«Железное литьё» известно человечеству с незапамятных времен. В наше время оно широко используется во многих сферах народного хозяйства и носит название – чугун. И если о коленвалах, картерах редукторов, ступицах колес, арматуре обычный человек может и не знать, то о сковородках, чугунках, радиаторах, ваннах, решетках и других чугунных изделиях знают все.
Металлургическая промышленность производит разные простые и специальные виды чугуна, для каждого из которых существует своя сфера применения.
Белый чугун
Белый (передельный) чугун
— вид чугуна, в котором углерод находится в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск. В структуре такого чугуна отсутствуют видимые включения графита.
Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Прочность снижается, а твёрдость возрастает с увеличением содержания углерода и карбидов.
Наивысшую твёрдость имеет белый чугун с мартенситной структурой. Особо высокий твёрдостью НВ 800-850 обладает чугун с содержанием 0,7-1,8% бора.
Белый чугун является весьма ценным материалом для деталей, работающих в условиях износа при очень высоких удельных давлениях и преимущественно без смазки.
Характерные особенности легированного белого чугуна определили области его использования в качестве нержавеющего и магнитного чугуна, а также чугуна с высоким электросопротивлением.
Однако преимущественно белый чугун впоследствии переделывается в сталь (80%) и другие виды чугуна, поэтому носит название передельного.
Классификация и маркировка чугунов.
В зависимости от состояния углерода в чугуне, различают: белые, серые, высокопрочные, ковкие чугуны и чугуны с вермикулярным графитом.
Белыминазывают чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита (карбид железа).
В остальных видах чугунов (серые, высокопрочные, ковкие, с вермикулярным графитом) углеродв значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита.
Всерых чугунах – в пластинчатой или червеобразной форме; в высокопрочных– вшаровидной форме, в ковких – в хлопьевидной форме. Чугуны с вермикулярным графитомимеютдве формы графита – шаровидную (до 40%) и вермикулярную (в виде мелких тонких прожилок).
Чугуны маркируют двумя буквами, обозначающих разновидность чугуна, и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления σв при растяжении в МПа·10-1.
Серый чугун обозначают буквами «СЧ» (ГОСТ 1412-85), высокопрочный — «ВЧ» (ГОСТ 7293-85), ковкий — «КЧ» (ГОСТ 1215-85), чугун с вермикулярным графитом – ЧВГ (ГОСТ 28384 -89):
СЧ 10 — серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;
ВЧ 70 — высокопрочный чугун с пределом прочности при растяжении 700 МПа;
КЧ 35 — ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 350 МПа;
ЧВГ 40 – чугун с вермикулярным графитом с пределом прочности при растяжении 400 МПа.
Различают еще чугуны с особыми свойствами:
1) антифрикционные чугуны(ГОСТ 1585-85) – обозначаются первыми буквами АЧ и порядковым номером, например,
АЧС-1 – антифрикционный серый чугун с порядковым номером марки 1;
АЧВ-2 – антифрикционный высокопрочный чугун с порядковым номером марки 2;
АЧК-2 – антифрикционный ковкий чугун с порядковым номером марки 2;
2) жаростойкие чугуны (ГОСТ 7769 – 82) – обозначаются буквами ЖЧ, после которых идет буквенное обозначение легирующих элементов (Н – никель, Д – медь и др., аналогично обозначению легирующих элементов в стали) и цифры, указывающие концентрацию элементов в %%; например,
ЖЧХ-2,5 – жаростойкий чугун хромистый с содержанием хрома 2,5%;
ЖЧС-5,5 – жаростойкий чугун, легированный кремнием с содержанием 5,5%;
2. Назначение конструкционных материалов.
Рассмотренные конструкционные материалы используются во многих отраслях нефтегазовой, химической и автомобильной промышленности. Примерное назначение приведено в таблице 2.
Таблица 2 – назначение конструкционных материалов.
| Наименование | Примеры марок | Назначение |
| 1 | 2 | 3 |
| Стали | ||
| Углеродистые конструкционные обыкновенного качества | Ст0-Ст6, Ст2кп, Ст3сп, ВСт3пс2 | Используется в строительстве, в машиностроении в виде поковок, листов, проволоки, метизов и т.п. |
Продолжение таблицы 2.
| 1 | 2 | 3 |
| Углеродистые конструкционные качественные | 05кп, 05, 08кп, 15, 25 | Кронштейны, гайки, шурупы, пальцы, оси, болты, валы, шпильки и т.д. |
| Автоматные углеродистые | А11, А12, А20, А30 | Предназначены для изготовления деталей массового производства на станках автоматах: винты, гайки, оси, валики, шестерни и т.д. |
| Подшипниковые | ШХ15, ШХ15СГ | Кольца шарико- и роликоподшипников, клапаны, подшипники нефтяного оборудования, работающие в воде и т.д. |
| Рессорно-пружинные | 65, 65Г, 70Г, 80 | Пружины различных механизмов и машин |
| Стали для северных регионов | 09Г2С, 10Г2С, 14Г2АФД | Детали машин и механизмов, работающие в условиях низких температурНесущие элементы конструкций. |
| Инструментальные для режущего, измерительного, для штампов | У7, У7А У12, У12А | Зубила, отвертки, молотки, кувалды, центры токарных станков, резцы для твердых металлов, для сверл, напильников, фрез, метчиков и др. Штангенциркули, линейки. Штампы. |
| Чугуны | ||
| Белый | — | Для отливок, не требующих механической обработки и работающих в условиях абразивного износа и сухого трения (шары мельниц, дробилок, валки прокатных станов) |
| Серый | СЧ10, СЧ15, СЧ20 и т.д. | Детали станин металлообрабатывающих станков, дизелей, зубчатые колеса, крупные коленчатые валы и т.д. |
| Ковкий | КЧ35, КЧ60, КЧ80 и т.д. | Тормозные колодки, ступицы, шестерни и т.д. |
| Высокопрочный | ВЧ40, ВЧ45, ВЧ60, ВЧ100 и т.д. | Крупные коленчатые валы, шестерни, прокатные валки, поршни, лопатки паровых турбин и т.д. |
| Чугуны с вермикулярным графитом | ЧВГ30,ЧВГ35, ЧВГ40, ЧВГ45 | Для изготовления отливок, поршневых колец, коленчатых и распределительных валов и т.д. |
3. Задание.
1. Изучите и законспектируйте теоретический материал.
2. Расшифруйте марки конструкционных материалов, приведенные в таблице 3.
3. Укажите примерное назначение материала.
4. Напишите вывод о проделанной работе.
5. Ответьте на контрольные вопросы.
6. Вариант выдается преподавателем.
Таблица 3 – Марки конструкционных материалов.
| № варианта | Марки конструкционных материалов |
| 1 | 2 |
| 1 | ВСт3кп2, 08Х20Н14С2, Р9, СЧ25, ВЧ60, У7А |
| 2 | 11Х11Н2В2МФ, ШХ30, У11, ВЧ45, СЧ11, 25 |
| 3 | 25ХГСА, Р6М5Ф2К8, 50, КЧ50, А6, 08кп |
| 4 | 45ХН3МФА, ШХ9, 20пс, У10, ЧВГ30, СЧ10 |
| 5 | 10Х17Н13М2Т, А20, Ст6, СЧ25, ШХ30, У11 |
| 6 | Ст5Гпс3, 25Х13Н2, 15кп, КЧ80, СЧ15, 65 |
| 7 | 16Х11Н2ВМФ, А40Г, ШХ15, СЧ10, 70Г, ВЧ40 |
| 8 | 45Х22Н4М3, У13, БСт2пс2, ВЧ100, ШХ30, 15кп |
| 9 | 31Х19Н9М8ВТ, Р9, 45, ЧВГ45, Ст6, У7А |
| 10 | 12Х18Н9Т, ШХ15ГС, А20, Р12, Ст3, ШХ15СГ |
| 11 | ВСт3пс, 20Х, Р12, СЧ25, Ст5, У7А |
| 12 | 15Х6СЮ, Р6М5, У13А, Ст6, СЧ25, ВЧ45 |
| 13 | 38Х2МЮА, ВСт4пс2, 50Г, СЧ25, Р12, Ст2кп |
| 14 | 36Х18Н25С2, А30, ВСт2кп6, КЧ60, СЧ25, У7А |
| 15 | 40ХМФА, Р6М3Ф2, А30, ВЧ80, У7А, Ст2кп |
| 16 | Ст0, 30Х13, ШХ6, СЧ15, Р12, ШХ15СГ |
| 17 | 09Х16Н4Б, БСт3Г, ШХ6, СЧ18, А20, ВЧ45 |
| 18 | 45ХН3МФ-Ш, У11, А11, ЧВГ30, Ст3, У7А |
| 19 | 14Г2АФ, Р6М2Ф3, ВСт5сп, СЧ24, А20, ВЧ45 |
| 20 | 15Х7Н2Т-Ш, Р6М5Ф2К8, ШХ9, КЧ63, Ст6, А11, |
| 21 | БСт1, 50ХГ, Р6М3Ф2, Р12, СЧ25, ВЧ45 |
| 22 | 08Х18Т1, У10А, 30пс, ВЧ40, СЧ25, А12, |
| 23 | Р12, 13Х14НВ2ФР, Ст5пс3, СЧ20, ШХ30, Ст6, |
| 24 | У9, 07Х25Н13, ШХ15, Р12 СЧ25, А20, |
| 25 | А11, 20Х12ВНМФ, 25пс, ВЧ80, А7, СЧ25 |
Ответьте на контрольные вопросы.
1. Чем отличается чугун от стали.
2. Как классифицируются, стали по химическому составу, качеству и назначению?
3. В чем отличие серого чугуна от белого.
Литература.
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.:Машиностроение, 2001.-920 с., ил.
2. Журавлев В.Н., Николаев О.И. Машиностроительные стали. Справочник.- 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992, 480с., ил.
3. ГОСТ 380-88, ГОСТ 493-79, ГОСТ 613-79, ГОСТ 859-78, ГОСТ 1050-75, ГОСТ 1215-85, ГОСТ 1585-85, ГОСТ 1412-85, ГОСТ 2685-75, ГОСТ 2856-79, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 4784-74, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 7293-85, ГОСТ 7769 – 82, ГОСТ 11069-74, ГОСТ 14113-78, ГОСТ 14957-76, ГОСТ 14959-79, ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80, ГОСТ 18175-78, ГОСТ 19807-74, ГОСТ 28384 -89.
Лабораторное занятие №2.
Определение физических, химических, механических и технологических свойств цветных металлов и сплавов.
Цель занятия: Выявить влияние углерода и легирующих элементов на свойства металлов и сплавов. Отработать практическое умение расшифровывать марки цветных металлов и сплавов.
Оборудование:титановые ГОСТ 14957-76, алюминиевые ГОСТ 11069-74, деформируемые ГОСТ 4784-74, литейные ГОСТ 2685-75, медные ГОСТ 859-78, бронзовые ГОСТ 493-79, латунные ГОСТ 15527-70.
Ход работы
Теоретическая часть.
Классификация и маркировка цветных металлов и сплавов.
В зависимости от состояния углерода в чугуне, различают: белые, серые, высокопрочные, ковкие чугуны и чугуны с вермикулярным графитом.
Белыминазывают чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита (карбид железа).
В остальных видах чугунов (серые, высокопрочные, ковкие, с вермикулярным графитом) углеродв значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита.
Всерых чугунах – в пластинчатой или червеобразной форме; в высокопрочных– вшаровидной форме, в ковких – в хлопьевидной форме. Чугуны с вермикулярным графитомимеютдве формы графита – шаровидную (до 40%) и вермикулярную (в виде мелких тонких прожилок).
Чугуны маркируют двумя буквами, обозначающих разновидность чугуна, и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления σв при растяжении в МПа·10-1.
Серый чугун обозначают буквами «СЧ» (ГОСТ 1412-85), высокопрочный — «ВЧ» (ГОСТ 7293-85), ковкий — «КЧ» (ГОСТ 1215-85), чугун с вермикулярным графитом – ЧВГ (ГОСТ 28384 -89):
СЧ 10 — серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;
ВЧ 70 — высокопрочный чугун с пределом прочности при растяжении 700 МПа;
КЧ 35 — ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 350 МПа;
ЧВГ 40 – чугун с вермикулярным графитом с пределом прочности при растяжении 400 МПа.
Различают еще чугуны с особыми свойствами:
1) антифрикционные чугуны(ГОСТ 1585-85) – обозначаются первыми буквами АЧ и порядковым номером, например,
АЧС-1 – антифрикционный серый чугун с порядковым номером марки 1;
АЧВ-2 – антифрикционный высокопрочный чугун с порядковым номером марки 2;
АЧК-2 – антифрикционный ковкий чугун с порядковым номером марки 2;
2) жаростойкие чугуны (ГОСТ 7769 – 82) – обозначаются буквами ЖЧ, после которых идет буквенное обозначение легирующих элементов (Н – никель, Д – медь и др., аналогично обозначению легирующих элементов в стали) и цифры, указывающие концентрацию элементов в %%; например,
ЖЧХ-2,5 – жаростойкий чугун хромистый с содержанием хрома 2,5%;
ЖЧС-5,5 – жаростойкий чугун, легированный кремнием с содержанием 5,5%;
2. Назначение конструкционных материалов.
Рассмотренные конструкционные материалы используются во многих отраслях нефтегазовой, химической и автомобильной промышленности. Примерное назначение приведено в таблице 2.
Таблица 2 – назначение конструкционных материалов.
| Наименование | Примеры марок | Назначение |
| 1 | 2 | 3 |
| Стали | ||
| Углеродистые конструкционные обыкновенного качества | Ст0-Ст6, Ст2кп, Ст3сп, ВСт3пс2 | Используется в строительстве, в машиностроении в виде поковок, листов, проволоки, метизов и т.п. |
Продолжение таблицы 2.
| 1 | 2 | 3 |
| Углеродистые конструкционные качественные | 05кп, 05, 08кп, 15, 25 | Кронштейны, гайки, шурупы, пальцы, оси, болты, валы, шпильки и т.д. |
| Автоматные углеродистые | А11, А12, А20, А30 | Предназначены для изготовления деталей массового производства на станках автоматах: винты, гайки, оси, валики, шестерни и т.д. |
| Подшипниковые | ШХ15, ШХ15СГ | Кольца шарико- и роликоподшипников, клапаны, подшипники нефтяного оборудования, работающие в воде и т.д. |
| Рессорно-пружинные | 65, 65Г, 70Г, 80 | Пружины различных механизмов и машин |
| Стали для северных регионов | 09Г2С, 10Г2С, 14Г2АФД | Детали машин и механизмов, работающие в условиях низких температурНесущие элементы конструкций. |
| Инструментальные для режущего, измерительного, для штампов | У7, У7А У12, У12А | Зубила, отвертки, молотки, кувалды, центры токарных станков, резцы для твердых металлов, для сверл, напильников, фрез, метчиков и др. Штангенциркули, линейки. Штампы. |
| Чугуны | ||
| Белый | — | Для отливок, не требующих механической обработки и работающих в условиях абразивного износа и сухого трения (шары мельниц, дробилок, валки прокатных станов) |
| Серый | СЧ10, СЧ15, СЧ20 и т.д. | Детали станин металлообрабатывающих станков, дизелей, зубчатые колеса, крупные коленчатые валы и т.д. |
| Ковкий | КЧ35, КЧ60, КЧ80 и т.д. | Тормозные колодки, ступицы, шестерни и т.д. |
| Высокопрочный | ВЧ40, ВЧ45, ВЧ60, ВЧ100 и т.д. | Крупные коленчатые валы, шестерни, прокатные валки, поршни, лопатки паровых турбин и т.д. |
| Чугуны с вермикулярным графитом | ЧВГ30,ЧВГ35, ЧВГ40, ЧВГ45 | Для изготовления отливок, поршневых колец, коленчатых и распределительных валов и т.д. |
3. Задание.
1. Изучите и законспектируйте теоретический материал.
2. Расшифруйте марки конструкционных материалов, приведенные в таблице 3.
3. Укажите примерное назначение материала.
4. Напишите вывод о проделанной работе.
5. Ответьте на контрольные вопросы.
6. Вариант выдается преподавателем.
Таблица 3 – Марки конструкционных материалов.
| № варианта | Марки конструкционных материалов |
| 1 | 2 |
| 1 | ВСт3кп2, 08Х20Н14С2, Р9, СЧ25, ВЧ60, У7А |
| 2 | 11Х11Н2В2МФ, ШХ30, У11, ВЧ45, СЧ11, 25 |
| 3 | 25ХГСА, Р6М5Ф2К8, 50, КЧ50, А6, 08кп |
| 4 | 45ХН3МФА, ШХ9, 20пс, У10, ЧВГ30, СЧ10 |
| 5 | 10Х17Н13М2Т, А20, Ст6, СЧ25, ШХ30, У11 |
| 6 | Ст5Гпс3, 25Х13Н2, 15кп, КЧ80, СЧ15, 65 |
| 7 | 16Х11Н2ВМФ, А40Г, ШХ15, СЧ10, 70Г, ВЧ40 |
| 8 | 45Х22Н4М3, У13, БСт2пс2, ВЧ100, ШХ30, 15кп |
| 9 | 31Х19Н9М8ВТ, Р9, 45, ЧВГ45, Ст6, У7А |
| 10 | 12Х18Н9Т, ШХ15ГС, А20, Р12, Ст3, ШХ15СГ |
| 11 | ВСт3пс, 20Х, Р12, СЧ25, Ст5, У7А |
| 12 | 15Х6СЮ, Р6М5, У13А, Ст6, СЧ25, ВЧ45 |
| 13 | 38Х2МЮА, ВСт4пс2, 50Г, СЧ25, Р12, Ст2кп |
| 14 | 36Х18Н25С2, А30, ВСт2кп6, КЧ60, СЧ25, У7А |
| 15 | 40ХМФА, Р6М3Ф2, А30, ВЧ80, У7А, Ст2кп |
| 16 | Ст0, 30Х13, ШХ6, СЧ15, Р12, ШХ15СГ |
| 17 | 09Х16Н4Б, БСт3Г, ШХ6, СЧ18, А20, ВЧ45 |
| 18 | 45ХН3МФ-Ш, У11, А11, ЧВГ30, Ст3, У7А |
| 19 | 14Г2АФ, Р6М2Ф3, ВСт5сп, СЧ24, А20, ВЧ45 |
| 20 | 15Х7Н2Т-Ш, Р6М5Ф2К8, ШХ9, КЧ63, Ст6, А11, |
| 21 | БСт1, 50ХГ, Р6М3Ф2, Р12, СЧ25, ВЧ45 |
| 22 | 08Х18Т1, У10А, 30пс, ВЧ40, СЧ25, А12, |
| 23 | Р12, 13Х14НВ2ФР, Ст5пс3, СЧ20, ШХ30, Ст6, |
| 24 | У9, 07Х25Н13, ШХ15, Р12 СЧ25, А20, |
| 25 | А11, 20Х12ВНМФ, 25пс, ВЧ80, А7, СЧ25 |
Ответьте на контрольные вопросы.
1. Чем отличается чугун от стали.
2. Как классифицируются, стали по химическому составу, качеству и назначению?
3. В чем отличие серого чугуна от белого.
Литература.
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.:Машиностроение, 2001.-920 с., ил.
2. Журавлев В.Н., Николаев О.И. Машиностроительные стали. Справочник.- 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992, 480с., ил.
3. ГОСТ 380-88, ГОСТ 493-79, ГОСТ 613-79, ГОСТ 859-78, ГОСТ 1050-75, ГОСТ 1215-85, ГОСТ 1585-85, ГОСТ 1412-85, ГОСТ 2685-75, ГОСТ 2856-79, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 4784-74, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 7293-85, ГОСТ 7769 – 82, ГОСТ 11069-74, ГОСТ 14113-78, ГОСТ 14957-76, ГОСТ 14959-79, ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80, ГОСТ 18175-78, ГОСТ 19807-74, ГОСТ 28384 -89.
Лабораторное занятие №2.
Определение физических, химических, механических и технологических свойств цветных металлов и сплавов.
Цель занятия: Выявить влияние углерода и легирующих элементов на свойства металлов и сплавов. Отработать практическое умение расшифровывать марки цветных металлов и сплавов.
Оборудование:титановые ГОСТ 14957-76, алюминиевые ГОСТ 11069-74, деформируемые ГОСТ 4784-74, литейные ГОСТ 2685-75, медные ГОСТ 859-78, бронзовые ГОСТ 493-79, латунные ГОСТ 15527-70.
Ход работы
Теоретическая часть.
Классификация и маркировка цветных металлов и сплавов.
Серый чугун
Серый (литейный) чугун
— сплав железа с графитом, который присутствует в виде пластин или волокон.
Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, высокая жидкотекучесть, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.
Кроме углерода, серый чугун содержит в себе другие элементы. Важнейшие из них – кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8%, кремния 1,0-4,0% и марганца до 1,4%.
Сфера применения
Ковкий чугун нашел свое применение в машиностроении для производства станочного оборудования, отдельных деталей автомобилей, конструкций и механизмов, эксплуатируемых на железнодорожном транспорте и пр.
Чаще всего применяют ферритные отливки, которые стоят несколько дешевле, чем все остальные. Перлитные отливки используют для изготовления деталей, которые применяют для изделий и узлов, работающих под повышенными нагрузками.
Ковкий чугун используют для получения отливок с тонкой стенкой, ее размер может составлять от 3 до 40 мм.
Ковкий чугун
Ковкий чугун
— мягкий и вязкий чугун, получаемый из белого отливкой и дальнейшей термической обработкой. Используется графитизирующий отжиг — длительный отжиг, в результате которого происходит распад цементита с образованием графита.
Ковкий чугун, как и серый, состоит из сталистой основы и содержит углерод в виде графита, однако в форме хлопьев, которые получаются при отжиге (углерод отжига) и изолированы друг от друга, в результате чего металлическая основа менее разобщена и чугун обладает вязкостью и пластичностью.
По составу белый чугун, подвергающийся отжигу на ковкий чугун, является доэвтектическим и имеет структуру ледебурит-цементит (вторичный)-перлит. Для получения структуры феррит-углерод отжига в процессе отжига должен быть разложен цементит ледебурита, вторичный цементит и цементит эвтектоидный, то есть входящий в перлит. Разложение цементита ледебурита и цементита вторичного (частично) происходит на первой стадии графитизации, которую проводят при температуре выше критической (950-1000 °С); разложение эвтектоидного цементита происходит на второй стадии графитизации, которую проводят путём выдержки при температуре ниже критической (740-720 °С), или при медленном охлаждении в интервале критических температур (760-720 °С).
Высокопрочный чугун
Высокопрочный (модифицированный) чугун
— чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы, который имеет меньшее отношение поверхности к объему, что определяет наибольшую сплошность металлической основы и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным (сфероидальным) графитом такая же, как и в сером чугуне. В зависимости от химического состава, скорости охлаждения (толщины стенки отливки) могут быть получены ферритный, феррито-перлитный или перлитный высокопрочный чугун.
Высокопрочный чугун наиболее часто применяется для изготовления изделий ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб, которые отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.
Чугун высокопрочный с шаровидным графитом
Высокопрочный чугун получают путем введения магния (до 0,9%) и церия (до 0,05%) в жидкий серый чугун перед разливкой его в формы. Основная часть этих модификаторов испаряется, окисляется и переходит в шлак, так что в твердом металле обнаруживается не более 0,01% этих элементов. Магний и церий активно удаляют из чугуна серу. Но главная роль их заключается в том, чтобы изменить чешуйчато-пластинчатую форму графита на шаровидную. После модифицирования чугуна магнием или церием в ковш добавляют 75%-ный ферросилиций (сплав железа с кремнием). В отличие от модифицированного серого чугуна высокопрочный чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и пониженное содержание марганца.
Металлическая основа высокопрочного чугуна состоит из феррита и перлита или только из перлита. В этом чугуне сочетаются ценные свойства стали и чугуна. Он обладает сравнительно высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости. Высокопрочный чугун с успехом заменяет стальное литье и даже стальные поковки, что дает большой экономический эффект. Изделия из высокопрочного чугуна благодаря его повышенной износостойкости могут работать в условиях трения. Высокопрочный чугун лучше, чем серый, сохраняет свою прочность при нагреве, поэтому может применяться для работы при температурах до 400°С (серый чугун выдерживает температуру до 250°С).
ГОСТ 7293-85 нормирует предел прочности σв, предел текучести σт, относительное удлинение δ и твердость НВ высокопрочных чугунов. Требования к отливкам из этих чугунов устанавливаются нормативно-технической документацией. Принцип маркировки высокопрочных чугунов (ВЧ) отличается от маркировки серых чугунов. В обозначение их марки входят два числа — первое указывает предел прочности на разрыв, второе — относительное удлинение. Например, марка чугуна ВЧ 42-12 означает, что данный чугун имеет предел прочности σв = 412 Н/мм2 (42 кгс/мм2) и относительное удлинение δ =12%.
Стандарт предусматривает 10 марок высокопрочных чугунов: ВЧ 38-17, ВЧ 42-12, ВЧ 45-5, ВЧ 50-7, ВЧ 50-2, ВЧ 602, ВЧ 70-2, ВЧ 80-2, ВЧ 100-2, ВЧ 120-2. Стандарт или справочник дает дополнительные сведения об этом чугуне: предел текучести σт = 274 Н/мм2 (28 кгс/мм2), твердость-140÷200 НВ.
Из высокопрочных чугунов изготовляют многие детали (в том числе фасонные), которые ранее получали из стали, базовые и корпусные детали повышенной прочности (корпуса и станины станков, крупные планшайбы, гильзы, каретки, цилиндры, кронштейны, зубчатые колеса, накладные направляющие станков и детали с поверхностной закалкой). Они заменяют стали Сталь 20Л, 25Л, ЗОЛ и 35Л.
Маркировка
В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:
- передельный чугун
— П1, П2; - передельный чугун для отливок
— ПЛ1, ПЛ2, - передельный фосфористый чугун
— ПФ1, ПФ2, ПФ3, - передельный высококачественный чугун
— ПВК1, ПВК2, ПВК3; - чугун с пластинчатым графитом (серый чугун
— СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм2, 1 кгс/мм2 = 10 МПа); - ковкий чугун
— КЧ (цифры после букв «КЧ» обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм2 и относительное удлинение в %); - чугун с шаровидным графитом для отливок (высокопрочный чугун)
— ВЧ (цифры после букв «ВЧ» обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм2 и относительное удлинение в %); - антифрикционный чугун
(серый — АЧС, высокопрочный — АЧВ, ковкий — АЧК); - чугун легированный со специальными свойствами
— Ч (буквы после буквы «Ч» обозначают легирующие элементы: Х — хром, С — кремний, Г — марганец, Н — никель, Д — медь, М — молибден, Т — титан, П — фосфор, Ю — алюминий).
