Физические свойства чугун: Свойства чугуна

Чугун свойства физические — Справочник химика 21

    Углерод присутствует в сплавах железа в трех формах связанный в твердом растворе (феррите), в карбидах и в виде графита Определение содержания различных видов углерода в сталях и чугунах основано на их различных физических и химических свойствах и их реакциях в растворах электролитов. [c.29]

    Сплавы железа. Едва ли Е е самыми распространенными материалами в технике были и остаются чугун и различные стали. Те и другие являются соединениями железа углерода (исключая специальные стали) Различное содержание углерода заметно влияет на физические свойства указанных сплавов. Мягкая сталь содержит н выше 0,3% углерода. Ее отличительная особенность — высокая плас- [c.112]

    Сплавы железа. Едва ли не самыми распространенными материалами в технике были и остаются чугун и различные стали. Те и другие являются соединениями железа и углерода (исключая специальные стали). Различное содержание углерода заметно влияет на физические свойства указанных сплавов. Мягкая сталь содержит не выше 0,3% углерода. Ее отличительная особенность — высокая пластичность. Например, из мягкой стали изготовляют гвозди. Твердая сталь содержит от [c.134]

    Физические свойства высокохромистого чугуна [c.139]

    III). Гидроксиды железа (II) и (III). Их свойства. Комплексные соединения железа. Химические реакции, лежащие в основе получения чугуна и стали. Роль железа и его сплавов в технике. Хром, электронная формула, степени окисления. Получение, физические и химические свойства хрома. Оксиды хрома (II) и (III). Гидроксиды хрома (II) и (III). Их свойства. Оксид хрома (VI). Хромовая и дихромовая кислоты. Дихромат калия как окислитель. Марганец, злектронная формула, степени окисления. Получение, физические и химические свойства марганца. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений марганца. Оксиды марганца (II) и 

[c. 9]

    Чугуны. При увеличении содержания углерода в железных сплавах до 2,8—3,7% получают чугуны, значительно отличающиеся по свойствам от сталей. Стоимость чугунов намного ниже стоимости сталей. Основные физические свойства чугунов  

[c.21]

    Как же будет обстоять дело с металлами как конструкционным материалом Не заменят ли их искусственные полимерные и другие неметаллические материалы, не подверженные коррозии, как об этом иногда говорят в последнее время Нет, этого не произойдет. Железо, сталь, чугун, алюминий, медь, титан и другие металлы и сплавы, служащие сейчас основными конструкционными материалами, несомненно, сохранят эту роль на многие годы. Могучие их соперники — пластические массы, полимеры, модифицированная древесина, стекло, керамика, бетон и другие известные и вновь появляющиеся материалы, не вытеснят металлы. Каждому новому конструкционному материалу с полезным набором физических и физико-химических свойств найдется место в народном хозяйстве и развитии техники будущего.

Металлы и их многочисленные сплавы, благодаря своим ценным свойствам — высокой прочности и одновременно пластичности, высокой тепло- и электропровод- [c.7]

    Каменноугольный кокс применяется для выплавки чугуна, в цветной металлургии, для литейного дела, для получения газа в газогенераторах и для других целей. В зависимости от своего назначения кокс должен удовлетворять определенным требованиям по своему составу и физическим свойствам.  [c.13]

    Высокопрочный чугун обычно получали, модифицируя его магнием. Физический смысл этой добавки станет ясным, если вспомнить, что в чугуне 2—4,5% углерода в виде чешуйчатого графита, который и придает чугуну главный его технический недостаток — хрупкость. Добавка магния заставляет графит перейти в более равномерно распределяющуюся в металле шаровидную или глобулярную форму. В результате значительно улучшается структура, а с ней и механические свойства чугуна. Однако легирование чугуна магнием требует дополнительных затрат реакция идет очень бурно, расплавленный металл брызжет во все стороны, в связи с чем приходилось сооружать для этого процесса специальные камеры. 

[c.77]

    Для знакомства с физическими свойствами железа и его сплавов учащимся раздают полоски кровельного железа, иглы, лезвия безопасной бритвы, кусочки чугуна от испорченной посуды или каких-либо других изделий. [c.278]

    Механические и физические свойства отливок из серого чугуна и влияние состава чугуна и его структуры на химическую стойкость в серной кислоте приведены на стр. 117. [c.191]

    Термин шлак применяют как название отходов,. получаемых при плавке чугуна и различных металлов и при сжигании минерального топлива. В зависимости от происхождения шлаки делят ка две большие группы металлургические и топливные, различающиеся химическим и минералогическим составами, кристаллической структурой, вследствие чего их химические, физические и, следовательно, технические свойства оказываются весьма различными.

 [c.430]

    Нанесение на металл покрытия в ванне расплавленного металла — это самый старый и самый дешевый метод нанесения защитных покрытий. Ему сопутствует одно принципиальное ограничение — наносимый в качестве покрытия металл или сплав должен иметь сравнительно низкую температуру плавления, при которой металл-основа еще не меняет, своих физических свойств. Этот метод используется для нанесения покрытий из олова, цинка, свинца и алюминия на сталь (реже — на чугун) и на медь. 

[c.195]

    Хотя эти элементы входят в состав чугуна в сравнительно небольших количествах, они имеют очень большое значение и определяют его физические и химические свойства и пригодность к эмалированию. [c.270]

    Основные физические свойства серого чугуна [46, 50, 51] [c.152]

    Добавки лития способствуют графитизации, повышают жидкотекучесть, увеличивают удельный вес (более здоровый и плотный металл), повышают твердость, сопротивление изгибу и сжатию и ряд других физических и механических свойств.

Литий действует подобно магнию, но одинаковый эффект достигается при меньших добавках кроме того, нет необходимости вводить литий в виде сплавов с никелем или медью. В одной из работ рекомендуется вводить в чугун 0,01% лития иО,04% магния. О промышленном применении сведений нет, по-видимому, оно еще практически не осуществляется [c.27]

    Алюминий… Совокупность ценных физических, химических и механических свойств определяет широкое его применение практически во всех отраслях техники, как в чистом виде, так и, особенно, в сплавах с другими металлами. Алюминиевые сплавы прочно держат второе место, уступая только стали и чугуну. По темпам же роста производство алюминия существенно опережает выпуск многих металлов, в том числе и стали, чугуна, меди, свинца, цинка, не говоря уже о многих других. Эти темпы наглядно иллюстрируют краткие анкетные данные более чем за полтора века. 

[c.119]

    Безопасность работы с пистолетом в большой степени зависит от физических свойств материала, в который забивают дюбель. Так, запрещается забивать дюбель в чугун и керамические материалы, обладающие повышенной хрупкостью и дающие большое количество осколков, а также в легко пробиваемые строительные материалы (пластмасса, дерево, сухая штукатурка и др.). Не разрешается также забивать дюбель в твердые породы камней и бетон с гравием крупностью свыше 40 жл , так как это может вызвать деформацию и рикошет дюбеля. 

[c.121]

    Требуемые материал корпусных деталей (серый и ковкий чугун, углеродистая и коррозионностойкая сталь) и материал уплотнительных колец выбираются с учетом физических и коррозионных свойств среды, рабочего давления и рабочей температуры среды. Наиболее часто используется фланцевое соединение предохранительного клапана с емкостью, сосудом или трубопроводом, но в некоторых случаях применяется и резьбовое (малые размеры) или соединение сваркой. 

[c.214]

    Помимо этих основных групп нержавеющих сплавов известно большое количество марок сталей и чугунов, легированных молибденом, медью, ванадием, вольфрамом, алюминием, кремнием и другими элементами, обладающих в зависимости от состава и метода обработки разнообразными физическими, технологическими и механическими свойствами.  [c.112]

    При изготовлении деталей теплообменных аппаратов для вязких жидкостей применяются углеродистые и легированные стали, чугуны, цветные металлы и сплавы, сплавы на основе никеля и титана, неметаллические материалы. Для целей расчета в табл. 13 приведены физические свойства ряда металлов и сплавов. 

[c.57]

    Классификация эта является естественной, так как определяется свойствами различных аллотропных модификаций твердого железа. При нормальных условиях существует а-железо, имеющее кристаллическую решетку в форме объемноцентрированного куба (рис. 60). При 768° С железо теряет магнитные свойства и переходит в немагнитное (Э-железо) без изменения кристаллического строения, а при 910° С образуется новая его модификация — -железо, которое аналогично -железу немагнитно, но имеет кристаллическую решетку гра-нецентрированного куба. Наконец, при 1400° С происходит дальнейшее превращение -железа в 3-железо. Кристаллическая решетка 8-железа — объемноцентрированный куб, и по физическим свойствам оно аналогично а-железу. При переходе а-железа в -железо растворимость в нем углерода сильно возрастает. Так, максимальная при 723° С растворимость углерода в -железе составляет не более 0,04%. Такой раствор, содержащий еще немного кремния, серы и фосфора, называется ферритом, он обладает сравнительно небольшой механической прочностью и малой твердостью, но значительной пластичностью, и он магнитен. Растворимость же в -железе достигает 0,83% при 720° С и до 2% при 1130° С, этим и определяется граница между сталями и чугунами (белыми). Такой раствор [c.166]

    Углерод в различных некристаллических формах является основным элементом химических, физических и биологических явлений и процессов. Поэтому понятен более вековой интерес к углеродсодержащим шунгитовым породам (шунгитам) Карелии, знаменитым высоким содержание аморфного углерода (по оценкам до 25х 10 тонн). Шунгиты обладают набором физикомеханических и физико-химических свойств, позволивших отнести их к перспективному углеродному сырью. Показана возможность их использования в процессах водоподготовки и водоочистки, в качестве катализатора в кислотных и кислотно-основных реакциях, многофункхщонального наполнителя полимерных композиционных материалов, в процессах выплавки кремнистых чугунов и получения карбида кремния. [c.174]

    Наиболее широкое распространение в качестве материалов для химической аппаратуры получили стали и чугуны. Они обладают высокой механической г[рочностью, хорошими физическими свойствами (высокая теплопроводность, малая теплоемкость идр.), вполне доступны и достаточно дешевы. [c.80]

    Нелегированная углеродистая сталь — важнейший конструкционный материал, уже длительное время широко используемый в морских условиях. В последнее время более широкое применение находят низколегированные стали, обладающие повышенной прочностью. В некоторых специальных случаях применяют также другие материалы иа основе лтехнически чистое железо. Выбор сталей в качестве материала для морских конструкций обусловлен такими факторами, как доступность, низкая стоимость, хорошая обрабатываемость, опыт ироектирования, физические и механические свойства.  [c.28]

    Сложная и громоздкая конструкция тарельчатого абсорбера. Абсорбер изготовляют из многих различающихся физическими свойствами материалов, таких как сталь обычная (корпус аппарата), свинец и кислотоупорная плитка (футеровка), чугун (подставки под тарелки), прессованный графит — игурит (тарелки), легированная сталь (охлаждающие элементы) и др. Охлаждающие элементы труднодоступны для осмотра. Все это осложняет эксплуатацию аппарата, приводит к частым его остановкам и ремонтам. [c.411]

    Наилучшее сочетание механических, коррозионных и литейных свойств имеет чугун, содержаш,ий 16% кремния, около 0,7% углерода и 0,3% марганца. Физические свойства высококремнистого чугуна (феррЪсилида) следующ,ие [88, 118]  [c.62]

    Кремнемолибденовый чугун С15М4 (антихлор) стоек при всех температурах в соляной кислоте любой концентрации (табл. 28). Физические свойства этого чугуна следующие  [c.62]

    Аустенитный никель-медистый чугун (нирезист) марки ЧН15Д7Х2 и никелевый чугун (никросилал) находят широкое применение (табл. 29). Физические свойства этого чугуна следующие  [c.62]

    В химическом машиностроении применяются высокохромистые чугуны марок Х28Л и Х34Л (табл. 30). Физические свойства этого чугуна следующие  [c.64]

    Насос, изготовленный из чугуна с содержанием 14,5—16% ферросилиция 0-Х653Н6, применяют для перекачивания, смесей и азотной кислоты разной концентрации. Проточная часть кремниевых насосов аналогична насосам из хромоникелевой стали. Физические свойства литья из ферросилиция обусловливают применение кожуха из серого чугуна вместо обычных резьбовы е соединений, например, на фланцах, применяют шлицевые соеди- нения. Для разгрузки сальника одноступенчатые насосы обычнй имеют разгрузочное колесо закрытого типа с длинными и корот- кими лопастями (число лопастей 12). [c.221]

    Отбел — твердые места в отливках, характеризующиеся светлой лучистой поверхностью излома, обусловленной соде ржа-нием структурно-свободного цементита. Отбел образуется при заливке металла для тонкостенных изделий во влажную форму, а также в случае применения при шихтовке ржавленного чугунного лома или перегорелых колосников. Очень часто отбеленные йеста получаются от чрезмерного увлажнения отдельных мест формы. Поскольку эти отбеленные места имеют другую структуру, чем вся остальная поверхность отливки, они обладают и другими физическими и механическими свойствами и, в частно-]сги, другим коэфициентом теплового расширения. Это и является причиной растрескивания изделий при обжиге. Примером таких трещин служат и накрайники. Появлению отбела способствует повышенное содержание серы и марганца в чугуне при недостаточном содержании кремния. Если отбеленные места имеют очень небольшие размеры и рассеяны по всей отливке в виде мелких пятен, то во время обжига происходит разложение цементита на феррит и чрезвычайно активный углерод отжига. Вследствие этого в эмали образуются пузырьки и поры. Довольно часто эти отбеленные места находятся на поверхности изделий в виде очень тонкой Пленки, которая является причиной пористости эмали. Изделия, имеющие такой дефект, подлежат обжигу вчерне до эмалирования с последующей очисткой песком. [c.280]

    Чугуном называют сплавы железа с углеродом, содержащие свыше 2% углерода. Кроме углерода и железа, в сплаве присутствуют нримееи кремний, марганец, фосфор, сера и др. Эти примеси находятся в разных количествах и оказывают существенное влияние на формирование структуры сплава, а следовательно, и механические, физические и другие свойства чугуна. Количество этих примесей нри переплавке чугуна для изготовления отливок можно регулировать и, таким образом, получать нужные химический состав, структуру и свойства. Важнейшие компоненты чугуна, при помощи которых регулируется формирование структурных составляющих чугуна, — углерод и кремний. Количественное их соотношение определяет количество графита и характер основной (металлической) массы. Примеси марганца, фосфора и серы в тех пределах, в которых они находятся в обычном углеродистом чугуне, не вносят существенных изменений в структуру и фазовые превращения чугуна [45].  [c.137]

    ГОСТ 2176-57 предусматривает две марки высокохромистого чугуна Х28Л и Х34Л. Химический состав и механические свойства чугуна этих марок приведены в табл. 104. Физические свойства высокохромистого чугуна приведены в табл. 105. [c.162]

    Физические свойства чугунов характеризуются следующими данными удельный вес 7,0—7,4 кг1дм . Для расчетов веса принимается у = 7,25 кг/дм . Температура плавления = 1250 — 1280° С. Теплоемкость с = 0,13 кал1кг° С, теплопроводность Я, = 22 -г—Ч-28 ккал1м°С час, коэффициент линейного расширения а=11 х 10 , удельное электрическое сопротивление р = 0,6 ом-мм 1м. [c.21]

    Наибольшее применение Ж. находит в виде углеродистых и легированных другими элементами сталей и сплавов и специальных марок чугунов. Углеродистыми сталями наз. все сплавы Ж. с углеродом, содержащие до 2% С сплавы с более высоким содержанием углерода относятся к чугунам. В зависимости от назначения и областей применения различают 1) к о н-струкц ионные стали — применяемые для строительства зданий, мостов, судов, вагонов, разных сооружений и машин 2) инструментальные стали — для изготовления различных инструментов. Эта группа сталей делится на углеродистые и легированные инструментальные стали, быстрорежущие стали и др. 3) стали с особыми физическими свойствами — а) нержавеющие, коррозионностойкие, б) жаростойкие и жаропрочные, в) электротехнические (магнитные, стали с высокой электропроводностью и с высоким электросопротивлением), г) стали с особыми физич. свойствами, напр, малым тепловым расширением и др. Все эти группы сталей по назначению находят широкое нрименение в самых разнообразных отраслях народного хозяйства и новых областях техники (см. Железа сплавы). [c.24]

    Вопросы и задачи. 1. Рассказать о железе а) место в периодическоп системе, б) заряд ядра атома и послойное распределение электронов, в) атомная масса, г) проявляемая валентность. 2. Что известно о распространении железа в природе и о его биологическом значении 3. Как получают чистое железо 4. Какие у железа свойства а) физические, б) химические 5. Какие соединения железа называют а) закисными, б) окисными Привести примеры. 6. Что такое а) чугун, б) сталь, в) ковкое железо 7. Рассказать подробно о доменном производстве а) устройство и работа домны, б) химизм доменной плавки, в) чугуны белый и серый, г) шлак. 8. В чем состоит различие чугуна и стали 9. Рассказать о производстве стали по способу а) Бессемера, [c.230]

    Металлы и их сплавы имеют большое значение в современной технике . Ценные физические и химические свойства, высокая механическая прочность, способность поддаваться разнообразной обработке и значительные природные рессурсы делают их наиболее распространенным материалом для постройки машин, аппаратов и инженерных сооружений. Промышленность, транспорт, сельское хозяйство и другие отрасли народного хозяйства потребляют ежегодно миллионы тонн металлов. В химическом машиностроении применяют специальные чугуны и сталь, свинец, сплавы цветных металлов и др., так как эти металлы способны противостоять воздействию кислот, щелочей и различных газов часто при высоких давлениях и резких колебаниях температур.  [c.427]

---

Основные свойства и области применения серого чугуна

Основные свойства и области применения серого чугуна

В основу стандартизации серого чугуна заложен принцип регламентирования минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении (_В). В соответствии с этим принципом обозначение марки чугуна содержит минимально допустимое значение _В определенного в стандартной пробной литой заготовке. Механические свойства серого чугуна регламентируются ГОСТ 1412-85 и приведены в табл.1.2. Необходимо учитывать, что порядок подготовки и проведения механических испытаний серого и других чугунов отличаются от методов испытания стали. Например, для чугунных отливок контроль свойств проводят по ГОСТ 27208-87 «Отливки из чугуна. Методы механических испытаний», а способы получения заготовок для образцов из каждого чугуна регламентированы соответствующим стандартом (для серого – ГОСТ 24648 –81).

Таблица 1.2 — Механические свойства и рекомендуемые составы серого чугуна (ГОСТ 1412-85)

K большинству чугунных отливок в силу особенностей их эксплуатации часто предъявляются различные условия, включающие другие (не предусмотренные ГОСТ 1412-85) требования по механическим свойствам, а также по физическим и теплофизическим показателям. На практике достаточно часто удается проследить связь между определенной группой физико-механических и теплофизических свойств чугуна и эксплуатационными показателями конкретного изделия. Наиболее часто встречающиеся показатели механических свойств серого чугуна, часть из которых не регламентируется ГОСТ 1412-85, приведены в табл.1.3-1.5.

Большое влияние на механические свойства чугуна имеет скорость охлаждения металла, а, следовательно, и толщина стенок отливок. В этом случае при оценке реальной прочности отливок рекомендуется изготавливать различного рода тестовые заготовки, которые соответствуют толщине отливок, и из них вырезать образцы для испытаний. Определенные представления о влиянии толщины стенки отливки на прочность и твердость чугуна можно получить, воспользовавшись данными табл.1.6.

Таблица 1.3 – Механические свойства серого чугуна при растяжении и изгибе

Основные показатели, характеризующие физические свойства чугуна (плотность, удельная теплоемкость, теплопроводность и коэффициент линейного расширения), приведены в табл.1.7 в соответствии с приложением № 2 ГОСТ 1412-85. Данные такого рода имеются также в стандартах других стран, например, Британский стандарт BS 1452 1977.

Модуль упругости чугуна зависит от размеров графитных пластин и уменьшается с увеличением их размера. Более высокий уровень пластичности серый чугун с пластинчатым графитом показывает при сжатии. Например, осадка серого чугуна в холодном состоянии при сжатии может составлять 20 – 40 %. При растяжении пластичность, как видно из табл. 1.3, не достигает и 1 % удлинения.

Таблица 1.4 – Механические свойства серого чугуна при сжатии

Таблица 1. 5 – Механические свойства серого чугуна при кручении

Обобщая имеющиеся в литературе данные, необходимо заметить, что плотность чугуна тем выше, чем ниже содержания в нем углерода и кремния. Коэффициенты теплового расширения и удельной теплоемкости зависят не столько от химического состава чугуна, сколько от его структуры. При этом легирующие элементы слабо влияют на эти коэффициенты. Исключение составляет только медь. Теплопроводность чугуна, связанная с теплопроводностью структурных составляющих, оказывается наибольшей при максимальном содержании графита.

Таблица 1.6 — Зависимость прочности (В) и твердости (НВ) серого чугуна от толщины стенок отливок

Таблица 1.7 – Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом (ГОСТ 1412-85)

Как конструкционный материал серый чугун используются для широкого спектра изделий практически во всех отраслях машиностроительного комплекса. К числу наиболее крупных потребителей чугунного литья следует отнести автомобилестроение, станкостроение, тяжелое и металлургическое машиностроение, санитарно-техническую промышленность и пр.

В конструкции автомобилей и тракторов масса литых деталей из серого чугуна, например, составляет 15-25% от общей массы. Преимущественное применение серого чугуна обусловлено тем фактом, что в нем сочетаются высокая износостойкость и противозадирные свойства при трении с ограниченной смазкой, демпфирующая способность. Основная номенклатура изделий — это блоки, головки и гильзы цилиндров, крышки коренных подшипников двигателей, тормозные диски и диски сцепления, тормозные барабаны и другие детали, для которых серый чугун яв-ляется оптимально технологичным и экономичным конструкционным материалом.

Блоки цилиндров карбюраторных и дизельных двигателей изготавливают из низколегированных чугунов марки СЧ20, СЧ25, которые обеспечивают в стенках отливок толщиной 15-25 мм _В =200-250 Н/мм², а в более тонких стенках до 270 Н/мм². Такого же типа чугуны обычно применяют для головок цилиндров дизельных двигателей и гильз цилиндров карбюраторных и дизельных двигателей. Основными требованиями к чугуну для гильз являются: перлитная структура матрицы (не более 5% феррита), графит среднепластинчатый неориентированный, твердость в пределах 200-250 НВ. В конструкции автомобильных дизельных, карбюраторных, а также тракторных двигателей широко применяют гильзы цилиндров из специальных легированных чугунов, чаще всего — фосфористые.

Для блоков и головок цилиндров тяжело нагруженных дизельных двигателей (автомобильных и судовых) применяют специальные легированные чугуны, а для головок цилиндров — высокоуглеродистые (более 3,5% С) легированные термостойкие чугуны. Эти требования выполняются при использовании для отливки гильз низколегированных чугунов, химический состав которых выбирают с учетом технологии формы, метода плавки, сечения отливки.

Чугунные распределительные валы дизельных и карбюраторных двигателей (легированные чугуны марки СЧ 25 и СЧ 30) имеют высокую износостойкость и широко применяются в автомобилестроении. Легирование молибденом, хромом, никелем обеспечивает хорошую закаливаемость и прокаливаемость чугуна, и заданную глубину отбеленного слоя (в отбеленных кулачках). Высокая твердость и износостойкость кулачков достигаются либо за счет поверхностной закалки чугуна, в структуре которого (в носике кулачков) имеются игольчатые карбиды, либо за счет поверхностного отбела чугуна в кулачках при кристаллизации в контакте с холодильником. Отбеленные кулачки предпочтительны в тяжелых условиях работы.

Тормозные диски, барабаны и нажимные диски сцепления, работающие в условиях сухого трения с высокими скоростями скольжения должны обеспечивать в паре с фрикционной пластмассой стабильный коэффициент трения и износостойкость. При многократных циклах торможения, во время которых в контакте фрикционной пары выделяется тепло, а затем быстро отводится, на поверхности чугунной детали образуются термические трещины, снижающие прочность. Для тормозных барабанов и дисков средней нагруженности чаще всего применяют серый чугун марки СЧ20 или СЧ25. В условиях высокой нагруженности деталей, когда на поверхности трения образуются термические трещины, применяют специальные высокоуглеродистые термостойкие чугуны с повышенным уровнем легирования. Для наиболее тяжелых условий работы рекомендуется использовать перлитные чугуны с вермикулярным графитом.

Маховики в процессе работы вращаются с частотой порядка 2500-8000 об/мин. Соответственно, в них возникают большие растягивающие напряжения, а поверхность маховика периодически трется о сопряженную рабочую поверхность. Трение с большими скоростями приводит к выделению тепла на поверхности трения, образованию усталостных термических трещин, снижающих прочность маховика. Требования повышенной прочности с учетом большой массы маховиков и толщины сечения обусловили применение для их изготовления серых чугунов марки СЧ25, СЧ30, СЧ35 (чем больше сечение отливки, тем выше марка). Выбранная марка чугуна должна обеспечивать получение в теле отливки прочности не ниже 200-250 Н/мм². Если прочность чугуна СЧ 35 недостаточна для обеспечения условий работы маховиков, то необходимо применять чугуны с вермикулярным или шаровидным графитом.

Крышки коренных подшипников из серого чугуна применяют в основном в карбюраторных двигателях легковых автомобилей. Для обеспечения перлитной структуры и твердости не менее 200 НВ крышки подшипников отливают из серого чугуна марки СЧ25. Для тяжело нагруженных карбюраторных двигателей и для дизельных двигателей применяют крышки подшипников из ковкого чугуна или чугуна с шаровидным графитом.

Выпускные коллекторы подвергаются воздействию горячих агрессивных выхлопных газов и в процессе работы подвержены окислению, термическим деформациям, а иногда — растрескиванию. Во многих случаях серый чугун является экономичным и достаточно долговечным материалом для этих деталей. Учитывая, что коллекторы имеют тонкие стенки (3-7 мм), их отливают из чугунов марки СЧ15, СЧ20, которые для повышения жаростойкости легируют небольшими добавками хрома и никеля. Для термически нагруженных коллекторов применяют ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом, а иногда — аустенитный чугун с шаровидным графитом, имеющим высокую термостойкость и стойкость против окисления.

В станкостроении серый чугун применяют для широкой номенклатуры литых деталей с массой от 0,1 кг до 100 тонн с толщиной стенок от 4 до 200 мм, работающих в самых разнообразных условиях. Классификация станкостроительных литых деталей из серого чугуна с учетом этого разнообразия конструкций и условий работы осуществляется в соответствии с ОСТ 2 МТ 21-2-83. При выборе марки чугуна конструктор в зависимости от класса, группы детали и приведенной толщины стенки отливки определяет необходимый минимальный уровень твердости и микроструктуры.

С учетом специфики большинства станкостроительных деталей, работающих преимущественно на жесткость, а не на прочность, предпочтение отдают чугунам, обладающим повышенной твердостью и пониженной пластичностью. Такие чугуны по химическому составу отличаются повышенным (против рекомендаций ГОСТ 1412-85) содержанием кремния и марганца при пониженном содержании углерода. Если невозможно получить необходимый уровень твердости чугуна, в направляющих применяют легирование, формовку с холодильниками и др.

Отливки из серого чугуна весьма широко и успешно используются для определенной номенклатуры деталей сменного металлургического оборудования: сорто- и листопрокатные валки, всевозможные изложницы для разливки слитков, шлаковые чаши и т. п.

ГОСТ 1412-85

ГОСТ 1412-85

Группа В11

МКС 77.080.10
ОКП 41 1120

Дата введения 1987-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 сентября 1985 г. N 3009 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 1412-79 в части марок чугуна

ПЕРЕИЗДАНИЕ


Настоящий стандарт распространяется на чугун с пластинчатым графитом для отливок и устанавливает его марки, определяемые на основе временного сопротивления чугуна при растяжении.

1. МАРКИ

1.1. Для изготовления отливок предусматриваются следующие марки чугуна: СЧ10; СЧ15; СЧ20; СЧ25; СЧ30; СЧ35.

По требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ18, СЧ21 и СЧ24.

1.2. Условное обозначение марки включает буквы СЧ — серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа·10.

Пример условного обозначения:

СЧ15 ГОСТ 1412-85

2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

2.1. Временное сопротивление при растяжении чугуна в литом состоянии или после термической обработки должно соответствовать указанному в таблице.

Марка чугуна	Марка чугуна по СТ СЭВ 4560-84	Временное сопротивление при растяжении , МПа (кгс/мм), не менее
СЧ10	31110	100 (10)
СЧ15	31115	150 (15)
СЧ18	—	180 (18)
СЧ20	31120	200 (20)
СЧ21	—	210 (21)
СЧ24		240 (24)
СЧ25	31125	250 (25)
СЧ30	31130	300 (30)
СЧ35	31135	350 (35)

Примечание. Допускается превышение минимального значения временного сопротивления при растяжении не более чем на 100 МПа, если в нормативно-технической документации на отливки нет других ограничений.

Временное сопротивление при растяжении чугуна марки СЧ10 определяется no требованию потребителя.

2.2. Механические свойства чугуна в стенках отливки различного сечения приведены в приложении 1.

Дополнительные сведения о физических свойствах чугуна приведены в приложении 2.

Химический состав приведен в приложении 3.

3. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Испытания на растяжение проводят по ГОСТ 27208-87 на одном образце.

3.2. Определение твердости проводят по ГОСТ 27208-87.

3.3. Заготовки для определения механических свойств чугуна отливают по ГОСТ 24648-90.

3.4. При применении термической обработки отливок заготовки для определения механических свойств должны проходить термообработку вместе с отливками.

Допускается использовать заготовки в литом состоянии (без термообработки) при применении низкотемпературной термообработки для снятия линейных напряжений в отливках.

3.5. При получении неудовлетворительных результатов испытаний проводят повторные испытания на двух образцах.

Образцы считают выдержавшими испытания, если механические свойства каждого из них соответствуют требованиям настоящего стандарта.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Ориентировочные данные о временном сопротивлении при растяжении и твердости в стенках отливки различного сечения

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

Марка чугуна	Толщина стенки отливки, мм
	4	8	15	30	50	80	150
Временное сопротивление при растяжении, МПа, не менее
СЧ10	140	120	100	80	75	70	65
СЧ15	220	180	150	110	105	90	80
СЧ20	270	220	200	160	140	130	120
СЧ25	310	270	250	210	180	165	150
СЧ30	—	330	300	260	220	195	180
СЧ35	—	380	350	310	260	225	205
Твердость НВ, не более
СЧ10	205	200	190	185	156	149	120
СЧ15	241	224	210	201	163	156	130
СЧ20	255	240	230	216	170	163	143
СЧ25	260	255	245	238	187	170	156
CЧ30	—	270	260	250	197	187	163
СЧ35	—	290	275	270	229	201	179

Примечания:

1. Значения временного сопротивления при растяжении и твердости в реальных отливках могут отличаться от приведенных в таблице.

2. Значения временного сопротивления при растяжении и твердости в стенке отливки толщиной 15 мм приближенно соответствуют аналогичным значениям в стандартной заготовке диаметром 30 мм.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Марка чугуна	Плотность , кг/м	Линейная усадка, , %	Модуль упругости при растяжении, ·10 МПа	Удельная теплоемкость при температуре от 20 до 200 °С, , Дж(кг·К)	Коэффициент линейного расширения при температуре от 20 до 200 °С, 1/ °С	Тепло- проводность при 20 °С, , Вт(м·К)
СЧ10	6,8·10	1,0	От 700 до 1100	460	8,0·10	60
СЧ15	7,0·10	1,1	» 700 » 1100	460	9,0·10	59
СЧ20	7,1·10	1,2	» 850 » 1100	480	9,5·10	54
СЧ25	7,2·10	1,2	» 900 » 1100	500	10,0·10	50
СЧ30	7,3·10	1,3	» 1200 » 1450	525	10,5·10	46
СЧ35	7,4·10	1,3	» 1300 » 1550	545	11,0·10	42

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

Марка чугуна	Массовая доля элементов, %
	Углерод	Кремний	Марганец	Фосфор	Сера
				Не более
СЧ10	3,5-3,7	2,2-2,6	0,5-0,8	0,3	0,15
СЧ15	3,5-3,7	2,0-2,4	0,5-0,8	0,2	0,15
СЧ20	3,3-3,5	1,4-2,4	0,7-1,0	0,2	0,15
СЧ25	3,2-3,4	1,4-2,2	0,7-1,0	0,2	0,15
СЧ30	3,0-3,2	1,3-1,9	0,7-1,0	0,2	0,12
СЧ35	2,9-3,0	1,2-1,5	0,7-1,1	0,2	0,12

Примечание. Допускается низкое легирование чугуна различными элементами (хромом, никелем, медью, фосфором и др.).



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

Механические и физические свойства чугуна GGG-70 (Ductile Iron — высокопрочный чугун с шаровидным графитом ВЧШГ)

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Материалы / / Металлы / / Чугун  / / Механические и физические свойства чугуна GGG-70 (Ductile Iron — высокопрочный чугун с шаровидным графитом ВЧШГ) Поделиться:    Механические и физические свойства чугуна GGG-70 (Ductile Iron — высокопрочный чугун с шаровидным графитом ВЧШГ). Механические свойства Величина Ожидаемое значение для отливок с толщиной стенки Единица измерения 30-60 мм 60-200 мм Модуль Юнга = модуль нормальной упругости (Young’s modulus = Young’s modul) 170000 — 177000 МПа Напряжение сдвига (на сдвиг)= жёсткость на сдвиг = жёсткость при сдвиге (shear modulus) нет данных МПа Предел прочности на разрыв = предел прочности при растяжении (tensile strength) 700 650 МПа Относительное удлинение при разрыве (elongation) 3 2 % Предел выносливости (усталости) при знакопеременных нагрузках = предельное усталостное напряжение (limiting fatigue stress) нет данных МПа Напряжение на изгиб = предел прочности при изгибе = сопротивление изгибу (bending strength) нет данных МПа Условный предел текучести = напряжение текучести (yield strength) 400 380 МПа 230-280 Безразмерная Физические свойства Величина Значение Единица измерения Коэффициент линейного теплового расширения (thermal expansion coefficient) 10-13 10-6/K = 10-6/С Теплопроводность (thermal conductivity) 25-42 Вт/(м*K) = Вт/(м*С) Удельная теплоемкость (specific heat capacity) нет данных Дж/(кг*K) = Дж/(кг*c) Температура плавления (melting temperature) 1150 — 1250 °C Максимальная эксплуатационная температура = температура использования (service temperature) -100/+350 °C Плотность (density) 7100-7300 кг/м3 Удельное электрическое сопротивление (resistivity) 0,45-0,75 (Ом*мм2)/м Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Общие физические свойства

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом ВЧШГ) отличается от серого чугуна с пластинчатой формой графита тем, что обладает более высокими прочностными свойствами, близкими к свойствам низкоуглеродистой стали (предел прочности при растяжении, предел текучести и относительное удлинение) и повышенной коррозионной стойкостью.

Эти свойства получены при модифицировании жидкого чугуна магнием и дополнительными присадками. В результате модифицирования графит в чугуне находится в виде шариков, что придает чугуну пластичность и прочность и исключает риск образования и распространения трещин.

Повышенные механические свойства обеспечиваются химическим составом чугуна и высокотемпературным отжигом, что позволяет эксплуатировать трубы при знакопеременных нагрузках, при перемещении и просадке грунта.

Трубы ВЧШГ и трубопроводы из них могут испытывать большие диметральные прогибы при эксплуатации, сохраняя все функциональные характеристики, что позволяет им выдерживать большую толщину почвенного покрытия и большие транспортные нагрузки.

Сравнение механических свойств труб из ВЧШГ и Стали 20 по ГОСТ 10705-80

Параметры	ВЧШГ	Сталь 20
Прочность Н/мм2, не менее	420	353
Порог пластичности Н/мм2, не менее	300	216
Относительное удлинение %, не менее	10	14

Металлографическая структура

Серый чугун		Высокопрочный чугун с шаровидным графитом

Демонстрация механических свойств труб из ВЧШГ

 

 

Химические свойства чугуна | Справочник конструктора-машиностроителя

?Рис.
Действие количества перлита в металлической основе на механическиесвойства высокопрочного чугуна В перлитном и ферритном ВЧ совершенно недопустим цементит, т.к.
даже очень жалкое его число понижает ударную вязкость до значения менее 1кгм/см2.
Исследования действия химического состава ВЧ на его механические свойства проводились на чугуне, выплавленном в лабораторных обстановках в индукционной печи, а также в разных производственных механизмах ( вагранки, дуговые электропечи ) на ряде фабрик Урала.
Во целых эпизодах употребляли данные только тех плавок, чугун которых располагал совершенно шаровидный графит и ферритную металлическую основу в литом состоянии или после отжига ( не более 10% перлита ).
Обобщенные итоги изображены на рис.
4, 5, 6, 7.

moyushie-sr.jpg

Маркировка сталей.
Единственной мировой системы маркировки стали не имеется.
В СССР выполнена огромная работа по унификации обозначений разных марок стали, что обнаружило отражение в государственных стандартах и технических обстоятельствах.
Марки углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются буквами Ст и номером ( Ст0, Ст1, Ст2 и т.д. ).
Качественные углеродистые стали маркируются двузначными числами, показывающими обычное содержание стали в сотых частях процента : 05, 08, 10, 25, 40 и т.д.
Покойную сталь когда дополнительно обозначают буквами сп, тихую — пс, кишащую — кп ( например, СтЗсп, Ст5пс, 08кп ).
Буква Г в марке стали указывает на увеличенное содержание Mn ( например, 14Г, 18Г ).
Автоматные стали маркируются буквой А ( А12, А30 и т.д. ), углеродистые инструментальные стали — буквой У ( У8, У10, У12 и т.д. — тут цифры означают содержание углерода в десятых частях процента ).

При нагревании металлов до высочайших температур наблюдается « испарение » электронов с поверхности металлов ( термоэлектронная эмиссия ).
Эмиссия электронов с поверхности металлов происходит также под действием сильных электрических Полей ~ 10 7 в/см в результате туннельного просачивания электронов через сниженный полем потенциальный барьер.
В металлах наблюдаются явления фотоэлектронной эмиссии, вторичной электронной эмиссии и ионно — электронной эмиссии.
Перепад температуры вызывает в металлах появление электрического тока или разности потенциалов

Механические свойства высокопрочного чугуна позволяют употреблять его для изготовления деталей автомобилей, действующих в трудных обстоятельствах, вместо поковок или отливок из стали.
Из высокопрочного чугуна изготовляют детали прокатных станов, кузнечно — прессового оборудования, паровых турбин ( лопатки направляющего аппарата ), тракторов, машин ( коленчатые валы, поршни ) и др.

Виды и особенности чугуна — Печное и каминное литьё из чугуна. Рубцовск.

Чугунные сплавы являются неотъемлемой частью человеческой жизни. Его применение распространилось от тяжёлой промышленности до произведений искусства. Давайте разберёмся, в чём же особенность чугуна, почему он настолько универсален и незаменим.

Чугун – это сплав, основными элементами которого является железо и углерод (более 2, 14 %). Механические и литейные свойства чугуна определяются концентрацией углерода и наличием прочих химических элементов.

Если говорить о чугуне в целом и в сравнении с прочими сплавами, он отличается высокой жаростойкостью, теплоёмкостью, устойчивостью к коррозии, и т.д. Положительные характеристики сплава делают его применение необходимостью как в тяжёлой промышленности, так и в быту.

Выплавка чугуна осуществляется в доменных печах, вагранках и электропечах.

В процессе нагрева в печах проходят химические реакции, позволяющие создавать чугун различных марок с различными механическими и литейными свойствами.

В вагранках(только серый) и электропечах обычно переплавляют отливки в изделия, что с точки зрения затраты топлива более экономично, да и в целом более практично если завод занимается изготовлением изделий, а не производством чугуна разных марок.

Виды чугунов:

На физические и химические свойства чугуна влияют его  химический состав и вид термической обработки.

Белые чугуны – получаются в процессе ускоренного охлаждения.

Белые чугуны отличаются высокой твёрдостью и хрупкостью. Тяжело поддаётся резке, в процессе откалываются куски. В связи с этим в большей степени используются не как конструктивный металл, а как заготовка для производства ковкого и иных марок чугуна.

---

Производные белых чугунов:

Ковкие чугуны получаются в результате обработки (отжига) белого чугуна.

Название ковкий никак не связано с процессом деформации (ковки) металла. Историки утверждают, что подобное название появилось вследствие того, что  из чугуна с характерными свойствами делали подковы.

Ковкий чугун обладает высокими механическими свойствами, такими как прочность, износостойкость и т.д.. Благодаря чему металл активно используется в автомобильной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении  при производстве мелких деталей

---

В результате средней между белым и серым чугуном интенсивности охлаждения образуются половинчатые чугуны. Как следствие, имеющие промежуточные свойства и структуру металла.

Помимо изменения химического состава металла, регулируя интенсивность его охлаждения возможно получать отливки с различным уровнем прочности, пластичности и прочими механическими свойствами чугуна.

Чугуны со специальными свойствами:

Подобной классификации подвергаются белые и серые чугуны, отливаемые с применением определённой технологии для дальнейшего использования в определённых условиях или по специальному назначению. К таким относятся:

• Антифрикционные чугуны. Применяются для изготовления деталей, используемых в особо нагруженных узлах трения (корпус подшипников, втулки, вкладыши, валы)
• Износостойкие чугуны. Применяются в отраслях с высоким уровнем воздействия внешней среды: детали агрегатов для азотной промышленности, насосного оборудования, печного литья (дверки, колосники и т.д.).
• Жаростойкий чугун. Применяется для изготовления деталей, подверженных интенсивному воздействию высоких температур: печное литьё, в частности колосники, детали коксохимического оборудования, трубокомплексов, газотурбинных двигателей и т. д.
• Коррозионностойкие чугуны. Применяются для изготовления деталей, используемых в агрессивных средах. В большей степени химическая и авиационная промышленность.
• Жаропрочные чугуны. Благодаря высокой прочности при нормальных и повышенных температурах  применяется для изготовления деталей арматуры и котлов, промышленных колосниковых решёток, обжиговых печей.

На сегодняшний день простое перечисление деталей, которые изготавливают из чугуна, составит приличную книгу. Сложно переоценить значимость чугуна и изделий из него в промышленности и быту не только нашей страны, но и всего мира.

типов чугуна | Ресурсы для литья металлов

Чугун обладает отличной литейной способностью благодаря сочетанию высокого содержания углерода и кремния.

Появление железа в повседневной жизни началось примерно с 1200 г. до н.э., и оно охватывает широкий спектр применений — от сельскохозяйственных орудий до оружия войны. Кузнецы стали важной профессией, работая с железом, чтобы изменить его свойства и превратить материал в инструменты. В каждой деревне и городе была кузница, где производились серпы, орала, гвозди, мечи, подсвечники и многое другое.

Открытие ценности железа привело к тому, что стало известно как железный век, из-за преобладания этого материала в социальных и военных приложениях. За этим последовала еще одна веха для металлов — Промышленная революция изменила способ производства металлов и их переработки в продукты, включая железо.

Типы чугуна

Производится два основных типа чугуна: кованое и чугунное. Среди них чугун включает в себя собственное семейство металлов.

Кованое железо

Кованое железо было первым типом железа, которое производили и обрабатывали кузнецы.Это практически чистое элементарное железо (Fe), которое нагревают в печи перед обработкой (обработкой) молотками на наковальне. Ударное железо удаляет большую часть шлака из материала и сваривает частицы железа вместе.

Во время промышленной революции и связанного с ней ускорения строительной деятельности было обнаружено новое применение кованого железа. Его высокая прочность на растяжение (сопротивление разрыву при растяжении) делала его идеальным для использования в балках в крупных строительных проектах, таких как мосты и высотные здания.Однако от использования кованого железа для этой цели в значительной степени отказались в начале 20-го века, когда были разработаны стальные изделия с превосходными характеристиками по сравнению с железом для строительных приложений.

Кованое железо прославилось декоративными элементами. В церквях 15-го и 16-го веков есть прекрасные изделия из кованого железа, изготовленные опытными мастерами. В современном мире перила, двери и скамейки по-прежнему изготавливаются из кованого железа на заказ.

Чугун

Чугун получают путем выплавки железоуглеродистых сплавов с содержанием углерода более 2%.После плавки металл разливают в форму. Основное различие в производстве кованого и чугунного железа заключается в том, что чугун не обрабатывают молотками и инструментами. Имеются также различия в составе — чугун содержит 2–4% углерода и других сплавов и 1–3% кремния, что улучшает литейные характеристики расплавленного металла. Также могут присутствовать небольшие количества марганца и некоторых примесей, таких как сера и фосфор. Различия между кованым и чугунным чугуном также можно найти в деталях химической структуры и физических свойств.

Хотя сталь и чугун содержат следы углерода и выглядят одинаково, между двумя металлами есть существенные различия. Сталь содержит менее 2% углерода, что позволяет конечному продукту затвердеть в виде единой микрокристаллической структуры. Более высокое содержание углерода в чугуне означает, что он затвердевает как гетерогенный сплав и, следовательно, имеет более одной микрокристаллической структуры, присутствующей в материале.

Комбинация высокого содержания углерода и кремния придает чугуну отличную литейную способность.Различные типы чугунов производятся с использованием различных методов термообработки и обработки, включая серый чугун, белый чугун, ковкий чугун, высокопрочный чугун и чугун с компактным графитом.

Детали конструкции из чугуна получают путем плавки металла и заливки его в изложницу.

Серый чугун

Серый чугун характеризуется чешуйчатой ​​формой молекул графита в металле. При разрушении металла трещина происходит вдоль чешуек графита, что придает ему серый цвет на поверхности сломанного металла.Название «серый чугун» происходит от этой характеристики.

Можно контролировать размер и матричную структуру чешуек графита во время производства, регулируя скорость охлаждения и состав. Серый чугун не такой пластичный, как другие формы чугуна, и его предел прочности на разрыв также ниже. Однако это лучший проводник тепла и более высокий уровень гашения вибрации. Его демпфирующая способность в 20-25 раз выше, чем у стали, и превосходит все другие чугуны. Серый чугун также легче обрабатывать, чем другие чугуны, а его износостойкость делает его одним из самых объемных чугунов.

Наши изделия hardscape изготавливаются из серого чугуна. Демпфирование вибрации и износостойкость — свойства, которые делают этот материал подходящим для многих уличных применений. Необработанный серый чугун также образует патину, которая защищает его от разрушительной коррозии даже на открытом воздухе.

Белое железо

При правильном содержании углерода и высокой скорости охлаждения атомы углерода соединяются с железом с образованием карбида железа. Это означает, что в затвердевшем материале практически нет свободных молекул графита.При резке белого чугуна поверхность излома выглядит белой из-за отсутствия графита. Микрокристаллическая структура цементита твердая и хрупкая, с высокой прочностью на сжатие и хорошей износостойкостью. В некоторых специализированных приложениях желательно иметь белое железо на поверхности продукта. Этого можно достичь, используя хороший проводник тепла для изготовления части формы. Это приведет к быстрому отводу тепла из расплавленного металла из этой конкретной области, в то время как остальная часть отливки будет охлаждаться медленнее.

Одна из самых популярных марок белого чугуна — Ni-Hard Iron. Добавление хрома и никелевых сплавов придает этому продукту превосходные свойства для применения с низким уровнем ударного истирания при скольжении.

Белое и низкотвердое железо подпадают под классификацию сплавов, называемую ASTM A532; «Стандартные технические условия на износостойкие чугуны».

Ковкий чугун

Белый чугун можно переработать в ковкий чугун с помощью процесса термической обработки.Расширенная программа нагрева и охлаждения приводит к разрушению молекул карбида железа, высвобождая свободные молекулы графита в железо. Различные скорости охлаждения и добавление сплавов позволяют получить ковкий чугун с микрокристаллической структурой.

Ковкий чугун (чугун с шаровидным графитом)

Ковкий чугун, или чугун с шаровидным графитом, приобретает свои особые свойства за счет добавления в сплав магния. Присутствие магния приводит к тому, что графит имеет сфероидальную форму, а не чешуйки серого чугуна.Контроль состава очень важен в производственном процессе. Небольшие количества примесей, таких как сера и кислород, вступают в реакцию с магнием, влияя на форму молекул графита. Различные марки ковкого чугуна образуются путем манипулирования микрокристаллической структурой вокруг графитового сфероида. Это достигается за счет процесса литья или термообработки на последующем этапе обработки.

Поскольку ковкий чугун деформируется при ударе, а не разбивается на осколки, мы используем этот материал для изготовления наших чугунных столбов.Ударный профиль из ковкого чугуна делает его хорошим чугуном для блокираторов возле транспортных средств.

Чугун с компактным графитом

Чугун с компактным графитом имеет структуру графита и связанные с ним свойства, которые представляют собой смесь серого и белого железа. Микрокристаллическая структура образована вокруг тупых чешуек графита, которые соединены между собой. Сплав, такой как титан, используется для подавления образования сфероидального графита. Чугун с компактным графитом имеет более высокий предел прочности и улучшенную пластичность по сравнению с серым чугуном.Микрокристаллическую структуру и свойства можно регулировать путем термообработки или добавления других сплавов.

Резюме составов чугуна

Таблица, разработанная Инженером, показывает различные диапазоны составов для различных типов чугуна:

Чугун | Конструкция машины

---

К чугунам относятся многие металлы, обладающие широким спектром свойств. Хотя чугун часто считается простым металлом для производства и определения характеристик, металлургия чугуна более сложна, чем металлургия стали и большинства других металлов.

И стали, и чугуны в основном состоят из железа с углеродом в качестве основного легирующего элемента. Стали содержат менее 2 и обычно менее 1% углерода; все чугуны содержат более 2% углерода. Два процента — это максимальное содержание углерода, при котором железо может затвердеть как однофазный сплав со всем раствором углерода в аустените. Таким образом, чугуны по определению затвердевают как гетерогенные сплавы и всегда имеют более одного компонента в своей микроструктуре. Помимо углерода, чугуны также должны содержать кремний, обычно от 1 до 3%; таким образом, они на самом деле представляют собой сплавы железо-углерод-кремний.

Высокое содержание углерода и кремния в чугунах придают им отличную литейную способность. Их температуры плавления заметно ниже, чем у стали. Расплавленное железо более жидкое, чем расплавленная сталь, и менее реагирует с формовочными материалами. Образование графита более низкой плотности во время затвердевания делает возможным изготовление изделий сложной формы. Однако чугуны не обладают достаточной пластичностью для прокатки или ковки.

Содержание углерода в железе является ключом к его отличительным свойствам.Осаждение углерода (в виде графита) во время затвердевания противодействует нормальной усадке затвердевающего металла, создавая прочные сечения. Графит также обеспечивает отличную обрабатываемость (даже при износостойких уровнях твердости), гасит вибрацию и способствует смазке изнашиваемых поверхностей (даже в пограничных условиях смазки). Когда большая часть углерода остается в сочетании с железом (как в белом чугуне), присутствие твердых карбидов железа обеспечивает хорошую стойкость к истиранию.

В некоторых случаях микроструктура железа может быть полностью ферритной — той же составляющей, которая делает низкоуглеродистые стали мягкими и легко обрабатываемыми.Но феррит железа отличается, потому что он содержит достаточно растворенного кремния, чтобы устранить характерную липкую природу низкоуглеродистой стали. Таким образом, чугуны, содержащие феррит, не требуют добавок серы или свинца для беспрепятственной обработки.

Поскольку размер и форма отливки определяют скорость ее затвердевания и прочность, при выборе типа чугуна необходимо учитывать конструкцию отливки и соответствующий процесс литья. В то время как большинство других металлов определяется стандартным химическим анализом, один анализ чугуна может дать несколько совершенно разных типов чугуна, в зависимости от литейной практики, формы и размера отливки, все из которых влияют на скорость охлаждения.Таким образом, железо обычно определяется механическими свойствами. Однако для приложений, связанных с высокими температурами или требующих особой коррозионной стойкости, также могут быть указаны некоторые требования к анализу.

Изготовление моделей больше не является необходимым этапом при производстве чугунных деталей. Многие детали из серого, пластичного и легированного чугуна можно обрабатывать непосредственно из прутка, непрерывно разливаемого до почти чистой формы. Этот метод «детали без рисунка» не только экономит время и затраты на изготовление рисунка, непрерывный чугун также обеспечивает однородно плотную мелкозернистую структуру, по существу свободную от пористости, песка или других включений.Ключи к однородной микроструктуре металла — это ферростатическое давление и контролируемая температура затвердевания, которые являются уникальными для данного процесса.

Для каждого основного типа чугуна существует ряд марок с сильно различающимися механическими свойствами. Эти отклонения вызваны различиями в микроструктуре металла, окружающего графит (или карбидов железа). В одной отливке могут существовать две разные конструкции. Микроструктуру чугуна можно контролировать с помощью термической обработки, но после образования графита он остается.

Марки перлитного чугуна состоят из чередующихся слоев мягкого феррита и твердого карбида железа. Эта слоистая структура, называемая перлитом, является прочной и износостойкой, но при этом вполне поддается механической обработке. По мере того, как слои становятся более тонкими, твердость и прочность железа возрастают. Размер ламинирования можно регулировать термической обработкой или скоростью охлаждения.

Чугун, закаленный пламенем, индукционной закалкой или нагретый в печи с последующей закалкой в ​​масле, содержит мартенситную структуру.После закалки эта структура обеспечивает обрабатываемость с максимальной прочностью и хорошей износостойкостью.

Методы спецификации: Спецификации ASTM для чугунных отливок основаны на методе, отличном от метода SAE. Спецификации ASTM определяют свойства металла, которые должны быть получены в отдельном литом испытательном бруске соответствующего размера, который разливают в тех же условиях, что и отливки. Спецификации SAE, с другой стороны, требуют, чтобы микроструктура отливки соответствовала указанной марке металла и чтобы твердость каждой отливки в указанном месте находилась в указанном диапазоне.

С коммерческой точки зрения, спецификация ASTM чаще используется для общих инженерных применений, когда прочность железа, необходимая для детали, была установлена. Спецификации SAE обычно используются для больших объемов литых деталей меньшего размера, например, используемых в автомобилях, а также в сельскохозяйственном и холодильном оборудовании. В этих случаях пригодность чугуна определенной марки устанавливается не только по конструктивным соображениям, но и по фактическим эксплуатационным испытаниям; цель спецификации — обеспечить единообразный продукт, сопоставимый с теми, которые, по опыту, признаны удовлетворительными.

Серый чугун: Это перенасыщенный раствор углерода в железной матрице. Избыток углерода выпадает в виде хлопьев графита. Серый чугун обозначается двузначным обозначением; Класс 20, например, определяет минимальную прочность на разрыв 20 000 фунтов на квадратный дюйм. Кроме того, серый чугун определяется поперечным сечением и минимальной прочностью специального испытательного стержня. Обычно поперечное сечение испытательного стержня соответствует или относится к особенно критическому участку отливки.Эта вторая спецификация необходима, потому что прочность серого чугуна очень чувствительна к поперечному сечению (чем меньше поперечное сечение, тем выше скорость охлаждения и выше прочность).

Ударная вязкость серого чугуна ниже, чем у большинства других литых черных металлов. Кроме того, у серого чугуна нет определенного предела текучести (как определено классическими формулами), и его не следует использовать, когда остаточная пластическая деформация предпочтительнее разрушения. Еще одна важная характеристика серого чугуна, особенно для высокоточного оборудования, — это его способность гасить вибрацию.Демпфирующая способность определяется в основном количеством и типом чешуек графита. По мере уменьшения графита демпфирующая способность также уменьшается.

Высокая прочность на сжатие серого чугуна — от трех до пяти раз превышающая предел прочности — может быть использована в определенных ситуациях. Например, размещение ребер на стороне сжатия пластины вместо стороны растяжения позволяет получить более прочный и легкий компонент.

Серые чугуны обладают отличной износостойкостью. Даже более мягкие марки хорошо работают в определенных пограничных условиях смазки (например, в верхних стенках цилиндров двигателей внутреннего сгорания).

Для повышения твердости серого чугуна при абразивном износе могут быть добавлены легирующие элементы, могут использоваться специальные литейные технологии или железо может подвергаться термообработке. Серый чугун можно закалить пламенным или индукционным методами, или литейный цех может использовать охлаждение в форме для получения закаленных поверхностей из белого чугуна.

Типичные области применения серого чугуна включают автомобильные блоки двигателей, шестерни, маховики, тормозные диски и барабаны, а также основания машин. Серый чугун хорошо используется в машиностроении из-за его хорошей усталостной прочности.

Ковкий чугун: Ковкое железо с шаровидным графитом содержит следовые количества магния, который, реагируя с серой и кислородом в расплавленном чугуне, выделяет углерод в виде небольших сфер. Эти сферы улучшают жесткость, прочность и ударопрочность высокопрочного чугуна по сравнению с серым чугуном. Различные сорта производятся путем контроля структуры матрицы вокруг графита в виде литого или последующей термообработки.

Для обозначения ковкого чугуна используется трехкомпонентная система обозначений.Обозначение типичного сплава 60-40-18, например, определяет минимальный предел прочности на растяжение 60 000 фунтов на квадратный дюйм, минимальный предел текучести 40 000 фунтов на квадратный дюйм и 18% удлинение при 2 дюймах

.

Ковкий чугун используется в таких устройствах, как коленчатые валы, из-за его хорошей обрабатываемости, усталостной прочности и высокого модуля упругости; в сверхмощных передачах из-за высокого предела текучести и износостойкости; и в дверных петлях автомобилей из-за их пластичности. Поскольку ковкий чугун содержит в качестве дополнительного легирующего элемента магний, он прочнее и устойчивее к ударам, чем серый чугун.Но хотя ковкий чугун также имеет более высокий модуль упругости, его демпфирующая способность и теплопроводность ниже, чем у серого чугуна.

По весу отливки из высокопрочного чугуна дороже серого чугуна. Однако, поскольку они обладают большей прочностью и лучшей ударопрочностью, общая стоимость деталей может быть примерно такой же.

Хотя это не новая технология обработки ковкого чугуна, за последние 5-10 лет она стала все более известной инженерному сообществу.В результате аустеперирования структура не такая, как у стали, из-за высокого содержания углерода и кремния в железе. Матричная структура ковкого чугуна после закалки (ADI) отличает его от других чугунов, делая его действительно отдельным классом конструкционных материалов.

С точки зрения свойств матрица ADI почти вдвое превосходит обычный высокопрочный чугун, сохраняя при этом превосходную вязкость. Как и высокопрочный чугун, ADI не является одним материалом; скорее, это семейство материалов, имеющих различные комбинации прочности, ударной вязкости и износостойкости.К сожалению, отсутствие стандартной спецификации для материалов ограничило его широкое признание и использование. Чтобы помочь устранить эту проблему, Общество ковкого чугуна предложило спецификации свойств для четырех марок ковкого чугуна после закалки.

В настоящее время ADI применяется в транспортном оборудовании — автомобилях, грузовиках, а также в железнодорожных и военных транспортных средствах. Ожидается, что такие же улучшенные характеристики и экономия средств сделают эти материалы привлекательными для оборудования для других отраслей, таких как горнодобывающая промышленность, землеройные работы, сельское хозяйство, строительство и станкостроение.

Белый чугун: Белый чугун получают путем «охлаждения» выбранных участков отливки в форме, что предотвращает осаждение графитового углерода. И серый, и ковкий чугун можно охладить, чтобы получить поверхность из белого чугуна, состоящего из карбида железа или цементита, который является твердым и хрупким. Однако в отливках, которые полностью выполнены из белого чугуна, состав железа выбирается в соответствии с размером детали, чтобы обеспечить достаточно быстрое затвердевание соответствующего объема металла для образования структуры белого чугуна.

Главный недостаток белого чугуна — его хрупкость. Это можно несколько уменьшить, уменьшив содержание углерода или полностью сняв напряжение в отливке для придания сфероидальности карбидам в матрице. Однако эти меры увеличивают стоимость и снижают твердость.

Chills позволяют производить отливки с рабочими поверхностями и сердечниками из белого чугуна, которые являются более прочным и более легким в обработке серым или высокопрочным чугуном. Во время охлаждения та часть отливки, которая должна сопротивляться износу, охлаждается металлическим или графитовым радиатором (охлаждающим элементом) в кристаллизаторе.Когда расплавленное железо контактирует с холодом, оно затвердевает так быстро, что железо и углерод не могут диссоциировать.

Охлаждение не следует путать с закалкой при термической обработке, в которой задействован совершенно другой металлургический механизм. Белое железо, так называемое из-за его очень белого излома, может образоваться только во время затвердевания. Он не размягчается, за исключением продолжительного отжига, и сохраняет свою твердость даже при температуре выше 1000 ° F.

Белый чугун используется в основном для применений, требующих устойчивости к износу и истиранию, таких как футеровка мельниц и сопла для дробеструйной обработки. Другие применения включают железнодорожные тормозные колодки, валки прокатных станов, оборудование для смешивания глины и производства кирпича, а также дробилки и измельчители. Как правило, белый (нелегированный) белый чугун стоит дешевле, чем другие чугуны.

Чугун с компактным графитом: До недавнего времени железо с компактным графитом (CGI), также известное как вермикулярное железо, было в первую очередь лабораторной диковинкой. Он давно известен как промежуточное звено между серым чугуном и высокопрочным чугуном, и каждый из них обладает многими полезными свойствами. Однако из-за трудностей с контролем процесса и необходимости держать добавки сплава в очень жестких пределах, CGI было чрезвычайно трудно успешно производить в промышленных масштабах.Например, если добавление магния изменилось всего на 0,005%, результаты были бы неудовлетворительными.

Проблемы обработки были решены совместными усилиями разработчиков Foote Mineral Co. и Британской ассоциации исследований чугуна. Пакет с легирующими добавками содержит основные легирующие ингредиенты — магний, титан и редкоземельные элементы — в точно правильных пропорциях.

Прочность деталей CGI приближается к прочности высокопрочного чугуна. CGI также обладает высокой теплопроводностью, а его демпфирующая способность почти такая же, как у серого чугуна; Сопротивление усталости и пластичность аналогичны свойствам высокопрочного чугуна.Обрабатываемость превосходит чугун с шаровидным графитом, а производительность отливок высока, поскольку характеристики усадки и подачи больше похожи на характеристики серого чугуна.

Сочетание высокой прочности и высокой теплопроводности предполагает использование CGI в блоках двигателей, тормозных барабанах и выпускных коллекторах автомобилей. Пластины шестерен CGI заменили алюминий в шестеренчатых насосах высокого давления из-за способности железа сохранять стабильность размеров при давлении выше 1500 фунтов на квадратный дюйм.

Ковкий чугун: Ковкий чугун — это белый чугун, который путем двухэтапной термообработки был преобразован в состояние, в котором большая часть углерода содержится в виде графитовых узелков неправильной формы, называемых темперированным углеродом. Полученные свойства противоположны свойствам белого железа, из которого оно получено. Вместо того, чтобы быть твердым и хрупким, он податлив и легко обрабатывается. Отливки из ковкого чугуна обычно стоят немного дешевле, чем отливки из ковкого чугуна.

Три основных типа ковкого чугуна: ферритный, перлитный и мартенситный. Ферритные сорта более поддаются механической обработке и пластичны, тогда как перлитные сорта прочнее и тверже. Обычно мартенситные марки группируются с перлитными материалами; их можно рассматривать как продолжение (в конце диапазона более высокой прочности) перлитного ковкого чугуна.

В отличие от ферритного ковкого чугуна, микроструктура которого не содержит связанного углерода, перлитное ковкое железо содержит от 0,3 до 0,9% углерода в комбинированной форме. Поскольку эта составляющая может быть легко преобразована в самую твердую форму комбинированного углерода путем простого нагрева и закалки, отливки из перлитного ковкого чугуна могут быть выборочно упрочнены. Глубина затвердевания контролируется скоростью подводимого тепла, временем выдержки при температуре и скоростью закалки. Термическая обработка может обеспечить твердость поверхности примерно до C 60 по Роквеллу.

Углерод в ковком чугуне помогает удерживать и хранить смазочные материалы. В условиях экстремального износа перлитная поверхность ковкого чугуна изнашивается на безвредные частицы микронного размера, которые менее опасны, чем частицы железа других типов. Поверхность пористого ковкого чугуна улавливает абразивные частицы, скапливающиеся между поверхностями подшипников. На ковком чугуне могут образовываться полосы желчного пузыря, но истирание обычно не прогрессирует.

Отливки из ковкого чугуна часто используются для изготовления тяжелых опорных поверхностей в автомобилях, грузовиках, железнодорожном подвижном составе, а также в сельскохозяйственной и строительной технике.Марки перлитного класса обладают высокой износостойкостью и имеют твердость от 152 до более 300 Bhn. Однако применение ограничено отливками с относительно тонкими сечениями из-за высокой степени усадки и необходимости быстрого охлаждения для производства белого чугуна.

Высоколегированные чугуны: Высоколегированные чугуны — это ковкие, серые или белые чугуны, содержащие от 3 до более 30% сплава. Свойства, полученные на специализированных литейных заводах, существенно отличаются от свойств нелегированного чугуна. Эти утюги обычно отличаются химическим составом, а также различными механическими свойствами.

Белые высоколегированные чугуны, содержащие никель и хром, образуют микроструктуру с мартенситной матрицей вокруг первичных карбидов хрома. Эта структура обеспечивает высокую твердость при экстремальной износостойкости и стойкости к истиранию. Чугуны с высоким содержанием хрома (обычно около 16%) сочетают износостойкость и стойкость к окислению с прочностью. Утюги, содержащие от 14 до 24% никеля, являются аустенитными; они обеспечивают отличную коррозионную стойкость для немагнитных применений. Чугуны с содержанием никеля 35% имеют чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения, а также немагнитны и устойчивы к коррозии.

Чугун — обзор

Классификация специальных высоколегированных чугунов

Без графита

Эти чугуны могут иметь структуру зерен карбидов, мартенсита, бейнитов и аустенитов. Они могут быть связаны с некоторыми структурами графита и перлита. Часто можно найти детали этих чугунов, указанных как одна из марок, описанных в ASTM A 532. Таблица 1-7-1 описывает образец типичных марок ASTM только для информации; более точную и полную информацию следует получить из самого последнего выпуска спецификации ASTM.

Таблица 1-7-1. Чугун с графитовым подшипником

Ферритный	5% Si-чугун	Термостойкий
	Высокий (15%) кремниевый железо	Коррозионно-стойкий, как можно найти в ASTM 518 Классы 1, 2 и 3.
Аустенитный	18% Ni (Ni-Resist) 18% Ni, 5% Si	Устойчивость к коррозии и термостойкость, как указано в ASTM A 439 Тепло и коррозия Устойчивый ASTM A 439
Игольчатый	Высокопрочный	Износостойкий

1.

Перлитный чугун: износостойкий чугун

2.

Мартенситный белый чугун (никелированный): износостойкий

3.

Высокохромистое железо (11–28% Cr) : износостойкость, коррозионная и жаростойкость

Чугуны с высоким содержанием кремния

В то время как стандартные ковкие чугуны содержат от 1,8% до 2,8% кремния, модифицированные ковкие чугуны обычно содержат 3,5% кремния. Чугун с высоким содержанием кремния содержит кремний в пределах 14.От 20% до 14,75%.

Кремниевый чугун обладает отличной устойчивостью к коррозии, особенно в среде с серной кислотой (H ₂ SO ₄ ), во всех концентрациях от 100% до температуры кипения при атмосферном давлении.

Скорость коррозии обычно снижается до очень низкого уровня, как правило, менее 5 м / год (0,13 мм / год). Однако, если в окружающей среде содержится горячая кислота в диапазоне от 5% до 55% H ₂ SO ₄ , то скорость коррозии может возрасти до 20 м / г (0.51 мм / год).

Выше 100% H ₂ SO ₄ кремниевый чугун быстро разрушается свободным SO ₃ . Однако основным ограничением кремниевого чугуна является его подверженность термическим и механическим ударам. Они обладают плохими механическими свойствами, такими как низкая термическая и механическая стойкость к ударам, их трудно отливать, и их практически невозможно обрабатывать.

Обычно содержание кремния в основном легирующем элементе составляет от 12% до 18%. Как указывалось ранее, наличие кремния выше 14.2% придает материалу характерные свойства коррозионной стойкости. Чугуны с высоким содержанием кремния представляют собой наиболее часто задаваемые коррозионно-стойкие сплавы по умеренной цене.

Хром и молибден также добавляются в сочетании с кремнием для обеспечения превосходной коррозионной стойкости в определенных средах.

В марках с высоким содержанием кремния, устойчивых к коррозии, содержание кремния в которых превышает 14,2%, они демонстрируют отличную коррозионную стойкость к H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , HCl, CH ₃ COOH и большинству минеральных и органические кислоты и едкие вещества.Эти чугуны с содержанием кремния 14,2% или выше имеют очень высокую стойкость к кипению 30% раствора H ₂ SO ₄ . Эти коррозионно-стойкие марки с высоким содержанием кремния также демонстрируют хорошую стойкость к окислительным и восстановительным средам, и на них меньше всего влияют концентрация кислоты или температура.

Исключениями из этой устойчивости к широкому спектру кислых сред являются среды, содержащие плавиковую кислоту, фторидные соли, сернистую кислоту (H ₂ SO ₃ ), сульфитные соединения и сильные щелочи и чередующиеся кислотно-щелочные растворы.

Другие чугуны с высоким содержанием кремния с высоким содержанием кремния от 12% до 18% становятся очень стойкими к коррозионным кислотам. Чугуны с высоким содержанием кремния с содержанием кремния 16,5% устойчивы к кипячению H ₂ SO ₄ и азотной кислоте практически во всех концентрациях.

Содержание кремния менее 3,5% увеличивает скорость роста серого чугуна, способствуя графитизации. Однако содержание кремния от 4% до 8% значительно снижает как окисление (образование накипи), так и рост. Кремний увеличивает стойкость чугуна к образованию накипи за счет образования легкого поверхностного оксида, непроницаемого для окислительной атмосферы.Кремний также повышает температуру превращения феррита в аустенит примерно до 1652 ° F (900 ° C), что помогает контролировать свойства расширения и сжатия до 1652 ° F (900 ° C) из-за фазового превращения.

Некоторые из этих марок существенно отличаются различной степенью легирования хрома и марганца.

Чугуны с высоким содержанием хрома (Ni-Hard)

В основном это белые чугуны, легированные хромом от 12% до 18%, широко известные в промышленности как Ni-Hard . Хром придает стойкость к истиранию и предотвращает окисление. Чугуны с высоким содержанием хрома устойчивы к окисляющим кислотам. Они особенно устойчивы к азотной кислоте (HNO ₃ ) и полезны для работы со слабыми кислотами в окислительных условиях в нескольких растворах органических кислот и с растворами солей.

Когда содержание хрома превышает 20%, чугуны с высоким содержанием хрома проявляют хорошую стойкость к окисляющим кислотам, особенно к HNO ₃ . Чугуны с высоким содержанием хрома устойчивы к восстановительным кислотам.Они используются в солевых растворах, органических кислотах, а также в морской и других кислых промышленных средах. Эти материалы демонстрируют отличную стойкость к истиранию, а с соответствующими легирующими добавками они также могут противостоять сочетанию абразивного износа и жидкостей, включая некоторые разбавленные растворы кислоты.

Механические свойства чугунов с высоким содержанием хрома лучше, чем у чугунов с высоким содержанием кремния. Чугуны с высоким содержанием хрома реагируют на термическую обработку, когда содержание углерода и хрома соответствующим образом регулируется.Однако механическая обработка этих сплавов очень трудна.

Хром добавляют в жаропрочные чугуны, так как он способствует стабилизации карбидов и образует защитный оксид на поверхности металла. Даже небольшие добавки хрома (0,5–2,0%) уменьшают рост серого чугуна, подвергнутого циклическому нагреванию при 1470 ° F (800 ° C). После продолжительной высокотемпературной службы перлитная матрица из литого 0,8% Cr, жаропрочного чугуна превращается в феррит, а его цементит имеет сфероидизированную структуру.Высокое содержание хрома от 15% до 35% обеспечивает отличную стойкость к окислению и росту при температурах до 1800 ° F (980 ° C). Однако эти высокохромистые чугуны имеют структуру белого железа. Несмотря на то, что они обладают хорошими прочностными характеристиками, их обрабатываемость ограничена. Типичные химические требования для отливок из различных марок и классов сплавов, имеющихся на рынке, приведены в Таблице 1-7-2.

Таблица 1-7-2. Типичный химический состав отливок из сплавов

Cu Cr- 3,3 Cr-Mo%

Класс	Тип	Обозначение	C	Mn	Si	Ni	Cr	Mo	S
I	A	Ni-Cr-Hc	2.8-3,6	2,0 макс	0,8 макс	3,3-5,0	1,4-4,0	1,0 макс	…	0,3 макс	0,15 макс
I	B	Ni Lc	2,4-3,0	2,0 макс	0,8 макс	3,3-5,0	1,4-4,0	1,0 макс	…	0,3 макс	0,15 макс
I		C	-Cr-GB	2.5-3.7	2,0 макс.	0,8 макс.	4,0 макс.	1,0–2,5	1,0 макс.	…	0,3 макс.	0,15 макс.
I	D	Ni-90 HiCr 3,6	2,0 макс	2,0 макс	4,5-7,0	7,0-11,0	1,5 макс	…	0,10 макс	0,15 макс
II	A	12 -3,3	2.0 макс	1,5 макс	2,5 макс	11,0-14,0	3,0 макс	1,2 макс	0,10 макс	0,06 макс
II	B	15% Cr-Mo	2,0 максимум	1,5 максимум	2,5 максимум	14,0-18,0	3,0 максимум	1,2 максимум	0,10 максимум	0,06 максимум
II	D	20	2.0-3,3	2,0 максимум	1,0-2,2	2,5 максимум	18,0-23,0	3,0 максимум	1,2 максимум	0,10 максимум	0,06 максимум
III	A	2,0-3,3	2,0 макс.	1,5 макс.	2,5 макс.	23,0-30,0	3,0 макс.	1,2 макс.	0,10 макс.	0,06 макс.

Утюг с высоким содержанием никеля -Resist)

Эти материалы содержат большое количество никеля и меди и устойчивы к таким кислотам, как концентрированная H ₂ SO ₄ и фосфорная кислота (H ₃ PO ₄ ) при слегка повышенных температурах; соляная кислота (HCl) при комнатной температуре; и такие органические кислоты, как уксусная кислота, олеиновая кислота и стеариновая кислота.Когда содержание аустенита в никеле превышает 18%, чугуны в основном невосприимчивы к щелочам или щелочам, хотя возможно коррозионное растрескивание под напряжением.

Чугуны с высоким содержанием никеля широко используются и обычно известны как чугуны с никелевым резистором. Серый аустенитный чугун содержит от 14% до 30% никеля и устойчив к средам с умеренно окислительной кислотой. Они также устойчивы к H ₂ SO ₄ при комнатной температуре. По сравнению с нелегированным чугуном высоконикелевый чугун наиболее устойчив к щелочам.

Никельрезист особенно полезен для работы при высоких температурах. Благодаря аустенитной матрице и чешуйчатому графиту чугуны с высоким содержанием никеля являются самыми прочными из всех чугунов. Чешуйчатый графит также придает им отличную обрабатываемость и хорошие литейные свойства, хотя это снижает их прочность на разрыв. В отличие от этого высоконикелевый ковкий чугун обладает более высокой прочностью и пластичностью, поскольку он содержит шаровидный графит.

Аустенитные чугуны, содержащие 18% или более никеля, до 7% меди и 1.От 75% до 4% углерода используется там, где требуется устойчивость к нагреванию и коррозии. Чугуны из никелевого резиста обладают хорошей устойчивостью к высокотемпературному образованию накипи и росту до 1500 ° F (815 ° C) для большинства окислительных сред. Однако в серосодержащих атмосферах содержание никеля в этих сплавах ограничивает их использование до температур ниже 932 ° F (500 ° C).

Аустенитные никелевые чугуны обладают значительно большей ударной вязкостью и ударопрочностью, чем другие жаропрочные чугуны из сплавов кремния и хрома.Чугуны с высоким содержанием никеля с микроструктурой шаровидного графита значительно прочнее и имеют более высокую пластичность, чем чугуны из никелевого сплава с чешуйчатым графитом.

Серый аустенитный чугун

Отливки из аустенитного серого чугуна в основном используются из-за их устойчивости к нагреванию, коррозии и износу. Серый аустенитный чугун характеризуется равномерно распределенными чешуйками графита и некоторым количеством карбида. Они отмечены наличием достаточного содержания сплава для создания аустенитной структуры.

Эти отливки производятся плавкой в ​​различных типах литейных печей, которые могут включать любое из следующего:

•

Купольная печь

•

Воздушные печи

•

Электродуговая дуга или индукционные печи

•

Тигельные печи

Литейные методы включают испытания и химический анализ, чтобы установить, что следующие элементы находятся в отливке в указанных пределах.

•

Углерод

•

Кремний

•

Марганец

•

Никель

Никель

9902 9902

•

Сера

•

Молибден

Механические свойства, включая твердость, также проверяются на соответствие указанным значениям.Другой контроль качества включает проверку магнитной проницаемости отливок. Эти отливки не обязательно являются немагнитными, если не указаны особые требования.

В эту группу входят несколько типов и марок обсадных труб; лучший способ узнать о них — обратиться к самым последним спецификациям ASTM. В списке, приведенном ниже и в таблице 1-7-3, указаны некоторые типы, марки и их свойства.

Таблица 1-7-3. Типичные механические свойства аустенитного серого чугуна

9018 9018 Resist 2 185

Тип отливки Спецификация	Тип	Предел прочности (мин) тыс. Фунтов на кв. Дюйм	Твердость (мин) (BHN)
1	25	131
Ni-Resist	1B	30	149
Ni-Resist	2	25	118
171
Ni-Resist	3	25	118

•

Тип 1

•

902 902 902 902 902 902 902 902 902 9202 9202 9202

•

Тип 2b

•

Тип 3

•

Тип 4

•

Тип 5

•

Тип 6

Отливки из аустенитного высокопрочного чугуна используются в основном из-за их устойчивости к нагреванию, коррозии и износу, а также для других специальных целей.Отливки производятся с использованием процесса плавления в любой из печей, включая вагранку, воздушные печи, электрические печи или тигельные печи.

Аустенитный высокопрочный чугун, также известный как аустенитный чугун с шаровидным графитом или аустенитный шаровидный чугун, характеризуется тем, что его графит по существу имеет сфероидальную форму и практически не содержит чешуйчатого графита. Он содержит некоторое количество карбидов и достаточное количество сплава для создания аустенитной структуры.

Отливки из чугуна проверяются на магнитную проницаемость.Образцы отливок анализируются на соответствие заданному требуемому химическому составу по следующим элементам.

•

Углерод

•

Кремний

•

Марганец

•

Фосфор

Механические испытания проводятся для подтверждения того, что чугун соответствует требуемым значениям прочности на разрыв, предел текучести, удлинения и твердости.В таблице 1-7-4 показаны типичные значения прочности на разрыв и твердость аустенитного ковкого чугуна. Твердость часто указывается в числах Бринелля.

Таблица 1-7-4. Аустенитный высокопрочный чугун

2 Различия между2 Чугун и низкоуглеродистая сталь

Выбирая изделия из металла, важно понимать свойства металла, из которого оно изготовлено.Без понимания свойств металла, необходимого для вашего продукта или других применений, вы не сможете найти наиболее подходящий для ваших конкретных нужд. Чугун и низкоуглеродистая сталь — обычно используемые металлы. Однако они не могут быть заменены в том, что касается их приложений.

Давайте посмотрим на разницу в свойствах чугуна и мягкой стали, чтобы лучше понять их характеристики.

Состав

Чугун — это сплав железа с количеством углерода более 2.11% считается чугуном (тогда как в сталях количество углерода ниже 2,11%). Содержание углерода в чугуне обычно составляет от 2% до 4%. Самое примечательное в его структуре то, что чугун имеет включения графита на микроуровне. Мягкая сталь — это железоуглеродистый сплав, содержащий менее 0,25 процента углерода, что делает ее более пластичной и менее твердой, что делает ее непригодной для строительных работ.

Точка плавления

Чугун имеет более низкую температуру плавления (1200 ⁰ ° C) по сравнению с температурой плавления низкоуглеродистой стали, которая находится в диапазоне 1300 ⁰ ° C и 1400 ⁰ ° C.

Отливка

С чугуном легче работать, когда дело касается отливки форм из материала. Из-за дополнительного количества углерода, присутствующего в чугуне, его расплавленная форма более текучая, что облегчает отливку материала сложной формы. Это очень удобно для литья больших и тяжелых предметов. С мягкой сталью также легко работать, но чугун обладает более высокой литейной способностью.

Твердость

Чугун твердый, его можно закалить при нагревании и резком охлаждении.Это делает его довольно прочным. Низкоуглеродистую сталь можно закалить и отпустить с помощью соответствующих процессов.

Прочность

Прочность на сжатие чугуна 6,3 — 7,1 т / кв. См. Предел прочности на разрыв составляет 1,26 — 1,57 т / кв. См. Прочность на сжатие низкоуглеродистой стали составляет 4,75 — 25,2 т / кв. См. Предел прочности на разрыв 5,51 — 11,02 т / кв. См. Это ясно показывает, что мягкая сталь — лучший вариант, чем чугун, когда дело доходит до предела прочности на разрыв.Однако чугун имеет лучшую прочность на сжатие, чем низкоуглеродистая сталь. Благодаря этому он будет иметь большее сопротивление разрыву при сжатии. Это также делает его довольно прочным и идеальным для использования в тяжелых условиях. На нем не будет легко обнаруживаться следов износа, и вы можете рассчитывать на долгосрочную работу от чугуна.

Обрабатываемость

Пластичные материалы, такие как низкоуглеродистая сталь, трудно обрабатывать, поскольку они пластически деформируются за пределы предела текучести и имеют тенденцию к образованию непрерывной стружки, которая пытается прилипнуть к образцу, тем самым снижая режущую способность.Хрупкий материал, такой как чугун, почти эластичен до предела прочности на растяжение и дает прерывистую стружку, которая легко отрывается от образца. Это помогает улучшить режущую способность. По этой причине чугун является предпочтительным материалом с точки зрения обрабатываемости и прочности.

Вибрация

Чугун обладает хорошими демпфирующими свойствами, которые поглощают вибрации. Следовательно, они используются для изготовления станины для машин. Рассматривайте чугун как композит с перлитом в качестве матрицы и графитом в качестве дисперсной фазы.Именно эта дисперсная фаза вызывает ряд отражений вибраций и в конечном итоге приводит к их исчезновению. Именно поэтому чугун является лучшим материалом для струбцин, поддонов для поддонов, угловых пластин для коробок и столов для поверхностей.

Что такое чугун

На главную> Советы и факты> Что такое чугун

Термин « чугун » обозначает все семейство металлов с широким спектром свойств. Это общий термин, такой как сталь, который также обозначает семейство металлов.И стали, и чугуны в основном состоят из железа с углеродом (C) в качестве основного легирующего элемента. Стали содержат менее 2% и обычно менее 1% С, тогда как все чугуны содержат более 2% С. Около 2% — это максимальное содержание С, при котором железо может затвердеть как однофазный сплав со всем С в растворе. в аустените. Таким образом, чугуны по определению затвердевают как гетерогенные сплавы и всегда имеют более одного компонента в своей микроструктуре.

В дополнение к C, чугуны также должны содержать значительное количество кремния (Si), обычно от 1 до 3%, и, таким образом, они фактически являются сплавами железо-углерод-кремний.Высокое содержание C и Si в чугунах делает их отличными литейными сплавами. Температура плавления у них заметно ниже, чем у стали. Расплавленное железо более жидкое, чем расплавленная сталь, и менее реагирует с формовочными материалами. Образование графита более низкой плотности в чугуне во время затвердевания уменьшает изменение объема металла от жидкого к твердому и делает возможным производство более сложных отливок. Однако чугуны не обладают достаточной пластичностью для прокатки или ковки.

Различные типы чугуна не могут быть определены по химическому составу из-за сходства между типами.В таблице 1 перечислены типичные диапазоны составов для наиболее часто определяемых элементов в пяти основных типах чугуна.

Таблица 1. Диапазон составов для типичных нелегированных чугунов

Спецификация	Тип	Предел прочности (мин) тыс. Фунтов / кв. Дюйм	Твердость (мин) (BHN)
Ni-Resist			202
Ni-Resist	D-3	55	139-202
Ni-Resist	D-3A	55	131 — 193

Процент (%)
Тип Утюг	Углерод	Кремний	Марганец	Сера	фосфор
Серый	2.5-4,0	1.0-3.0	0,2–1,0	0,02-0,25	0,02–1,0
Пластичный	3,0-4,0	1,8–2,8	0,1–1,0	0,01-0,03	0,01-0,1
Компактный графит	2. 5-4,0	1.0-3.0	0,2–1,0	0,01-0,03	0,01-0,1
Гибкий (литой белый)	2. -2.9	0,9–1,9	0,15–1,2	0,02-0,2	0.02-0,2
Белый	1,8–3,6	0,5–1,9	0,25-0,8	0,06-0,2	0,06-0,2

Существует шестая классификация для коммерческих целей — высоколегированные чугуны. Они имеют широкий диапазон базового состава, а также содержат большое количество других элементов.

Наличие определенных второстепенных элементов также имеет жизненно важное значение для успешного производства каждого типа железа. Например, зародышеобразователи, называемые модификаторами, используются при производстве серого чугуна для контроля типа и размера графита. Незначительные количества висмута и теллура используются в производстве ковкого чугуна, а присутствие нескольких сотых процента магния (Mg) вызывает образование сфероидального графита в высокопрочном чугуне.

Кроме того, состав чугуна должен быть адаптирован к конкретным отливкам.Мелкие и большие отливки из одного сорта чугуна не могут быть изготовлены из металла одного и того же состава. По этой причине большинство отливок из чугуна покупают на основе механических свойств, а не состава. Общее исключение — отливки, требующие особых свойств, таких как коррозионная стойкость или устойчивость к повышенным температурам.

Различные типы чугуна можно классифицировать по их микроструктуре. Эта классификация основана на форме и форме, в которой основная часть углерода содержится в железе.Эта система предусматривает пять основных типов: серый чугун, высокопрочный чугун, ковкий чугун, чугун с компактным графитом (CGI) и белый чугун. Каждый из этих типов может подвергаться умеренному легированию или термообработке без изменения его основной классификации. Высоколегированные чугуны, обычно содержащие более 3% добавленных сплавов, также могут быть индивидуально классифицированы как серые, высоколегированные или белые, но высоколегированные чугуны коммерчески классифицируются как отдельная группа.

следующий: Серый чугун >>

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
Свяжитесь 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.

металлов | Бесплатный полнотекстовый | Влияние микроструктуры, механических и физических свойств на обрабатываемость графитового чугуна

Заготовки из графитового чугуна обычно обрабатываются на автоматизированных обрабатывающих центрах. Основным фактором, влияющим на эффективность обработки, является обрабатываемость [1]. Плохая обрабатываемость приводит к частой замене режущих инструментов и снижает эффективность обработки. Обрабатываемость материалов обычно оценивают с точки зрения износа инструмента, шероховатости поверхности и нагрузки при обработке [2].Nayyar et al. [3] измерили силу резания, температуру резания и стойкость инструмента при токарной обработке чугуна с чешуйчатым (FGI), уплотненным (CGI) и сфероидальным (SGI) графитом. Они обнаружили, что температура резания на поверхности была примерно одинаковой для разных чугунов, но сила резания и стойкость инструмента значительно различались. SGI с более низкой твердостью и меньшим содержанием перлита имеет более высокую силу резания и более короткий срок службы инструмента по сравнению с FGI. Seker et al. В [4] сообщается, что закалочная термообработка SGI значительно улучшила качество поверхности и привела к относительно небольшому изменению сил резания в процессе токарной обработки.Для различных чугунов с равным пределом прочности на разрыв Ren et al. [5] исследовали влияние микроструктуры и механических свойств на силу резания различных чугунов с одинаковой прочностью на разрыв в процессе токарной обработки. Результаты показали, что существует положительная корреляция между силой резания, твердостью и содержанием перлита для чугунов с равным пределом прочности. SGI с меньшей твердостью и меньшим количеством перлита имеет меньшее усилие резания по сравнению с FGI. Tooptong et al. [6] сравнили износ по задней поверхности при точении FGI, CGI и SGI в сухих условиях.Они обнаружили, что основная причина плохой обрабатываемости CGI и SGI заключается в том, что температура резания намного выше, чем FGI. Heck et al. [7] исследовали причину, по которой CGI имеет плохую обрабатываемость по сравнению с обычным FGI в процессе резки. Причина — образование слоя MnS на поверхности инструмента при обработке FGI. Слой MnS действует как смазка и предотвращает прилипание частиц детали. Однако этот слой не может образовываться при обработке CGI и SGI, поскольку образование включений MnS невозможно в обоих материалах из-за более высокого содержания магния, который, в свою очередь, ответственен за образование вермиклин и конкреций графита.Де Соуза и др. [8] исследовали крутящий момент, потребляемую мощность, стойкость инструмента и шероховатость поверхности непрерывных прутков из высокопрочного чугуна в процессе фрезерования. Срок службы инструмента и крутящий момент были разными при фрезеровании в разных регионах, но потребление энергии и шероховатость поверхности статистически не различались. Dias et al. [9] исследовали влияние структуры матрицы серого чугуна на силу резания и стойкость инструмента при фрезеровании. Они обнаружили, что более высокое содержание перлита приводит к более быстрому износу инструмента и увеличению силы резания.Амир и др. [10] исследовали влияние микроструктуры и механических свойств чугуна с уплотненным графитом на износ инструмента в процессе торцевого фрезерования. Они обнаружили, что микроструктура оказывает значительное влияние на износ инструмента. Меньшее количество абразивных частиц карбонитрида и меньшее содержание перлита снижает износ инструмента. Да Силва и др. [11] проанализировали износ режущих инструментов при фрезеровании FGI и CGI. Результаты показали, что материал заготовки сильно влияет на срок службы и износ инструмента. Механизмами износа обоих материалов были истирание и адгезия.Ren et al. [12] исследовали влияние модифицирующей добавки на износ сверла для бурения чугуна с чешуйчатым графитом, и были получены оптимальные комбинации сложных модификаторов с наименьшим износом сверла. Meena et al. [13] исследовали свойства сверления сырого закаленного высокопрочного чугуна. Результаты показали, что удельная энергия резания и коэффициенты силы резания увеличиваются с уменьшением скорости подачи и увеличением скорости резания. Ян и др. [14] исследовали влияние износа бурового долота на крутящий момент резания и осевую силу во время сверления чугуна с шаровидным графитом.Результаты показали, что небольшая подача и высокая скорость резания привели к потере режущей способности в области ускоренного износа. Ли и др. [15] исследовали механизм износа укропа при сверлении CGI при сухой и минимальной смазке. Результаты показали, что основным механизмом износа при сверлении CGI является адгезия и истирание. Эти предыдущие исследования в основном были сосредоточены на оценке обрабатываемости только одного типа чугуна или на сравнении обрабатываемости различных чугунов только с использованием метода механической обработки.Возможно, для разных чугунов обрабатываемость определенного чугуна хороша при одном методе обработки, а его обрабатываемость плохая при другом методе обработки. Затем необходимо сравнить обрабатываемость при различных методах обработки. Выявление различий в их обрабатываемости при различных методах обработки является основанием для выбора обрабатывающего оборудования и технологий. Кроме того, сравнивая обрабатываемость FGI и SGI, некоторые литературные отчеты дали противоречивые результаты.Например, авторы обоих [3,7] сообщили, что FGI имеет меньшую силу резания по сравнению с SGI, но авторы [5] сообщили, что FGI имеет более высокую силу резания. Таким образом, сравнение обрабатываемости двух или более графитовых чугунов требует дальнейших исследований. Между тем, взаимосвязь между обрабатываемостью и микроструктурой, а также физическими свойствами при различных условиях обработки требует дальнейшего изучения.

Это исследование основано на реальных производственных проблемах. Известная компания по производству тракторов изначально использовала недорогие FGI для литья передних кронштейнов тракторов.Кронштейны FGI иногда ломались во время работы трактора. Затем FGI заменили на SGI с большей прочностью, и тогда кронштейны уже не ломались. Однако статистический анализ показал более быстрый износ бурового долота при сверлении кронштейнов SGI. Срок службы сверла при сверлении кронштейнов SGI составил только половину от FGI. Технический персонал компании предположил, что более быстрый износ сверла может быть вызван в основном более длинной стружкой. Целью этого исследования было сравнить обрабатываемость (токарную и сверлильную способность) с точки зрения нагрузки на обработку, формы стружки, шероховатости поверхности и температуры инструмента двух чугунов, используемых для изготовления передних кронштейнов трактора, а также изучить взаимосвязь между материалами. обрабатываемость, микроструктура и теплопроводность.Результаты исследования будут способствовать выявлению причин разницы в износе сверла между двумя материалами. Кроме того, результаты могут служить руководством для конструкции кронштейнов SGI, например, какое соотношение феррита и перлита в матрице может обеспечить хорошую способность SGI к сверлению (хорошее стружкодробление и низкую шероховатость поверхности).

Кованое железо: свойства и применение | Металлы | Отрасли

В этой статье мы обсудим: — 1. Приготовление кованого железа 2.Свойства кованого железа 3. Использование.

Подготовка Кованое железо :

Его получают из чугуна путем обжига C, Si, Mn, P и серы в печи для лужения. Таким образом, кованое железо — это более чистая форма чугуна. Чугун содержит 6% или более этих примесей, но их процентное содержание в кованом железе снижается примерно до 1%. Содержание углерода снижается примерно до 0,02%.

В процессе очистки передельного чугуна в кованое железо незначительное количество шлака включается в кованое железо и равномерно распределяется в нем.Наличие шлака придает кованому железу волокнистую структуру.

Свойства Кованое железо :

Легко обрабатывается и сваривается при температуре, близкой к температуре плавления. Он пластичен в холодном состоянии и обладает хорошими формовочными качествами. По устойчивости к коррозии превосходит низкоуглеродистую сталь. Он находит множество практических применений благодаря своей способности принимать и удерживать защитные металлические и лакокрасочные покрытия, а также хорошим качествам обработки и нарезания резьбы.Механические свойства кованого железа зависят от формы готового продукта.

Кованое железо не содержит примесей и поэтому очень мягкое. Из-за очень низкого содержания углерода его температура плавления высока, и его нельзя использовать в качестве литейного сплава. Из-за плохой прочности от него мало пользы. Его нельзя подвергать термообработке с целью изменения его физических свойств.

Благодаря наличию в кованом железе шлака он устойчив к коррозии. Он может быть получен в виде пластин, листов, кованых заготовок, конструкционных профилей, стержней, трубопроводов и насосно-компрессорных труб.Волокна имеют тенденцию слегка останавливать трещину, а не ломаться сразу при перегрузке, и таким образом предупреждают об опасности.