком диапазоне потребительских и коммерческих применений.Он существует примерно с V века до нашей эры, когда чугун использовался для изготовления оружия, а также сельскохозяйственных продуктов. С тех пор этот металл становится все более распространенным. Хотя весь чугун имеет содержание углерода более 2%, существует несколько различных типов чугуна, каждый из которых уникален.

# 1) Серый чугун


Самый распространенный тип серого чугуна — графитовая микроструктура, состоящая из множества мелких трещин. Его называют «серым чугуном», потому что наличие этих мелких трещин создает впечатление серого цвета.При производстве серого чугуна трещины открываются, обнажая серый графит под поверхностью. Серый чугун не так прочен, как сталь, и не способен выдерживать такие же удары, как сталь. При этом серый чугун обладает такой же прочностью на сжатие, как и сталь. В результате он стал популярным выбором металла для применений, связанных с прочностью на сжатие.

# 2) Белый чугун


Хотя белый чугун не так распространен, как серый чугун, стоит упомянуть еще один его тип.Он получил свое название от своего не совсем белого цвета, который является результатом соединений железа, известных как цементит. Как и серый чугун, белый чугун имеет множество мелких трещин. Разница в том, что белый чугун содержит цементит под поверхностью, тогда как серый чугун имеет графит под поверхностью. Графит создает видимость серого цвета, а цементит — белого цвета. Белый чугун твердый и обладает отличной устойчивостью к истиранию.

# 3) Ковкий чугун


Также известный как чугун с шаровидным графитом, ковкий чугун — это тип мягкого ковкого сплава чугуна с высоким содержанием углерода. Обычно в его состав входят следовые количества других соединений, включая магний и церий. При добавлении эти следовые количества соединений замедляют скорость роста графита, тем самым сохраняя металл мягким и пластичным. Ковкий чугун был изобретен в начале-середине 1940-х годов.

# 4) Ковкий чугун

Наконец, ковкий чугун, который легко «обрабатывается».«Обычно он создается с использованием процессов термообработки белого чугуна. Белый чугун нагревается до двух дней, после чего охлаждается. После завершения ковкий чугун можно гнуть и манипулировать им для получения уникальных форм и размеров.

Нет тегов для этого сообщения.

Классы серого чугуна


На главную> Советы и факты> Механические свойства серого чугуна> Классы

Серый чугун обычно классифицируют по минимальной прочности на разрыв.Серый чугун класса 30 означает, что он имеет номинальную прочность на разрыв 30 000 фунтов на квадратный дюйм. В Международном стандарте или системе Sl аналогичное железо будет марки 220 с пределом прочности на разрыв 220 МПа (мегапаскалей) или 220 ньютонов на квадратный миллиметр. Обозначение класса может использоваться для обозначения марки чугуна, даже если предел прочности на разрыв не является важным соображением и не может быть определен или испытан. Однако, когда обозначение класса используется вместе со стандартной спецификацией, которая требует минимального предела прочности на растяжение, проводятся фактические испытания на растяжение, чтобы определить, соответствует ли металл этому требованию.

Серый чугун определенного размера или типа отливки также может быть удовлетворительно обозначен по его твердости по Бринеллю (см. Таблицу 2). Это обозначение имеет то преимущество, что используется неразрушающий контроль, который может применяться при обычном контроле. Эти методы обозначения подходят для большинства применений, поскольку общие технические свойства серого чугуна могут быть связаны с его прочностью и твердостью.

Химический состав серого чугуна обычно не указывается, поскольку он не обеспечивает получение определенных механических свойств.Однако для специальных применений можно указать некоторые аспекты химического состава, чтобы гарантировать пригодность утюга для конкретных нужд. Например, может быть указан диапазон содержания сплава, чтобы гарантировать адекватную реакцию на термообработку или обеспечить прочность или стойкость к окислению при эксплуатации при красном нагреве. Для обеспечения адекватной стойкости к тепловому удару может быть указано минимальное содержание углерода.

Таблица 2. Марки отливок из автомобильного серого чугуна
, обозначенные твердостью по Бринеллю, согласно спецификации SAE J431

Класс SAE

Указанная твердость BHN *

Минимальная прочность на растяжение для целей проектирования

Прочие требования

G1800 187 макс 18000 фунтов на кв. Дюйм 124 МПа
G2500 170-229 25000 фунтов на кв. Дюйм 173 МПа
G2500 ** 170-221 25000 фунтов на кв. Дюйм 173 МПа 3.4% мин. C и микроструктура указана
G3000 187-241 30,000 фунтов на кв. Дюйм 207 МПа
G3500 207-255 35000 фунтов на кв. Дюйм 241 МПа
G3500b ** 207-255 35000 фунтов на кв. Дюйм 241 МПа 3,4% мин. C и микроструктура указана
G3500c ** 207-255 35000 фунтов на кв. Дюйм 241 МПа 3.5% мин. C и микроструктура указана
G4000 217-269 40 000 фунтов на кв. Дюйм 276 МПа
  • * Твердость в обозначенном месте на отливках.
  • ** Для таких применений, как тормозные барабаны, диски и диски сцепления, чтобы противостоять тепловому удару

Следующая: Твердость >>
Предыдущая: << Эффект раздела

Если вы хотите получить дополнительную информацию о Atlas Foundry Company, отливках из серого чугуна и других услугах, которые мы предоставляем, позвоните нам по телефону (765) 662-2525 , заполните нашу контактную форму или напишите в отдел продаж.

Услуги | Продукты | Оборудование | Преимущества | FAQs
Советы и факты | Ссылки | О литейной фабрике Атлас | Глоссарий литейного производства
Связаться с Atlas Foundry | Карта сайта | Вернуться домой


Atlas Foundry Company, Inc.
601 N. Henderson Avenue
Marion, IN 46952-3348
Телефон: (765) 662-2525 • Факс: (765) 662-2902
Электронная почта: Atlas Foundry • Продажи: Продажа по электронной почте

Авторские права © 2001-2018 Atlas Foundry Company Inc.Все права защищены.

Серый чугун ASTM A48, класс 30, Типовой лист

Автор: Penticton Foundry на 12 сентября 2018 г.

ASTM A48 Class 30 (Соответствующие стандарты — DIN GG20, BS 1452 Grade 220) — это серый чугун. Серый чугун состоит из чешуек графита в металлической матрице. При трещине он сероватого цвета — отсюда и название (в частности, трещина будет следовать за хлопьями графита, которые являются серыми).Низкая стоимость производства и привлекательные свойства делают серый чугун одним из наиболее часто используемых сплавов черных металлов. Серый чугун 30-го класса — один из многих сортов. Диапазоны химического состава не указаны в стандарте ASTM A48. Вместо этого значения химического состава и твердости, перечисленные в этом техническом паспорте, будут типичными для класса 30.

Прочтите: Если вас интересует сравнение серого чугуна и ковкого чугуна, прочтите «Ковкий чугун и отливки из серого чугуна».

Состав

К

Мн

Si

п

S

Мин.%

3.1

0,5

2,1

0,02

. 05

Макс.%

3,3

0,9

2,3

0,1

0,12

Физико-механические свойства

ОТС (предел прочности)

30,000 фунтов на кв. Дюйм (207 МПа)

Твердость

174–210 BHN

Плотность фунт / дюйм 3 (г / см 3 )

0.258 (7,15)

Теплопроводность БТЕ / ч · фут · F (Вт / м · К)

30 (53) при 212 ° F (100 ° C). Уменьшается при повышении температуры.

Удельная теплоемкость при 70F БТЕ / фунт · F (Дж / кг · к)

0,14 (586)

Коэффициент теплового расширения Ɛ / F ( Ɛ / C) X10 6 среднее значение между 68-212F

5.8 (10,5)

Температура плавления

2050 — 2120 F

Прочность на сжатие Ksi (МПа)

109 (752)


Свойства и преимущества серого чугуна

  • Серый чугун обладает отличными свойствами гашения вибрации и звука. По этой причине он до сих пор остается одним из лучших материалов для оснований станков
  • .
  • Высокая теплопроводность благодаря сетке чешуек графита
  • Хорошая прочность на сжатие — обычно в 3-4 раза выше предела прочности на разрыв
  • Превосходная обрабатываемость из-за наличия чешуек графита
  • Текучесть при разливке означает, что из него можно отливать тонкие сечения и изделия сложной формы

Приложения

  • Автомобильная промышленность (тормозные барабаны, диски сцепления, головки, гильзы цилиндров, поршни)
  • изложницы
  • Детали станков
  • Блоки дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации
  • Коробки передач
  • Маховики
  • Противовесы
  • Отливки для городских улиц
  • Труба
  • Клапаны
  • Насосы (и детали насосов)

чугун

Сфероидальный графит / высокопрочный чугун: Спецификация материалов

Механические свойства, измеренные на отдельно отлитых испытательных стержнях

Обозначение материала
EN 1563 (Символ)
Индия
IS 210
1978
Германия
DIN 1693
1973
Великобритания
BS 2789
1985
США
ASTM A536
1993
Международный
ISO 1083
1987
Прочность на разрыв
(Н / мм2)
Относительное удлинение (%) Твердость (BHN)
EN-GJS 350-22 SG 350/22 350-22 350-22 350 22
EN-GJS 350-22LT SG 350/22 L ГГГ 35.3 350-22L40 350-22L 350 22
EN-GJS 400-18 SG 400/18 400-18 60-40-18 400-18 400 18 130–180
EN-GJS 400-18LT SG 400 / 18L ГГГ 40.3 100-18L20 400-18L 400 18 130–180
EN-GJS 400-15 SG 420/15 GGG 40 420-12 65-45-12 400-15 400 15 130–180
EN-GJS 450-10 SG 450/10 450-10 70-50-05 450-10 450 10 160-210
EN-GJS 500-7 SG 500/7 GGG 50 500-7 80-55-06 500-7 500 7 170-230
EN-GJS 600-3 SG 600/3 GGG 60 600-3 100-70-03 600-3 600 3 190–270
EN-GJS 700-2 SG 700/2 GGG 70 700-2 700-2 700 2 225-305
EN-GJS 800-2 SG 800/2 GGG 80 800-2 120-90-02 800-2 800 2 245-335
EN-GJS 900-2 SG 900/2 900-2 900-2 900 2 280-360

Ковкий чугун — ASTM A536 Ковкий чугун

ASTM A536

Farmer’s Copper Ltd.поддерживает обширный перечень ковкий чугун как в 65-45-12, так и в 80-55-06. Наш высокопрочный чугун представлен в сплошная и прямоугольная полоса. Ковкий чугун часто называют ковким чугуном, чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом или чугун с шаровидным графитом. Кроме того, ковкий чугун ASTM A536 обеспечивает превосходную обрабатываемость любого другой черный металл, особенно в сочетании с оптимальным воздействием, усталостью, свойства электропроводности и магнитной проницаемости.

Ковкий чугун против серого чугуна

Ковкий чугун в два раза прочнее большинства серых чугунов.Добавление меди и олова может увеличить предел прочности на растяжение и предел текучести высокопрочного чугуна, в то время как никель, медь или хром могут улучшить коррозионную стойкость. В отличие от серого чугуна, графит в высокопрочном чугуне имеет форму конкреций, а не чешуек, что увеличивает пластичность сплава.

Применение высокопрочного чугуна

Ковкий чугун, особенно трубы, в основном используется для трубопроводов питьевой воды и канализации. Этот металл также часто встречается в автомобильных компонентах, таких как шестерни и промышленные применения.Другие области применения высокопрочного чугуна включают машинное оборудование, передачу энергии, транспорт и гидроэнергетику. Ковкий чугун используется для создания различных труб, фитингов и отливок.

  • Гидравлические цилиндры
  • Коллекторы
  • Трубы для водоснабжения и канализации
  • Фитинги

Труба из высокопрочного чугуна

Ковкий чугун часто используется в качестве трубы, поскольку графит имеет сферическую или шаровидную форму, что делает ковкий чугун вдвое прочнее, чем чугун.Защитные покрытия и внешние покрытия могут быть нанесены как на внутренние, так и на внешние стенки труб из высокопрочного чугуна, чтобы предотвратить коррозию в суровых условиях и продлить срок службы трубы из высокопрочного чугуна.

Farmer’s Copper Ltd. гордится удовлетворением запросов клиентов и делает это с 1920 года. Наши знающие люди всегда готовы помочь с потребностями вашей компании в непрерывном литье высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Позвоните нам по телефону 409-765-9003!

Свойства ковкого чугуна

(65-45-12)

(80-55-06)

Предел прочности

65000 фунтов на кв. Дюйм

80000 фунтов на кв. Дюйм

Предел текучести

45000 фунтов на кв. Дюйм

55,000 фунтов на кв. Дюйм

Относительное удлинение,%

12%

6%

Твердость по Бринеллю Диапазон

131/220

187/269

Микроструктура, As В ролях

Ферритный

перлитный

Обрабатываемость

Очень хорошо

Хорошо

Термическая обработка

Полный отжиг или нормализация

Нормализация или масло Закалка и отпуск

Стандартное обозначение ASTM для ковкого чугуна: ASTM A-536

Элемент

Типичный%

Углерод

3.40–3,85

Кремний

2,30 — 3,10

Марганец

0,1 — 0,3

Сера

0,02 Макс

фосфор

0,1 Макс

Остаток

Остаток

ASTM A-536 Механические свойства ковкого чугуна

Английский

Метрическая система

Предел прочности при растяжении (мин.)

65 000

448

Предел текучести (мин.)

45 000

310

Серый чугун — Научно-исследовательский институт чугунного литья, Inc.

Серый чугун — уникальный инженерный материал

, автор —
D.E. Краузе, исполнительный директор, 1940-1973 гг.
(Научно-исследовательский институт серого чугуна)
Научно-исследовательский институт чугунного литья

ССЫЛКА: Краузе, Делавэр, «Серый чугун — уникальный технический материал» Отливки из серого, ковкого и ковкого чугуна — текущие возможности, ASTM STP 455, Американское общество испытаний и материалов, Филадельфия, 1969, стр. 3-28 .

РЕФЕРАТ: Серый чугун — самый универсальный из всех литейных металлов.Высокое содержание углерода обеспечивает легкость плавки и литья в литейном производстве, а также легкость механической обработки при последующем производстве. Низкая степень или отсутствие усадки и высокая текучесть обеспечивают максимальную свободу проектирования для инженера. Путем соответствующей корректировки состава и выбора метода литья предел прочности при растяжении может изменяться от менее 20000 фунтов на квадратный дюйм до более 60000 фунтов на квадратный дюйм, а твердость — от 100 до 300 BHN в литом состоянии. Посредством последующей термообработки твердость может быть увеличена до H g. Следует тщательно проверить, прежде чем указывать более высокую прочность и марку твердости железа.Излишнее увеличение прочности и твердости может увеличить стоимость отливки, а также увеличить стоимость обработки из-за более низких скоростей обработки. Хотя соотношение между твердостью по Бринеллю и пределом прочности на разрыв для серого чугуна не является постоянным, показаны данные, которые позволят использовать испытание на твердость по Бринеллю для оценки минимального предела прочности чугуна в отливке.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: отливки из серого чугуна, проектирование отливок, методы литья, отливки из ковкого чугуна, отливки из ковкого чугуна, металлы, испытания, оценка

7 сентября 1990 г.

Кому: Всем читателям репортажа Д.E Krause

Хотя этот краткий технический документ, первоначально представленный в 1969 году, по-прежнему является одним из лучших обзоров металлургии и свойств серого чугуна, мы обращаем ваше внимание на один пункт, на который последние исследования и опыт литейного производства пролили больше света. Дело в эффектах марганца и серы.

В отличие от традиционного взгляда на эти элементарные эффекты, отмеченного здесь, работы 1980-х годов подтверждают, что во многих случаях уровни марганца сверх этого количества в сочетании с серой (около 1.В 7 раз выше уровня серы) имеют тенденцию к снижению прочности и твердости за счет увеличения количества феррита. Однако низкие уровни, слишком близкие к этому «сбалансированному соотношению» 1,7, имеют тенденцию способствовать более высокой и более неустойчивой твердости и / или карбидов.

Следовательно, для большинства применений оптимальный рабочий уровень марганца составляет примерно (1,7 x% серы), от + 0,3% до 0,5%. Например, для чугуна с содержанием серы 0,10% оптимальный диапазон содержания марганца будет составлять от 0,47% до 0,67%. При приближении к нижнему пределу диапазона обычно сохраняется более высокая твердость и предел прочности на разрыв, а при приближении к верхнему пределу уменьшается и то, и другое.На этот эффект также влияют другие металлургические условия, характерные для каждого основного чугуна, поэтому необходимо определять оптимальный диапазон для каждой конкретной операции плавки.

Мы надеемся, что это разъяснение будет информативным и полезным как для производителей литья, так и для пользователей.

Уильям Ф. Шоу, исполнительный директор, Научно-исследовательский институт чугунного литья


Серый чугун — один из старейших черных металлов. Несмотря на конкуренцию со стороны новых материалов и их активное продвижение, серый чугун по-прежнему используется в тех областях, где его свойства доказали, что он является наиболее подходящим из доступных материалов.После кованой стали серый чугун является наиболее широко используемым металлическим материалом для инженерных целей. В 1967 году производство отливок из серого чугуна превысило 14 миллионов тонн, что примерно в два с половиной раза превышает объемы всех других типов отливок вместе взятых. Его популярность и широкое распространение объясняются несколькими причинами. Он имеет ряд желательных характеристик, которыми не обладает ни один другой металл, и при этом является одним из самых дешевых из черных металлов, доступных инженеру. Отливки из серого чугуна легко доступны почти во всех промышленных областях и могут быть произведены в литейных цехах, что требует сравнительно небольших инвестиций.Цель данной статьи — привлечь ваше внимание к характеристикам серого чугуна, которые делают этот материал столь полезным.

Серый чугун — один из металлов, которые легче всего лить в литейном производстве. У него самая низкая температура разливки среди черных металлов, что отражается в его высокой текучести и способности принимать сложные формы. В результате особенности на заключительных стадиях затвердевания он имеет очень низкую, а в некоторых случаях вовсе не усадку от жидкости к твердому телу, так что легко получить надежные отливки.В большинстве случаев серый чугун используется в литом состоянии, что упрощает производство. Серый чугун обладает отличными обрабатывающими свойствами, легко удаляет стружку и дает поверхность с превосходными характеристиками износа. Стойкость серого чугуна к задирам и истиранию при правильной матрице и структуре графита является общепризнанной.

Отливки из серого чугуна можно производить практически любым известным литейным способом. Как ни удивительно, несмотря на то, что серый чугун является старым материалом и широко используется в инженерном строительстве, его металлургия не была полностью изучена до сравнительно недавнего времени.Механические свойства серого чугуна определяются не только составом, но также в значительной степени зависят от литейной практики, особенно от скорости охлаждения отливки. Весь углерод в сером чугуне, кроме того, который соединен с железом с образованием перлита в матрице, присутствует в виде графита в виде чешуек различного размера и формы. Именно наличие этих хлопьев, образовавшихся при затвердевании, характеризует серый чугун. Присутствие этих хлопьев также придает серому чугуну большинство желаемых свойств.

Металлургия серого чугуна

Маккензи [1] в своей лекции памяти Хоу 1944 года назвал чугун «сталью плюс графит». Хотя это простое определение все еще применимо, на свойства серого чугуна влияет количество присутствующего графита, а также форма, размер и распределение чешуек графита. Хотя матрица напоминает сталь, содержание кремния обычно выше, чем в литых сталях, и более высокое содержание кремния вместе со скоростью охлаждения влияет на количество углерода в матрице.Серый чугун относится к семейству высокоуглеродистых кремниевых сплавов, которые включают ковкий и шаровидный чугун. За исключением магния или других шаровидных элементов в чугуне с шаровидным графитом, за счет различных методов плавки и литья можно производить все три материала из одного и того же состава. Несмотря на широкое использование серого чугуна, многие пользователи и даже производители этого материала не понимают его металлургию. Одно из первых и наиболее полных обсуждений механизма затвердевания чугунов было представлено в 1946 г. Бойлсом [2].Подробное обсуждение металлургии серого чугуна можно найти в легко доступных справочниках [3-7]. Самый последний обзор металлургии чугуна и образования графита сделан Визером и др. [8]. Чтобы избежать ненужного дублирования информации, здесь будут обсуждаться только наиболее важные особенности металлургии серого чугуна.

Состав

Серый чугун коммерчески производится с широким диапазоном составов. Литейные заводы, отвечающие одним и тем же требованиям, могут использовать различные составы, чтобы использовать более дешевое сырье, доступное на месте, и общий характер отливок, производимых в литейном цехе.По этим причинам следует избегать включения химического состава в спецификации для отливок, если только это не является существенным для применения. Диапазон составов, которые можно найти в отливках из серого чугуна, следующий: общий углерод от 2,75 до 4,00 процентов; кремний от 0,75 до 3,00 процентов; марганец от 0,25 до 1,50 процента; сера от 0,02 до 0,20 процента; фосфор от 0,02 до 0,75 процента. Один или несколько из следующих легирующих элементов могут присутствовать в различных количествах: молибден, медь, никель, ванадий, титан, олово, сурьма и хром.Азот обычно присутствует в диапазоне от 20 до 92 частей на миллион.

Концентрация некоторых элементов может превышать указанные выше пределы, но обычно диапазоны меньше указанных.

Углерод на сегодняшний день является наиболее важным элементом серого чугуна. За исключением углерода в перлите матрицы, углерод присутствует в виде графита. Графит присутствует в виде чешуек и, как таковой, значительно снижает предел прочности матрицы на разрыв. Можно производить все марки чугуна согласно Спецификации ASTM для отливок из серого чугуна (A 48-64), просто регулируя содержание углерода и кремния в чугуне.Было бы невозможно производить серый чугун без соответствующего количества кремния. Добавление кремния снижает растворимость углерода в железе, а также снижает содержание углерода в эвтектике. Эвтектика железа и углерода составляет около 4,3%. Добавление каждого 1,00% кремния снижает количество углерода в эвтектике на 0,33%. Поскольку углерод и кремний являются двумя основными элементами в сером чугуне, совокупное влияние этих элементов в виде процента углерода плюс 1 / с процента кремния называется углеродным эквивалентом (CE).Серый чугун, имеющий значение углеродного эквивалента менее 4,3%, называется доэвтектическим чугуном, а чугун с углеродным эквивалентом более 4,3% называется заэвтектическим чугуном. Для доэвтектического железа в автомобильной и смежных отраслях каждое увеличение значения углеродного эквивалента на 0,10% снижает предел прочности на разрыв примерно на 2700 фунтов на квадратный дюйм.

Если скорость охлаждения или затвердевания слишком велика для выбранного значения углеродного эквивалента. железо может замерзать в метастабильной системе железо-карбид железа, а не в стабильной системе железо-графит, что приводит к образованию твердых или закаленных кромок на отливках.Значение углеродного эквивалента может быть изменено путем изменения содержания углерода и кремния или их обоих. Увеличение содержания кремния в большей степени влияет на уменьшение твердых кромок, чем увеличение содержания углерода до того же значения углеродного эквивалента. Кремний имеет другие эффекты, кроме изменения содержания углерода в эвтектике. Увеличение содержания кремния снижает содержание углерода в перлите и повышает температуру превращения феррита плюс перлит в аустенит. Это влияние кремния на критические интервалы обсуждалось Редером [9].

Наиболее распространенный диапазон содержания марганца в сером чугуне составляет от 0,55 до 0,75 процента. Увеличение содержания марганца способствует образованию перлита при охлаждении в критическом диапазоне. Следует признать, что эффективна только та часть марганца, которая не сочетается с серой. Фактически вся сера в сером чугуне присутствует в виде сульфида марганца, а количество марганца, необходимого для этой цели, в 1,7 раза превышает содержание серы. Марганец часто превышает 1.00 процентов, но в некоторых типах отливок из сырого песка могут встречаться поры.

Сера редко преднамеренно добавляется в серый чугун и обычно поступает из кокса в процессе вагранки. Сера до 0,15 процента способствует образованию графита типа А. Где-то выше 0,17 процента сера может привести к образованию раковин в отливках из сырого песка. Большинство литейных заводов поддерживают содержание серы ниже 0,15 процента, при этом от 0,09 до 0,12 процента является обычным диапазоном для вагранки чугуна.Колло и Тим [10] сообщают, что если содержание серы будет уменьшено до очень низкого значения вместе с низким содержанием фосфора и кремния, в результате получится более прочное железо, которое было обозначено как «TG», или чугун с прочным графитом.

Содержание фосфора в отливках из серого чугуна с высокой производительностью составляет менее 0,15 процента, при нынешней тенденции к увеличению количества стали в шихте; содержание фосфора ниже 0,10% является обычным явлением. Фосфор обычно встречается в виде эвтектики железо-железо-фосфид, хотя в некоторых чугунах с более высоким содержанием углерода может образовываться тройная эвтектика железо-железо-фосфид-железо-карбид.Эта эвтектика будет находиться на границах эвтектических ячеек, и при содержании фосфора выше 0,20% может наблюдаться снижение обрабатываемости. Содержание фосфора более 0,10 процента нежелательно в чугунах с более низким углеродным эквивалентом, используемых для головок и блоков двигателей и других применений, требующих герметичности. Для повышения износостойкости содержание фосфора часто увеличивается до 0,50 процента и выше, как в автомобильных поршневых кольцах. На этом уровне фосфор также улучшает текучесть чугуна и увеличивает жесткость окончательной отливки.

Медь и никель ведут себя в чугуне аналогичным образом. Они укрепляют матрицу и уменьшают склонность к образованию твердых кромок на отливках. Поскольку они являются мягкими графитизаторами, они часто заменяют часть кремния в сером чугуне. Аустенитный серый чугун может быть получен путем повышения содержания никеля примерно до 15 процентов вместе с примерно 6 процентами меди или до 20 процентов без меди, как показано в Спецификации ASTM для отливок из аустенитного серого чугуна (A 436-63).

Хром обычно присутствует в количествах ниже 0.10 процентов как остаточный элемент, перенесенный из шихтовых материалов. Хром часто добавляют для повышения твердости и прочности серого чугуна, и для этого уровень хрома повышается до 0,20–0,35 процента. За пределами этого диапазона необходимо добавить графитизатор, чтобы избежать образования карбидов и твердых кромок. Хром улучшает свойства серого чугуна при повышенных температурах.

Одним из наиболее широко используемых легирующих элементов с целью повышения прочности является молибден.Его добавляют в количестве от 0,20 до 0,75 процента, хотя наиболее распространенный диапазон составляет от 0,35 до 0,55 процента. Наилучшие результаты достигаются при содержании фосфора ниже 0,10 процента, поскольку молибден образует сложную эвтектику с фосфором и, таким образом, снижает его легирующий эффект. Молибден широко используется для улучшения свойств серого чугуна при повышенных температурах. Поскольку модуль упругости молибдена достаточно высок, добавки молибдена к серому чугуну увеличивают его модуль упругости.

Ванадий действует на серое чугун так же, как и молибден, но его концентрация не должна превышать 0.15 процентов, если следует избегать карбидов. Даже в таких небольших количествах ванадий благотворно влияет на свойства серого чугуна при повышенных температурах.

О положительном влиянии относительно небольших добавок олова (менее 0,10%) на стабильность перлита в сером чугуне сообщили Davis et al [11]. О результатах широкого использования олова в автомобильных двигателях сообщили Таш и Кейдж [12]. Его использование особенно полезно в сложных отливках, в которых некоторые секции довольно медленно охлаждаются в температурном интервале Ar3.Было обнаружено, что добавка до 0,05% сурьмы имеет аналогичный эффект. В больших количествах эти элементы имеют тенденцию снижать ударную вязкость и ударную вязкость серого чугуна, поэтому необходим тщательный контроль за их использованием.

Хотя большинство серого чугуна содержат некоторое количество титана, и влияние титана на механические свойства исследовалось много раз, только недавно Сиссенер и Эрикссон [13] сообщили о влиянии титана, восстановленного из титансодержащего шлака в электрической дуге. печь.При содержании титана от 0,15 до 0,20 процента чешуйки графита имеют тенденцию возникать как графит типа D, а не преимущественно типа A, что обычно считается желательным. Они обнаружили, что для чугунов с углеродным эквивалентом менее 3,9 процента добавление титана имеет тенденцию к снижению прочности на разрыв. но для чугунов с более высоким углеродным эквивалентом прочность на разрыв повышается. Увеличение содержания титана в сером чугуне с 0,05 до 0,14 процента за счет использования чугуна, содержащего титан, увеличило прочность заэвтектического чугуна в соответствии со спецификацией ASTM A 48 испытательным стержнем A (7/8 дюйма.диаметр) от 22000 до 34000 фунтов на квадратный дюйм. Дальнейшая работа ведется с добавками титана.

Нормально. азот не считается легирующим элементом и обычно встречается в сером чугуне в результате присутствия в шихтовых материалах. Моррог [14] сообщил, что при более высоком уровне азота чешуйки графита становятся короче, а прочность железа повышается. Серый чугун обычно содержит от 20 до 92 частей на миллион (от 0,002 до 0,008 процента) азота. Если содержание азота приближается к 100 ppm или превышает его, может возникнуть неисправность, если содержание титана недостаточно для соединения с азотом.

Влияние размера секции на конструкцию

Считается, что все литые металлы чувствительны к сечению. По мере увеличения размера раздела. скорость затвердевания уменьшается с сопутствующим увеличением размера зерна и последующим уменьшением прочности на разрыв. Влияние скорости замерзания на прочность и твердость в сером чугуне более выражено, чем в других литых металлах. Это результат механизма затвердевания. Для доэвтектического железа первой фазой, отделяющейся при охлаждении, является аустенит в форме дендритов при температуре ликвидуса.По мере охлаждения дендриты аустенита растут, а оставшаяся жидкость обогащается углеродом до тех пор, пока эвтектический состав не составляет 4,3 процента углеродного эквивалента. Это происходит при температуре около 2092 ° F в зависимости от содержания кремния. При этой температуре одновременно осаждаются эвтектические аустенит и графит в виде чешуек.

Осаждение аустенит-графита происходит в нескольких центрах или зародышах, и они увеличиваются в размере до тех пор, пока вся жидкость не уйдет, создавая структуру ячеистого типа.В течение этого периода роста клеток фосфор отклоняется к границам клеток и замерзает в виде эвтектики при температуре около 1792 ° F. Наличие фосфора на границах ячеек позволяет четко их выявить путем травления реактивом Стеда. Показано, что чешуйки графита растут только в пределах ячейки и связаны между собой. Размер ячейки зависит от степени зародышеобразования железа и скорости замораживания. Оно будет варьироваться от 500 до 25 000 ячеек на квадратный дюйм.

Поскольку графит имеет гораздо меньшую плотность, чем железо, нормальное сжатие, которое произойдет, когда железо перейдет из жидкого состояния в твердое, полностью компенсируется образованием графита. Для чугуна с обозначением ASTM A 48, класс 30B усадка практически отсутствует, так что качественные отливки легко производятся при условии, что форма имеет адекватную жесткость. Структура графита, наблюдаемая в сером чугуне, полностью устанавливается к тому времени, когда железо затвердевает. При дальнейшем охлаждении на чешуйках графита осаждается некоторое количество углерода до тех пор, пока не будет достигнута температура Ar3.В результате высокого содержания кремния в сером чугуне преобразование аустенита в перлит и феррит не происходит при фиксированной температуре, а происходит в температурном диапазоне, называемом «перлитным интервалом», и полностью объяснен Бойлсом [15]. Поскольку присутствие кремния делает карбид железа нестабильным, пропорция феррита и перлита в матрице после завершения преобразования будет зависеть от скорости охлаждения в этом температурном диапазоне. Для тяжелых профилей и высокого содержания кремния матрица может быть полностью ферритной.

Тип, форму и размер чешуек графита можно определить, следуя процедуре, описанной в методе ASTM для оценки микроструктуры графита в чугунных отливках (A 247-67). Поскольку графит является относительно мягким материалом, необходимо проявлять особую осторожность при подготовке образца для металлографического исследования. Если все сделано неправильно, истинная форма графита может быть скрыта из-за деформированного металла, растекавшегося по графиту. Истинное изображение графита будет раскрыто только после нескольких операций травления и полировки.

Процессы литья

Для производства отливок из серого чугуна используется несколько процессов формования. Некоторые из них оказывают заметное влияние на структуру и свойства получаемой отливки. Выбор конкретного процесса зависит от ряда факторов, и во многом с этим связана конструкция отливки. Процессы с использованием песка в качестве материала для формования в некоторой степени аналогичным образом влияют на скорость затвердевания отливки, в то время как процесс непрерывного формования оказывает очень заметное влияние на структуру и свойства.

Формовка из сырого песка часто является наиболее экономичным методом производства отливок. До внедрения формования под высоким давлением и очень жесткого оборудования для опок точность размеров не была такой хорошей, как при формовании корпуса. Если формы из сырого песка недостаточно твердые или прочные, во время затвердевания может иметь место некоторое движение стенок формы, что приведет к появлению дефектов усадки. Хотя отливки весом до 1000 фунтов и более можно изготавливать из сырого песка, он обычно используется для отливок средних и малых размеров.Для более крупных отливок на поверхности формы иногда опрыскивают чернильной смесью и сушат кожу, чтобы получить более чистую поверхность на отливке. Эта процедура часто используется на блоках двигателя.

Для выдерживания более высоких ферростатических давлений, возникающих при разливке более крупных отливок; часто используются сухие песчаные формы. В некоторых случаях используется тот же песок, что и для формовки из сырого песка, хотя обычно добавляют другое связующее для увеличения прочности в сухом состоянии.

Процесс формования оболочки также используется для изготовления стержней, которые используются в других типах пресс-форм, помимо пресс-форм для скорлупы.Его главное преимущество заключается в способности упрочнять форму или стержень в контакте с нагретым металлическим узором, что повышает точность изготовления стержня или формы. Помимо повышенной точности, отливка получается намного более чистой, чем при использовании любого другого высокопроизводительного процесса. Хотя методы и связующие для горячего ящика и новейших процессов холодного ящика отличаются от тех, которые используются для процесса формования оболочки, принцип аналогичен в том, что ядро ​​затвердевает при контакте с рисунком.

Центробежное литье чугуна в металлических формах с водяным охлаждением широко используется в производстве чугунных труб, а также для некоторых других применений. С песком или другим огнеупорной футеровки металлических пресс-форм, процесс используется для изготовления больших гильз цилиндров.

Для некоторых типов отливок процесс постоянной формы является очень удовлетворительным, и его возможности были описаны Фраем [16]. Поскольку скорость охлаждения или замерзания чугуна, отлитого в постоянные формы, довольно высока, более тонкие участки отливки будут содержать цементит.Для удаления цементита отливки должны быть отожжены, и обычно отжигают все отливки. Самый экономичный состав чугуна для неразъемных отливок — заэвтектический. Этот тип чугуна расширяется при затвердевании, и, поскольку формы очень жесткие, давление, создаваемое отделением графита во время замерзания эвтектики, обеспечивает герметичное литье. Поскольку графит встречается преимущественно в виде графита типа D с очень мелкими хлопьями, отливки в постоянные формы могут иметь очень чистую отделку.По этой причине он находит широкое применение при изготовлении клапанных пластин для холодильных компрессоров. Этот процесс также идеально подходит для таких компонентов, как автомобильные тормозные цилиндры и гидроклапаны. Хотя преимущественно графитовая структура типа D в отливках в постоянные формы с ферритной матрицей имеет гораздо более высокую прочность, чем отливки в песчаные формы с сопоставимым содержанием графита, эта структура не считается идеальной для применений с пограничной смазкой. Однако отливки очень хорошо работают в масляной ванне.

Если не требуются какие-то особые свойства и они не достигаются только с помощью определенного процесса литья, обычно выбираемый способ дает отливки с наименьшими затратами для готовой детали.

Дизайн литья

Существует ряд требований, которые должны быть выполнены, прежде чем конструкция отливки может считаться полностью удовлетворительной. В некоторых отношениях конструкция отливки для серого чугуна несколько проще, чем для любого другого литейного металла, поскольку усадка при затвердевании минимальна, а для более мягких марок вообще отсутствует.За некоторыми исключениями, проблема подачи металла в более тяжелые секции не требует особого внимания. Усадка лекалщиков также невысока. Низкие характеристики усадки способствуют отсутствию горячих разрывов, встречающихся в некоторых других литейных металлах. Эти факторы предоставляют инженеру большую свободу проектирования.

Несмотря на то, что отливка должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать прилагаемые к ней нагрузки, во многих случаях прогиб под нагрузкой имеет первостепенное значение для обеспечения надлежащего выравнивания компонентов под нагрузкой.Существует ряд справочников, содержащих информацию, полезную для проектировщика [17-19]. Однако внешний вид многих отливок предполагает, что на дизайнера чрезмерно повлияли характеристики плоских пластин и других кованых форм. Похоже, он не может или не может использовать конические секции, галтели с большим радиусом и секции переменной толщины, которые легко получить в отливке. Вместо чистой конструкции отливка представляет собой скопление пластин, ребер, выступов и небольших радиусов.Из-за низкого уровня относительного удлинения для серого чугуна единственным удовлетворительным методом определения уровней напряжений в отливке под нагрузкой является использование тензодатчиков SR-4. Без надлежащего анализа напряжений первая тенденция состоит в том, чтобы «усилить» участок, в котором произошел сбой. Гротто [20] показал, что такой подход не приводит к лучшему дизайну и часто ухудшает состояние.

Метод формования должен быть определен до того, как будет достигнута окончательная конструкция отливки.Если отливка имеет внутренние стержни, они должны иметь средства поддержки, и они должны быть предусмотрены в конструкции. При использовании методов формования, позволяющих лучше контролировать точность размеров, часто можно уменьшить толщину сечения. По мере уменьшения толщины сечения и соответственно увеличения скорости охлаждения увеличивается прочность на единицу площади поперечного сечения. Как правило, уменьшение литейного сечения на 50 процентов приводит к уменьшению прочности сечения несколько менее чем на 40 процентов.Если отливки имеют сложные узлы сердечника, такие как в головках цилиндров дизельных двигателей, необходимо принять меры для удаления песка из каналов с сердечником и проведения осмотра.

В связи с растущей тенденцией к более высоким скоростям обработки и скорости съема металла необходимо подумать о способе удержания отливки во время операции обработки, чтобы высокое давление зажима не искажало деталь. Кроме того, в конструкции должны быть предусмотрены легко обслуживаемые точки локации.Шланг не следует размещать в точке фиксации, потому что при шлифовании соединения во время чистовой операции можно ожидать некоторого изменения количества удаляемого металла.

Механические свойства серого чугуна зависят от скорости охлаждения. Следует проявлять некоторую осторожность, чтобы избежать чрезмерных диапазонов толщины сечения, иначе на концах тонких сечений будут обнаружены твердые кромки, а на тяжелых сечениях — слишком низкая твердость. Может быть желательно увеличить толщину самых легких участков, чтобы избежать этого условия.Иногда может оказаться полезным выступ вдоль внешних краев фланца. Если отливка будет использоваться там, где возникает проблема с вибрацией, необходимо учитывать демпфирующую способность отливки. Хотя серый чугун обладает довольно высокой демпфирующей способностью, следует также учитывать конструкцию литья во избежание резонанса. Следует избегать появления небольших выступов на отливках или укреплять их, чтобы избежать чрезмерных поломок при транспортировке, чистовой обработке и дробеструйной очистке. Несмотря на то, что за последние 10 лет проблеме проектирования отливок уделялось много внимания, в области проектирования отливок из серого чугуна необходимо сделать гораздо больше.

Механические свойства серого чугуна

Свойствами, представляющими основной интерес для разработчиков и пользователей отливок, являются: устойчивость к износу; твердость; сила; и, во многих случаях, модуль упругости. Некоторые отношения между этими свойствами для серого чугуна совершенно иные, чем для стали. Различное соотношение между твердостью и пределом прочности серого чугуна, по-видимому, сбивает инженера с толку, хотя большая часть его опыта могла быть связана с другими металлами.

Превосходные характеристики серого чугуна для поверхностей скольжения, таких как направляющие станков, отверстия цилиндров и поршневые кольца, хорошо известны. Производительность двигателей внутреннего сгорания и станков замечательна, если учесть простоту обработки серого чугуна. Серый чугун также известен своей устойчивостью к истиранию и заеданию. Было дано много объяснений этому поведению, например, смазывающему эффекту чешуек графита и удержанию масла в графитовых областях.Это, скорее всего, так, но также возможно, что чешуйки графита допускают некоторую незначительную аккомодацию перлитной матрицы в областях контакта между сопрягаемыми поверхностями. Редко возможно получить идеальное прилегание, и, как правило, выступы на сопрягаемых металлических поверхностях могут привести к высокому единичному давлению, вызывающему заедание.

Испытание на твердость по Бринеллю является наиболее часто используемым для серого чугуна, и, когда это возможно, предпочтительнее использовать шарик диаметром 10 мм и нагрузку 3000 кг. Если толщина секции или площадь, подлежащая испытанию, не выдерживают нагрузки 3000 кг, часто используется нагрузка 1500 кг.Значения твердости, полученные при более низкой нагрузке, могут заметно отличаться от значений, полученных при более высокой нагрузке, и эта возможность указывается в тесте ASTM для определения твердости металлических материалов по Бринеллю (E 10-66). Для серого чугуна разница в значениях твердости может достигать 35 BHN, и, если разница существует, она всегда ниже для более низкой нагрузки. Поскольку в большинстве случаев испытание на твердость по Бринеллю можно считать неразрушающим испытанием, твердость по Бринеллю используется как показатель обрабатываемости, сопротивления износу и прочности на разрыв.Для легких секций, таких как поршневые кольца и другие легкие отливки, имеющие небольшой размер графита, испытание на твердость по Роквеллу часто бывает удовлетворительным.

Испытание на твердость по Бринеллю на самом деле является специализированным испытанием на сжатие и измеряет совокупное влияние твердости матрицы, конфигурации графита и объема графита. Твердость по Бринеллю серого чугуна с полностью перлитной матрицей может варьироваться от 148 до более 277 в зависимости от крупности перлита и, в большей степени, от объема присутствующего графита.В этом диапазоне твердости фактическая твердость перлита может варьироваться от примерно 241 до более 400 твердости по Кнупу, как определено измерениями микротвердости.

Практически все спецификации и стандарты на серый чугун классифицируют его по пределу прочности. Предел прочности серого чугуна для данной скорости охлаждения или размера сечения очень сильно зависит от количества графита в чугуне. Значение углеродного эквивалента для чугуна будет приблизительно соответствовать количеству присутствующего графита.На предел прочности при растяжении также очень сильно влияет скорость охлаждения, особенно в интервале эвтектического затвердевания, и, как правило, она связана с размером сечения. Признавая влияние размера сечения на прочность, спецификация ASTM A 48 не только классифицирует железо по прочности, но также требует выбора размера испытательного стержня, в котором должна быть получена прочность.

Большинство покупателей отливок из серого чугуна полагаются на испытание на твердость по Бринеллю, чтобы определить, соответствует ли отливка спецификациям.Переменное соотношение между твердостью по Бринеллю и пределом прочности для серого чугуна сбивает с толку инженеров-материаловедов, которые привыкли к фиксированному отношению твердости по Бринеллю к пределу прочности на разрыв для кованой стали около 492. Для серого чугуна это соотношение будет варьироваться от очень низкого до От 140 для низкопрочного чугуна до более 250 для серого чугуна, имеющего предел прочности более 60 000 фунтов на квадратный дюйм. Признавая широкое использование испытания на твердость по Бринеллю для оценки прочности чугуна в отливке, 9-й отдел Технического комитета по чугуна и стали (ISTC) Общества автомобильных инженеров находится в процессе пересмотра стандарта SAE J431 a.Серый чугун для автомобильных отливок, в котором отливки из серого чугуна соответствуют различным уровням прочности, будет иметь минимальную твердость по Бринеллю.

Было опубликовано множество работ, посвященных вопросу корреляции твердости по Бринеллю с пределом прочности при растяжении. Вероятно, наиболее обширный отчет был подготовлен Маккензи [21] на основе данных, полученных для «Отчета о воздействии» для комитета ASTM A-3 (теперь A-4). Его доклад был широко опубликован и показал значительный разброс. Он чувствовал, что часть разброса могла быть результатом способа измерения твердости по Бринеллю.Когда он выбрал данные, взятые с плеч образцов для испытаний на растяжение, корреляция была намного лучше.

Многие пользователи и особенно инженеры критически относятся к свойствам литого металла, полученным на испытательных стержнях. Ситуация с серым чугуном сильно отличается от ситуации с другими литыми металлами. В то время как для других черных металлов, особенно стали и чугуна с шаровидным графитом, используются испытательные стержни с необычно высоким соотношением стояка и испытательного стержня, что совершенно не похоже на соотношение, используемое для промышленного литья, испытательные стержни для серого чугуна представляют собой довольно простые отливки и закрыты, очень похожие на коммерческие. отливки.Это можно сделать, поскольку в сером чугуне усадка либо очень мала, либо отсутствует. Тщательные исследования показали, что если испытательный стержень имеет такую ​​же термическую историю, что и участок рассматриваемой отливки, твердость и предел прочности на разрыв будут аналогичными. В отливке с различными размерами сечения свойства отливки будут одинаковыми только при одинаковых скоростях затвердевания и охлаждения. Можно предсказать предел прочности на разрыв в других частях отливки, если определить твердость по Бринеллю.

Поскольку было легче оценить влияние размера сечения и состава серого чугуна на цилиндрические отливки, это было сделано в трех литейных цехах из 150 ковшей обычного производства чугуна, разлитых в прутки диаметром от s / s до 6 дюймов. Формы были аналогичны формам, используемым для промышленного литья. Размеры стержней были следующие:

Хотя отливки были изготовлены в нормальных производственных условиях, все этапы производства наблюдались более тщательно, чем обычно. Все испытания проводились в исследовательской лаборатории с правильно откалиброванным оборудованием и квалифицированными операторами.Размеры образцов для испытаний на растяжение соответствовали спецификации ASTM A 48. Образцы для испытаний на растяжение были обработаны от центра отливки для всех размеров и, кроме того, были обработаны с позиции примерно 3/4 дюйма снаружи для 4 и 6-дюймовые отливки.

Диаметр, дюймы Длина, дюйм
5/8 8
7/8 15
1,2 21
2 и 3 10
4 6
6 18

Образцы для испытаний на растяжение имели уменьшенный диаметр сечения 0.75 дюймов, за исключением испытательного образца из 7/8 дюйма. отливка диаметром 0,5 дюйма в уменьшенном сечении. Испытания на твердость по Бринеллю проводились с нагрузкой 3000 кг и шариком диаметром 10 мм. Измерения твердости проводились на поперечном сечении отливки, соответствующем положению, из которого был взят образец для испытания на растяжение.

Foundry F обычно производит отливки от легких до средних, такие как головки и корпуса небольших компрессоров, отливки компонентов кондиционирования воздуха, корпуса клапанов и регуляторов давления, коллекторы и другие типы отливок для автомобилей.Поскольку размеры секций редко превышают 1 дюйм, испытание ограничивается 7/8 и 1,2 дюйма. бары. Некоторые из чугунов легированы одним или несколькими элементами (медью, хромом и молибденом) в небольших или умеренных количествах. Данные показаны на рис. 1. Также показана предлагаемая минимальная твердость по Бринеллю, рассматриваемая Комитетом МНТЦ SAE Division 9. Только за двумя исключениями, все значения находятся над чертой.

Foundry S — это литейное производство, специализирующееся на производстве блоков и головок дизельных и бензиновых двигателей для грузовых автомобилей и судов, а также сопутствующих товаров, таких как маховики, коллекторы, картеры трансмиссии и корпуса сцепления.Поскольку изготавливаются более тяжелые секции, чем в литейном цехе F, отливаются отливки испытательных стержней диаметром до 4 дюймов. Полученные данные представлены на рис. 2. Легированные чугуны имеют более высокий уровень прочности. Обратите внимание, что образцы для испытаний, вырезанные из почти внешней поверхности стержней диаметром 4 дюйма, демонстрируют более высокую прочность при заданной твердости, чем образцы для испытаний, обработанные от центра стержня диаметром 4 дюйма. бары. Обычно это происходит из-за большего размера чешуек графита в центре стержня. Также обратите внимание, что все значения находятся над линией SAE.

Foundry W производит отливки от средних до тяжелых для больших газовых компрессоров, двигателей, насосов, маховиков и других подобных изделий с сечением до 4 дюймов. На этом литейном заводе отливается весь диапазон размеров испытательных стержней. Полученные данные представлены на рис. 3. Разброс значений становится несколько больше при более высоких уровнях прочности. Обратите внимание, что модифицированные чугуны имеют более высокую прочность, чем стержни из основного железа, что объясняет увеличение диапазона пределов прочности на разрыв для данной твердости.Некоторые значения прочности на разрыв ниже линии SAE получены от центра секций диаметром 6 дюймов и имеют довольно большой размер чешуек графита.

Некоторые пользователи литья указывают минимальную прочность на растяжение в определенном месте отливки. Это особенно верно для таких отливок, как корпуса гидравлических насосов, цилиндры дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях, поршни и головки, а также другие отливки, подвергающиеся высоким нагрузкам. Данные, полученные для производственных отливок, показаны на рис. 4. Также на этом рисунке для сравнения показаны данные, полученные от образцов для испытаний на растяжение, вырезанных из отожженных отливок постоянной формы.Эти отливки будут заэвтектическими по составу с графитом типа D и ферритной матрицей. Эти утюги имеют более высокую прочность при заданной твердости, чем утюги, отлитые в песке.

Кривые, показывающие минимальную твердость по Бринеллю для данной прочности на разрыв для указанных утюгов, вместе с данными Маккензи и Кейна, показаны на рис. 5. Кривые удовлетворительно согласуются, за исключением минимальных значений, указанных Маккензи. Возможно, что чугуны для литейных заводов F, S и W имели более высокую концентрацию остаточных легирующих элементов, что могло бы сохранить перлитную матрицу с соответственно более высокой прочностью.

Иногда необходимо обработать образцы для испытаний на растяжение с уменьшенным сечением диаметром 0,357 дюйма из отливки, поскольку форма отливки не позволяет изготовить образец большего размера. Некоторые пользователи литья подняли вопрос о надежности меньших образцов. В течение нескольких лет из одной и той же отливки были взяты образцы нескольких размеров, и было обнаружено, что при тщательной обработке результаты надежны. Данные на рис. 6 являются репрезентативными и были получены для небольшого автомобильного диска сцепления.Данные по твердости и прочности на разрыв для этой отливки показывают, что 5/8 дюйма. пластина имеет такую ​​же скорость охлаждения, как и 1,2-дюймовая. тестовая полоса.

При попытке предсказать предел прочности отливки на основе твердости по Бринеллю учитывается больше факторов, чем просто толщина сечения. Для секций, от которых не возникает препятствий тепловому потоку во время охлаждения, можно установить очень хорошее соотношение твердости и прочности на разрыв. Для более сложных отливок, таких как головки цилиндров дизельных двигателей, имеющие много каналов с сердцевиной, схема охлаждения может быть сложной.Секция внутри головки может довольно быстро замерзнуть, но после прохождения эвтектического температурного интервала происходит накопление тепла, и секция может охлаждаться больше, чем простая секция, в два-четыре раза толще. В таких случаях необходимо проработать корреляцию для каждого типа отливки.

Сталь

показывает довольно незначительное влияние прочности на разрыв и твердости на модуль упругости, поскольку в основном он находится в диапазоне от 29 000 000 до 30 000 000 фунтов на квадратный дюйм. Модуль упругости серого чугуна зависит не только от прочности на разрыв, но и от уровня напряжения.В результате этих факторов модуль упругости будет варьироваться от примерно 12 000 000 фунтов на квадратный дюйм для очень мягкого железа до более 20 000 000 фунтов на квадратный дюйм для высокопрочного железа. Кривая напряжения-деформации для серого чугуна при растяжении представляет собой почти изогнутую линию от начала координат. Об этом сообщали многие исследователи, и Моррог [14], сообщая о некоторых работах Гилберта, предполагает, что кривая является результатом некоторых изменений объема в пространствах, занятых графитом. Они также показали, что между хлопьями имеют место микротрещины.Некоторые исследователи использовали измерения резонансной частоты, а также измерения скорости звука, которые зависят от модуля упругости, для прогнозирования прочности на растяжение.

В станках и других областях применения, где требуется максимальная жесткость конструкции, желателен высокий модуль упругости. Существуют и другие применения, особенно те, которые связаны с термической усталостью, для которых требуется низкий модуль упругости, чтобы минимизировать увеличение уровней напряжений, связанных с расширением в результате повышения температуры в рабочих условиях.Высокопроизводительные тормозные барабаны являются примером такого рода ситуаций. Было обнаружено, что чугун с довольно высоким содержанием углерода (от 3,60 до 3,92 процента) будет работать лучше, чем чугун с низким содержанием углерода. Чугуны с более высоким содержанием углерода почти всегда имеют более низкий модуль упругости. К несчастью. прочность на разрыв у таких высокоуглеродистых чугунов обычно бывает низкой. и возникает необходимость добавить сплав для упрочнения матрицы.

Инженеры по материалам часто рассматривают процентное удлинение, полученное на образцах для испытаний на растяжение, как меру пластичности материала.С этой концепцией. серый чугун не считается пластичным.

Тем не менее. серый чугун в виде товарных отливок удовлетворительно выдерживает значительные умеренные ударные нагрузки. При тщательном контроле практики плавления и выборе сырья Колло и Тим [10] сообщили о том, что у чугунов с удлинением при разрыве под нагрузкой 2,4%, а при ферритизации такого чугуна было получено удлинение 5,4%. Серый чугун с одинаковой прочностью на разрыв может показывать разницу в 50 процентов в отношении энергии разрушения, поглощаемой при ударной нагрузке.Хотя считается, что серый чугун не чувствителен к надрезам, это, скорее всего, результат того, что он достаточно хорошо пропитан надрезами в виде чешуек графита, так что наличие еще одного надреза не оказывает существенного влияния на поведение при ударе.

Термическая обработка серого чугуна

Хотя большинство отливок из серого чугуна используется в литом состоянии, серый чугун подвергается термообработке по разным причинам, например, для снятия остаточных напряжений, улучшения обрабатываемости, повышения твердости поверхности посредством индукционной или газовой закалки или закалить всю секцию путем закалки в масле и обработки вытяжкой.Рекомендуемая практика такой термообработки и полученные результаты можно найти в справочниках по чугуну, в частности, в Справочнике по металлам ASM [22]. Структура графита не может быть изменена термической обработкой. хотя графит может увеличиваться в объеме, если перлитное железо полностью ферритизировано, и в этом случае графит обычно осаждается на первоначально присутствующих хлопьях. Однако матрица довольно чувствительна к термообработке, как и в случае стали.

Термическая обработка для снятия напряжений обычно проводится в диапазоне температур от 1000 до 1100 ° F.Ниже 950 ° F снятие напряжений происходит довольно медленно, в то время как при температурах выше 1100 ° F может наблюдаться некоторая потеря прочности, особенно в нелегированных чугунах, обозначенных ASTM A 48. Класс 35B и более мягких. Термическая обработка для снятия напряжений может применяться для улучшения размерной стабильности обработанных отливок и требуется для деталей, работающих под давлением, работающих при температурах от более 450 ° F до 650 ° F, в соответствии со спецификациями ASTM для отливок из серого чугуна для деталей, работающих под давлением, для температур выше до 650 ° F (A 278-64).Скорости нагрева и охлаждения для такой термообработки обычно ограничиваются 400 F / ч на дюйм толщины. Это особенно важно при нагревании, поскольку остаточные напряжения в отливке могут увеличиваться в результате теплового расширения различных частей отливки.

Отливки меньшего размера, такие как детали холодильного компрессора, часто подвергаются отжигу для снятия напряжений, чтобы сохранить очень близкие рабочие зазоры в готовом компрессоре. Если возникают трудности с остаточными напряжениями в готовых обработанных деталях, желательно оценивать уровень внутренних напряжений после каждой операции механической обработки.Отливки иногда имеют более низкий уровень внутренних напряжений, поскольку они возникают в процессе формования оболочки, чем в любой другой момент процесса. Такие отливки, подвергнутые отжигу для снятия напряжений, а затем подвергнутые дробеструйной или дробеструйной очистке, покажут повышение уровня напряжений. При отжиге для снятия напряжений больших отливок желательно прикрепить к отливке термопары, чтобы следить за тем, чтобы перепады температур не становились слишком большими. Если не принять меры предосторожности, отливку можно сломать при нагревании.

Чугунный стол шириной 4 фута и длиной 6 футов треснул во время термообработки для снятия напряжения. Хотя термопара управления печью показала равномерную скорость нагрева в рекомендуемых пределах, термопары в различных местах отливки показали разницу температур в 300 ° F. Другой стол такой же конструкции был установлен вне печи с термопарами и тензодатчиками, чтобы можно было воспроизвести разницу температур. Было обнаружено, что для этой разницы температур были достигнуты растягивающие напряжения 9200 фунтов на квадратный дюйм в критических областях.

Отжиг для улучшения обрабатываемости проводится в двух диапазонах температур. Если основной целью является просто снижение твердости до некоторого более низкого уровня и отсутствие карбидов, обычно используются температуры от 1250 до 1450 ° F в зависимости от того, насколько желательно снижение твердости. Если отливки содержат цементит или карбиды, необходимо нагреть до диапазона от 1650 до 1725 ° F, чтобы разрушить такие карбиды.

Серый чугун успешно закаливается пламенем или индукционным нагревом.Матрица утюга должна быть перлитной. Также желательно поддерживать содержание кремния на минимально возможном уровне, обычно ниже 1,75 процента. По мере увеличения содержания кремния в сером чугуне не только увеличивается температура Ac3, но и возникает двухфазное поле феррита и аустенита. Удовлетворительная твердость не будет достигнута при нагревании чугуна в этом диапазоне температур. Более высокие температуры аустенизации, требуемые для чугуна с более высоким содержанием кремния, также увеличивают возможность растрескивания во время цикла закалки.Принято указывать желаемую твердость в единицах твердости по Роквеллу по шкале С, хотя измерения твердости проводились с помощью склероскопа. Прямое измерение твердости по Роквеллу с использованием шкалы C не является удовлетворительным, поскольку присутствие чешуек графита в твердой матрице приводит к растрескиванию или раздавливанию вокруг индентора, что дает низкие значения.

Для таких деталей, как гильзы цилиндров, за счет закалки путем аустенизации и закалки в масле с последующей вытяжкой для получения желаемой твердости значительно улучшаются характеристики гильзы.Есть много применений, для которых этот тип термообработки более подходит, чем закалка пламенем или индукционная закалка.

Обработка серого чугуна

Из широко используемых черных металлов в строительстве серый чугун для заданного уровня твердости является одним из наиболее легко обрабатываемых. Серый чугун легко режется, так как стружка мелкая и легко удаляется из зоны резки. Кроме того, сколы не повреждают готовую поверхность.Поведение при свободном резании является результатом случайно распределенных чешуек графита, которые нарушают целостность матрицы. Хотя серый чугун очень успешно обрабатывается без СОЖ, они могут оказаться необходимыми, если требуются высокие скорости обработки и жесткие допуски. Охлаждающая жидкость не только помогает в удалении стружки, но и контролирует температуру отливки, что необходимо для работы с жесткими допусками.

Несмотря на хорошую обрабатываемость серого чугуна, возникают различные проблемы обработки, такие как твердые кромки, снижение стойкости инструмента, невозможность получить удовлетворительно гладкую поверхность и трудности с соблюдением требуемых допусков на размеры.Некоторые из этих проблем являются результатом выбора неправильного сорта чугуна, недостатков конструкции отливки или неправильных процедур обработки. Рекомендуемые инструменты, скорости, подачи и глубины резания для серого чугуна различных классов прочности и для различных типов операций механической обработки легко найти в ряде справочников [3, 5, 23, 24] и не будут здесь обсуждаться.

Поскольку многие отливки закупаются в соответствии со спецификацией ASTM A 48, твердость будет варьироваться в зависимости от заданного класса прочности.Отливки, постоянно близкие к верхнему пределу твердости, могут потребовать снижения скорости резания поверхности для получения удовлетворительного срока службы инструмента по сравнению с отливками, близкими к нижнему пределу твердости. Чугун нормального состава для данного типа отливки может затвердеть с образованием пятнистой или закаленной структуры при превышении критической скорости охлаждения. Такое состояние может возникнуть из-за ребра на отливке, или, если отливка имеет широкий диапазон размеров сечения, литейный цех может прибегнуть к добавкам необычно тяжелых сплавов, чтобы поддерживать твердость на более высоком уровне, что приведет к получению чугуна. слишком сложен для более легких участков.Встреча с такими твердыми участками очень часто приводит к поломке инструмента или значительному повреждению режущей кромки, чтобы помешать последующим удовлетворительным операциям обработки. Иногда конструкция отливки может быть изменена, чтобы избежать образования закаленных краев, или практика литейного производства может быть изменена путем перемещения заслонок или использования отливов различных типов для замедления скорости затвердевания проблемной зоны. За счет правильного использования модификаторов литейный цех может значительно уменьшить количество твердых кромок.Уолц [25] указывает, что литейный цех во время проверки может проверить отсутствие острых кромок с помощью довольно простой проверки файла и, таким образом, избежать повреждения дорогостоящего инструмента. При надлежащем контроле качества и процедурах проверки количество твердых и замороженных кромок и выступов должно быть незначительным.

Внезапный отказ фрезы не всегда был результатом обнаружения крапчатого или охлажденного железа. Исследование выхода из строя большой фрезы с торцевыми зубьями со вставленными зубьями показало, что причиной разрушения был тяжелый обезуглероженный слой феррита.Отливки были отожжены до низкого уровня твердости, максимум 121 BHN, и при этом был получен толстый слой феррита, лишенный графита. Этот материал был скорее очень твердым, чем твердым, но он остановил фрезу, что привело к скалыванию твердосплавных зубьев.

Поскольку на такой обезуглероженной поверхности нет хлопьев графита, блестящая и яркая поверхность создаст впечатление твердости. Неадекватная очистка отливки или наличие пригоревшего в песке может вызвать преждевременный выход инструмента из строя.Златин [26] сообщил, что при возникновении такого состояния может потребоваться снизить скорость обработки до половины от скорости обработки, используемой для последующих резаний, если необходимо получить удовлетворительную стойкость инструмента.

Дефект обработанной поверхности, который иногда встречается в отверстиях цилиндров, направляющих и направляющих станков, а также на других поверхностях, требующих обработки с низким среднеквадратичным значением, называется ямчатой ​​или открытой поверхностью. Чугун со слишком высоким содержанием углерода для рассматриваемой секции и который обычно имеет длинные чешуйки графита, может привести к вырыванию частиц железа во время черновой обработки, что приведет к недостаточному запасу материала для чистовой обработки.Лэмб [27] утверждает, что минимум 0,010 дюйма следует оставить для чистового пропила, если требуется гладкая поверхность. Если чешуйки графита слишком большие, возникнут трудности с обрывом резьбы при нарезании резьбы и могут возникнуть «прорывы» на краях отливок, таких как отверстия в корпусах гидрораспределителей золотникового типа. Хотя слишком высокое содержание углерода может привести к такому типу дефектов поверхности, затупившиеся инструменты и слишком тяжелые пропилы перед чистовой резкой или хонингованием вызовут аналогичный дефект.Филд и Калес [28] обсуждают факторы, которые влияют на качество обработанной поверхности, и подчеркивают важность острых режущих инструментов.

В результате требований все более жестких допусков для обработанного литья, проблемы с сохранением размеров становятся все более частыми. Некоторые из них могут возникать из-за остаточных напряжений в отливке, некоторые из-за изменений твердости и количества удаляемой готовой заготовки, а другие из-за недостатков в операции механической обработки. Всякий раз, когда встречаются некруглые отверстия и трудности с поддержанием плоскостности обработанных деталей, предполагается, что причиной являются остаточные напряжения в отливке.В зависимости от конструкции определение направления и уровня остаточных напряжений в отливке может быть сложным и обычно требует разрушения отливки. Для простых цилиндрических деталей наличие остаточных напряжений иногда можно обнаружить, просто выпилив в отливке пропилы и измерив изменение ширины пропила. Для более сложных отливок или более точного измерения остаточных напряжений необходимо прибегать к использованию тензорезисторов СР-4. Как правило, требуется метод проб и ошибок для правильного расположения манометров на отливке.Хотя оценка остаточного напряжения отливки после окончательной механической обработки может показать, что такие напряжения ответственны за деформацию, из этого не обязательно следует, что эти напряжения были в исходной отливке. Сильные напряжения могут быть вызваны различными операциями механической обработки. Использование слишком твердого круга при плоском шлифовании может вызвать поверхностные напряжения.

Помимо внутренних напряжений, остаточных или возникающих в процессе обработки, трудности с поддержанием критических размеров могут возникать по другим причинам.Если отливка подвергается давлению зажима, которое искажает отливку в зажимном приспособлении во время обработки, могут возникнуть трудности с удерживающими размерами. Поскольку модуль упругости серого чугуна с пределом прочности на разрыв 30 000 фунтов на квадратный дюйм примерно вдвое меньше, чем у стали, то же давление зажима на часть той же толщины стенки вдвое увеличивает деформацию отливки из серого чугуна по сравнению со сталью.

Если обработка выполняется без СОЖ, отливка будет нагреваться во время обработки.Корпус подшипника с отверстием диаметром 2-1 / 2 дюйма и стенкой 3/8 дюйма будет расширяться примерно на 0,0005 дюйма при повышении температуры на 25 ° F, было обнаружено, что изменение на 1/32 дюйма. в диаметре расточки отливки с нормальным 3/32 дюйма. Удаление припуска приведет к изменению температуры отливки на 25 ° F. Если настройка инструмента основана на измерениях отливки на выходе из токарного станка, окончательный диаметр отверстия при комнатной температуре будет изменяться в диапазоне 0,0005 дюйма.

Несмотря на различия в жесткости станков, всегда наблюдается некоторый прогиб.Для той же отливки корпуса подшипника, упомянутой выше, было обнаружено, что вариации твердости по Бринеллю влияют на диаметр чистового отверстия. Ранее механический цех классифицировал готовые отверстия на три размерных ряда. Считалось, что эту операцию калибровки можно исключить, снизив допуски на обработку до «0,00025 дюйма на отверстии диаметром от 2,5 до 3,0 дюймов. Отливки обрабатывались всухую на одношпиндельном токарном автомате. Были сделаны два пропила, и черновой и чистовой инструменты были установлены тандемом на одном держателе.Оператора попросили настроить машину на получение правильного размера и запретили изменять настройку независимо от диаметра отверстия. И оператор, и инспектор сгруппировали отливки по диаметрам отверстий: меньший, в пределах допустимого и превышающий. Образцы из трех групп были подвергнуты интенсивному исследованию, и одним из факторов оказалась твердость, как показано на рис. 7.

Если относительно тонкостенные отливки не отцентрированы должным образом в приспособлении для механической обработки, с одной стороны будет снято больше заготовки, чем с другой, и можно ожидать деформации отверстия.

Будущее серого чугуна

Свойства отливок из серого чугуна почти в такой же степени зависят от литейной практики, как и от металлургии материала. За последние 10 лет был достигнут большой прогресс в направлении лучшего контроля размеров отливок, и появилась тенденция к более тонким профилям. Эта тенденция будет продолжаться, и введение новых модификаторов с небольшими количествами таких элементов, как церий, кальций, барий и стронций, оказалось эффективным для получения желаемых свойств в более легких секциях.Де Си [29] описал поведение кислорода в железе и его связь с практикой инокуляции.

Разработка и широкое использование процедуры для определения значения углеродного эквивалента расплавленного чугуна в плавильной печи описана Редшоу и Пейном [30] и Кашем [31]. Этот тест позволяет литейщику контролировать состав чугуна в более узких пределах и, таким образом, обеспечивает более однородные свойства отливок.

Добавление небольшого количества олова способствовало улучшению свойств серого чугуна в более тяжелых частях без создания проблем с твердостью в более легких частях.

Хотя твердость по Бринеллю по-прежнему широко используется и является полезным тестом для оценки прочности серого чугуна, Уолтер [32] описал метод, включающий измерения резонансной частоты для прогнозирования технических свойств серого чугуна. Абар и др. [33] описали результаты, полученные в результате аналогичного теста. Картер [34] сообщил об использовании вихретокового тестера в качестве инструмента быстрой проверки для прогнозирования свойств отливок из серого чугуна.

Барто и др. [35] описали результаты литья под давлением чугуна из серого чугуна, который должен иметь специализированные применения.Экспериментальные работы показали, что определенные виды обработки поверхности форм позволяют отливать более тонкие секции, чем считалось возможным ранее.

Сложная металлургия серого чугуна и влияние довольно малых количеств второстепенных элементов в железе на характеристики затвердевания серого чугуна привлекли внимание ряда металлургов. Моррог [36] обсуждал необходимость лучшего понимания металлургии серого чугуна. Бейтс и Уоллес [37] показали влияние небольших количеств микроэлементов в сером чугуне и исследовали способы минимизации нежелательных эффектов этих элементов.

Существует необходимость в разработке материалов форм или обработок поверхности форм для исключения или минимизации дробеструйной и пескоструйной обработки, которая является дорогостоящей и может создавать остаточные напряжения в отливках. Состояние ухудшается по мере того, как детали отливки становятся тоньше.

Улучшенные свойства, полученные с использованием высокочистого сырья при производстве серого чугуна, должны стимулировать дальнейшие исследования, особенно в отношении получения большей прочности. Существует потребность в марке чугуна между обычным серым чугуном и чугуном с шаровидным графитом, при условии, что его можно производить с той же легкостью, что и серый чугун.Крупные инвестиции в производство серого чугуна в течение последних нескольких лет указывают на то, что серый чугун еще какое-то время будет считаться ценным инженерным материалом.

Артикул:

  • [1] Маккензи. J. T., «Серый чугун-сталь плюс графит», Foundry, Vol. 72, No.
    8, Aug. 1944, pp. 86-88, 154; № 9, сентябрь 1944 г., стр. 70-72; № 10, октябрь 1944 г., стр. 86–88.
  • [2] Бойлс, Альфред, Структура чугуна, Американское общество металлов, Парк металлов.ОН, 1947.
  • [3] Справочник по отливкам из серого чугуна, Общество основателей серого и высокопрочного чугуна, Кливленд, Огайо, 1958.
  • [4] ASM Metals Handbook, 8-е изд., Vol. Я. Американское общество металлов, Парк Металлов, Огайо, 1961, стр. 349-365.
  • [5] Ангус Х. Т., Физические и технические свойства чугуна, Британская ассоциация исследований чугуна, Бирмингем, Англия. 1960.
  • [6] Справочник по литым металлам. Американское общество литейщиков.Дес-Плейнс, Иллинойс, 1957.
  • [7] Типичные микроструктуры литых металлов. 2-е изд. Институт британских литейщиков, Лондон, 1966.
  • [8] Визер П. Ф., Бейтс. К. Э. и Уоллес. Дж. Ф., «Механизм образования графита в сплавах железо-кремний-углерод» Сообщество основателей податливых материалов, Кливленд, Огайо, 1967.
  • [9] Редер, Дж. Э., «Критический диапазон температур в чугунах», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol. 73, 1965.С. 473-487.
  • [10] Collaud, A. and Thieme. Дж. К., «Прочность чугуна с чешуйчатым графитом как показатель качества и новые методы повышения ударной вязкости»
  • [11] Дэвис. J. A., Krause, D. E., Lownie, H. W., Jr., «Олово как сплав в сером чугуне», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol. 65, 1957, стр. 592-597.
  • [12] Тач. А. Дж. И Кейдж, Р. М., «Легирование олова ускоряет производство блоков цилиндров из серого чугуна.Журнал Общества автомобильных инженеров, Vol. 73. № 1, январь 1965 г., стр. 66–69.
  • [13] Сиссенер, Джон и Эриксон, Джон, «Влияние титана, восстановленного из оксида титана, содержащего шлаки, на механические свойства чугуна», Труды, 34-й Международный конгресс литейщиков; Бумага № 1, Editions Techniques des Industries de la Fonderie, Париж, 1967.
  • [14] Морро, Х., «Состояние металлургии чугуна», Журнал Института чугуна и стали, январь.1968, стр. 1-10.
  • [15] Бойлс, Альфред. «Интервал перлита в сером чугуне», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol. 48, 1940, стр. 531-573.
  • [16] Фрай, Г. Р., «Процесс изготовления постоянной формы применительно к производству отливок из серого чугуна», Modern Castings, Vol. 54, № 4, октябрь 1968 г., стр. 52–55.
  • [17] Кейн, Дж. Б., Дизайн отливок из черных металлов. Американское общество литейщиков, Дес-Плейнс, Иллинойс, 1963.
  • [18] Практическое руководство по проектированию отливок из серого чугуна для инженерных целей, Совет ассоциаций металлургических заводов, Лондон, 1960.
  • [19] Справочник по проектированию отливок, Американское общество металлов, Металлс Парк, Огайо, 1962.
  • [20] Гротто, Л. А., «Разработка отливок двигателя с помощью экспериментального анализа напряжений», Сделки, Американское общество литейщиков, Vol. 69, 1961, стр. 636-645.
  • [21] Маккензи, Дж. Т., «Твердость по Бринеллю серого чугуна — ее связь с другими свойствами», Литейное производство, Vol. 74, № 10, октябрь 1946 г., стр. 88-93; С. 191-194.
  • [22] Справочник по металлам ASM, 8-е изд., Vol. 2, Американское общество металлов, Металл Парк Огайо, 1964. стр. 203-213.
  • [23] ASM Metals Handbook, 8-е изд., Vol. 3, Американское общество металлов, Парк Металлов, Огайо. 1967.
  • [24] Справочник данных по обработке, Metcut Research Associates, Inc., Цинциннати, Огайо, 1966.
  • [25] Уолц В., «Современные технические решения создают проблемы для литейной промышленности, производящей литье металлов», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol. 72, 1964, стр.914-922.
  • [26] Златин, Норман, «Обрабатываемость нелегированного и легированного серого чугуна», «Серый и ковкий чугун», март 1965 г., стр. 5-14.
  • [27] Лэмб, А. Д., «Материальные и технические факторы при обработке отливок из чугуна, Новости из серого и высокопрочного чугуна», часть I, апрель 1967 г., стр. 5-13; Часть II, май 1967 г., стр. 11-20.
  • [28] Филд, М. и Калес, Дж. Ф., «Факторы, влияющие на механическую обработку серого чугуна, серого и высокопрочного чугуна. Новости», апрель 1966 г.С. 5-23.
  • [29] Де Си А., «Кислород. Оксиды. Перегрев и зарождение графита в чугуне », Транзакции, Американское общество литейщиков. Vol. 75. 1967. pp. 161–172.
  • [30] Редшоу А.А., Пейн К.А. и Хоскинс. J. A., «Контроль серого чугуна с помощью методов кривой охлаждения, транзакции. Американское общество литейщиков, Vol. 70. 1962, стр. 89–96.
  • [31] Каш, Ф. Э., «Углеродный эквивалент кривых охлаждения — быстрое и практическое испытание», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol.71, 1963. С. 266-274.
  • [32] Уолтер Г. Х., «Корреляция характеристик структуры и измерений резонансной частоты с инженерными свойствами серого чугуна», Публикация 650519, Общество инженеров автомобильной промышленности, 1965.
  • [33] Абар, Дж. У., Челлитти, Р. А. и Спенглер, А. Ф., «Использование акустики для прогнозирования механических свойств серого чугуна», Сделки, Американское общество литейщиков, Vol.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *