Справочник по конструкционным материалам (Арзамасов Б.Н., Соловьева Т.В. - Справочник по конструкционным материалам), страница 17

Чугуны всех марок также содержат не более О,! % Р. Некоторые примеси оказывают вредное влияние н» процесс модифицирования, а следовательно, и на свойства чугуна с шаровидным графитом. Поэтому их содержание должно быль ограничено (0,009 % РЬ; 0,013 % Зп; 0,026 % ЗЬ; 0,04 % Т1; 0,08 % Аз; 0,3 % А1). Получение шаровидного графита в чугуне возможно при обработке расплава сфероидизирующими металлами (М8, Са, Се и др.) и нх смесями с другими металлами или неметаллами. Чаще всего применяют магниевые лигатуры на основе М, Си, Я и Са.

Чтобы подавить демодифицирующее влияние примесей, всегда имеющихся в чугуне, в лигатуры к магнию дополнительно вводят один илн несколько РЗМ. Способы получения чугуна с вермикулярным графитом принципиально не отличаются от рассмотренных выше, за исключением меньшего количества глобуляризирующих элементов, вводимых в расплав при модифицировании. Механические свойства чугуна с вермикулярным графитом ближе к свойствам чу- гула с шаровидным графитом, чем с пластинчатым, однако по сравнению с последними он обладает меньшей чувствительностью к изменению толщины стенки отливки 110] 87 Для обеспечения заданных свойств в отливках с большой толщиной стенки уменьшают содержание С и 81 в чугуне с повышением их отношения (табл.

2.20), а чугун высоких марок легируют неболыпим количеством %, Сг, Си и Мо. и вследствие этого может более успешно использоваться в качестве конструкционного материала для крупногабаритных массивных деталей. Связь основных механических свойств чугуна с вермикулярным графитом с его химическим составом может быть выражена уравнениями 1131: а,= 85,5 — 12,5 С вЂ” 1,5 Я + 7,5 Мп+ 25 Р; Ь = 13,6+ 4,25 С+1,25 31 — 2,0 Мп — 12,5 Р; НВ = 455 — 75 С вЂ” 12,5 81 + 50 Мп + 125 Р, где о, — в МПа; Ь вЂ” в %.

Эти соотношения справедливы при изменении массовой доли основных элементов в следующих пределах, % (мас.): 3,0-3,8 С; 2,2 — 3,0 Я; 0,2 — 1,2 Мп и 0,02-0,1 Р. Чугун с вермикулярным графитом характеризуется упругостью при увеличении напряжений до 125 МПа при растяжении н до 200 МПа при сжатии. Модуль упругости у него значительно выше, чем у чугуна с пластинчатым, но несколько ниже, чем у чугуна с шаровидным графитом (см.

табл. 2.17; 2.19). По показателю ударной вязкости этот чутун ближе к чутуну с шаровидным графитом, чем с пластинчатым. Изменение механических свойств чугунов при повышенных температурах показано в табл. 2.21. Видно, что прочность до 400 — 450 С изменяется незначпгельно, причем она сначала несколько снижаечся прн 150 — 200 С, как у многих железоуглеродистых сплавов, а затем снова возрастает прн 350 — 400 С. Модуль упругости у чугунов всех типов монотонно снижается с повьпнением температуры. Общая закономерность изменения механических свойств нелегированных чутунов с различной формой графита при пониженных температурах (меньше 20 'С) — некоторое повышение прочности н твердости, уменыпение пластичности.

Феррнтные чугуны упрочняются больше, чем перлитные, и у них меньше снижается пластичность. У чугуна с пластинчатым графитом эти изменения невелики. По герметичности высокопрочный чугун значительно превосходит серый вследствие отсутствия графитовой порнстости и пригоден для деталей, работаницих под давлением до 50 МПа 1231, Хорошая износостойкость обусловливает частое использование его для деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания и трения при высоких давлениях и затрудненной смазке.

Наиболее благоприятной в этом случае металлической основой не- легированного ЧШГ является перлитная, характеризующаяся меныпим коэффициентом трения/' . У чугуна с перлитной основой (27ОНВ) ~' = 0,63 при давлении р = 1,4 МПа и 0,52 прн р = 2,5 МПа, а у чутуна с перлитно-ферригной основой (207 НВ) — соответственно 0,7 и 0,62. Сила резания в случае ЧШГ на 50 — 60 % выше, чем серого чугуна той же твердости, но при эквивалентных значениях о, обрабатываемость первого лучше, чем второго.

Шероховатость поверхности у чугуна с шаровидным графитом меньше вследствие обособленности выделений графита в нем. Кевкнй чугун. Отливки из черносердечного ковкого чугуна получают путем графитизирующего отжига отливок из белого чугуна. Они характеризуются повышенными о, и Ь вследствие образовании при отжиге хлопьевидного графита, более компактного, чем пластинчатый графит в сером чугуне (табл. 2.22).

Металлическая же основа у ковкого чутуна, как и у других чутунов, может быть ферритной или перлитной в зависимости от его химического состава (табл. 2.23) и применяемого режима термической обработки. Таблица 2.22. Механические свойства ковких чугуиев но ГОСТ 12Ы-79 ' По согласованию изготовителя с потребителем допускается понижение на 1 %. Таблица 2.23. Рекомендуемый химический состав кевкнх чугунов, % (мвс.) 110! Ег Марка чугуна Мп 'фвуни с фвдРМРпной основой 1,0-1,6 3,7-4,2 0,4-0,6 КЧЗО-б, КЧЗЗ-8 0,18 0,20 0,08 В вагранке 1,1-1,3 3,6-4,0 0,3 -О,б В вагранке и электропечи 0,020 0,06 О,!2 КЧ35-10 1,2- 1,4 3,6-4,0 0,2-0,4 2,4-2,7 КЧ37-12 Последом- тельно в двух зле ктропечах О,!2 0,06 0,06 ~фауны с первичной основой 0,3-1,0 0,10 2,5-2,8 1,! — 1,3 3,6-3,9 В вагранке и электропечи 0,20 0,08 КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3 0,3-1,0 0,10 0,08 2,4-2,7 1,2-1,4 3,6-3,9 КЧ65-3, КЧ70-2, КЧ80-1,5 0,06 Последова- тельно в двух злектропечах Таблица 2.24.

Меканкчеекне свейетва кевккп чугунеа, не реглпменткреванные ГОСТ 1215-79 1101 Феррптпые чугуны Перлитпые чугуны Свойство ХЧЗЗ-8 КЧ35-!О КЧ37-12 Е ,ГПа 6 ,ГПа е„МПа: 176-185 !66 170 68-75 65 70 63 90-120 350 !40- !ВО 900-1200 90 — ! 20 310 90-! 20 330 90-120 340 прп сжатии » изгибе т„МПа: прп кручении 460-720 360-500 300-500 3,5-6,0 340 345 370 350 300 220 10-18 300 230 10-18 270 190 Ю-18 290 210 10-18 » срезе ° « е в2,МПа «!«, зь 0,28-0,29 0,23 0,25 0,27 0,29 ««и е,, МПя: 80 140 85 140 110-!40 180-220 70 120 во 130 прп растяжении » изгибе т,, МПа КС, кДж/м 9, т», прп вибрации с на- «рузкой, равной 1/3 по з !20 !30 !3-15 130 160 13-! 5 180-2! 0 50-160 10-13 110 120 13-15 !30 !40 13-! 5 ,1 ° 2 «3 ' Прп растяжении. ' Прн срезе.

' Прн кручении. Влияние температуры на механические свойства колкого чугуна проявляются главным образом выше 400 С (см. табл. 2.2!) Выражается оно в понижении «зв «го 2 и повывннни б. Феррнтные группы характеризуютсл более низким порогом хрупкости, чем вервитные (обычно — 80 С), с повышением твердости перлнтного ковкого чугуна порог крулкесгн также возрастает. Перлнтный ковкнй чугун обладает высокой нзносостойкостью в условиях работы со смазкой прн давлении до 20 МПа н быстро изнашивается при сухом трении„тогда как верянтно-ферритный имеег сравнительно низкие антифрикционные свойства в условиях Основные преимущества отливок нз конного чугуна заключаются в однородности нх свойств по сечению, практическому отсутствию напряжений.

Эти чугуны применяют преимущественно для отливок с толщиной стенок 3 — 50 мм, что связано со стремлением обеспечить безусловное получение структуры белого чугуна при литье и однородность строения и свойств во всех сечениях отливки. Наибольшую прочность можно получить при высокодис перс ном перлите и малом количестве при наибольшей компактности графита, а наибольшую пластичность — при феррнте и таком же графите (табл. 2.24).

Если отливки из ковкого чугуна не имеют литейных дефектов, они могут быть герметичны при р ~ 20 МПа. работы со смазкой и весьма хорошие при сухом трении. Обрабатываемость ковкого чугуна находится примерно на том же уровне, как и высокопрочного. Обьемная линейная усадка велика у белого чутуна как при кристаллизации, так и в твердом доперлитном состоянии при сравнительно небольшом предусадочном расширении.

Вследствие этого в сложных отливках легко образуются горячие н холодные трещины. В связи с этим сложные отливки практически невозможно получать в металлических формах, оказывающих существенное сопротивление усадке. Для уменьшения склонности чугуна к образованию трещин необходимо до минимума снижать содержание фосфора и серы, уменьшать содержание азота и кислорода, использовать оптимальные температуры заливки и т.

д. В сравнении с ковкнм высокопрочный чугун обладает лучшими литейными и более высокими механическими свойствами, во многих случаях к нему можно не применять термообработку и использовать для производства деталей любой массы и размеров. Поэтому отливки из ковкого чугуна в последние годы все чаще заменяют отливками из высокопрочного чутуна, особенно там, где это является экономически целесообразным. Антифрницнеииый чугун.