Справочник по конструкционным материалам (Арзамасов Б.Н., Соловьева Т.В. - Справочник по конструкционным материалам), страница 18

Антнфрикционные свойства, являющиеся комплексными (учитывают износостойкость, прирабатываемость, износ сопряженной детали н пр,), для ряда чугунов весьма высоки и в некоторых условиях могут быть выше, чем у бронз. Марки антифрикционного чугуна, предусмотренные ГОСТ ! 585 — 85, и условия его применения приведены в табл.

2.25. В качестве антифрнкционного можно использовать (в зависимости от условий эксплуатации) каждую из 1рех разновидностей чугуна: серый с пластннчатым графитом, высокопрочный с шаровидным графитом н ковкий. Поэтому в данном случае ГОСТ 1585 — 85 регламентирует не механические свойства, а химический состав чугунов по легирующим элементам и микроструктуру: форму, размеры и распределение графитовых включений, тнп структурных составляющих металлической основы, их количество и дисперсность.

Тайнща 2.2Х Структура и уелевнн иримеиеиня яитифрнициеиных чугунев (ГОСТ 1585-85) Окончание табл. 3,35 Примечание. Для некоторых марок чугуна два предельных значения лля Р, ч и их произведения указывают допустимые сочетания значений каждого из этих показателей. В закаленном состоянии твердость 140-180 НВ. 2Л.4. Легиреваииые чугуиы ее епеииальиыми свойствами По химическому составу различают несколько групп легированных чугунов: хромистые, кремнистые, алюминиевые, марганцевые и никелевые (ГОСТ 7769-82), а по условиям эксплуатации: жаростойкие, жаропрочные, износостойкие, коррознонно-стойкие и немагнитные. При этом часто один н тот же легирующий элемент придает чугуну одновременно несколько снециаяьных свойств..Жаростойкость, коррозионная стойкость и магнитные свойства легированных чугунов приведены в табл.

2. 1О, 2.13, 2.14 и на рис. 2.1, 2.2, Механические свойства легированных чугунов даны в табл. 2,26 — 2.29. Хромистые чугуны. Эти чугуны применяют главным образом как жаростойкие, коррозионно-стойкие и износостойкие материалы. Износостойкость чугуна определяется структурой и твердостью. Большую часть изделий из высокохромистых чугунов успешно используют в условиях ударного абразивного износа и истирания. Износостойкие чугуны твердостью 400 НВ и более можно обрабатывать резцами с пластинами из ВК4, ВК6М.

С увеличением содержания хрома возрастает склонность чугуне к образованию усадочных раковин н холодных трещин. Вследствие этого при высоком содержании хрома необходимо предусматривать установку прибылей для питания отливок и обеспечивать равномерное охлаждение отливок в форме и при термообработке. Кремнистые чугуны. Применяют эти чугуны главным образом как окалиностойкие, ростоустойчивые и коррозионно-стойкие материалы. Механические свойства кремнистых чугунов относительно низкие как при нормальной, так и при повышенных температурах 1см. табл.

2.26, 2.27) и понижаются с увеличением содержания Й. Ударная вязкость не превышает 50 кДж/м (без надреза). С целью повышения механических свойств кремнистые чугуны иногда легнруют медью. Добавка 8 — 10 % Си в чугун ЧС15 повышает его а, до 200 МПа, а КС до 100 кДж/м; однако коррозионная стойкость при этом понижжтся. Таблица 2.26. Мекянмческне свойства легиревяииык чугумев (ГОСТ 7769-82) ° ! 4ю ° ! Тзоа' мм о оа, МПа Марка чугуна НВ Марка чугуна НВ МПа Хромистые чугуны Алюминиевые чугуны ЧЮХШ' 200-280 180-355 170 2„5 390 ° 2 ЧЮ7Х2 ЧЮ22Ш !20 235-295 200-280 150 2,5 220-355 440-585 150 200 255-295 235-355 3,0 120 290 490-605 390-440 355-535 3,0 Марганцевые чугуны ЧГ6СЗШ ° 2 ЧГ8ДЗ 490-605 330-605 215-330 215-265 490-5$5 175-285 З,О 150 150 6,0 Никелевые чугуны 245-390 385-635 245-330 ЧХ23П ЧХ28Д2 ЧХ32 200 390 390 1,5 2,0' Кремнистые чугуны 150 460-645 120-250 120-250 120-290 120-250 290 100 60 40 60 220-295 295-390 295-395 390-450 390-450 200 390 340 !50 340 1,5 4,0 ° 3 ЧС5Ш ЧС!3 ЧС15 ЧС17 ЧС15М4 4,0 25,0 390-450 120-220 ЧС17МЗ ЧН20Д2Ш ' Стрела прогиба на базе 300 мм.

' Износостойкий чугун. ' Относительное удлинение Ь, %. Таблица 2.27. Пречместь легиревяинык чугунов при рязлнчиык темперятуряз !1О, !З~ ЧХЗ ЧХЗТ ЧХ9Н5 ЧХ16 ЧХ16М2 ЧХ22 ЧХ22С ЧХ2$ 350 350 170 290 290 370 ЧНХТ ЧНХМД ЧНХМДШ ЧНМШ ЧН2Х ЧНЗХМДШ ЧН4Х2 ЧН11Г7Ш ЧН15ДЗШ ЧН15Д7 ЧН19ХЗШ 280 290 600 490 290 550 !95-230 195-230 270-320 180-280 215-2$0 350-550 Таблиц 2.28. Механические свойства легпреваппых чугупев с шаревпяпым графптем прп 800 С 1101 ' Время ло разрушения. ' Скорость ползучести. ' При 700 'С. Таблица 2.29.

Изменение мелулп упругости некоторых легпреввппых чугунов с повышением температуры 1131 Чутун с пластинчатым ~лафитом. ' При 550 С. Литейные свойства низкокремннстых чутунов мало отличаются от свойств серого чугуна илн чугуна с шаровидным графитом. Высококремнистые чугуны (> 12,0 % Я) имеют повьппенную усадку и склонны к образованию усадочных раковин. Для предупреждения образований холодных и горячих трещин отливки из этих чугунов удаляют из формы сразу после затвердевания и охлаждают в печи, нагретой до 700 — 800 'С, или же обеспечивают медленное охлаждение в форме. Отливки очень хрупки и требуют осторожного обращения при механической обработке, транспортировке и монтаже. Алюминиевые чугуны.

Применяют алюминиевые чутуны главным образом как жаростойкие и износостойкие материалы. Увеличение содержания алюминия до 12 % приводит к снижению прочности чугунов, которая в дальнейшем стабилизируется. Максимальную твердость имеют чугуны, содержащие 10-17 % и более 26 % А1. Наиболее технологичным является чугун, содержащий 19-25 % А1 (ЧЮ22), причем чугун с шаровидным графитом обладает повышенной прочностью и жаропрочностью (см. табл. 2.27„2.28). Чугуны с высоким содержанием алюминия имеют повышенную склонность к образованию усадочных раковин. 95 Марганцевые чугуны.

Применяют их главным образом в качестве немагнитных и износостойких материалов. В марганцевых антифрикционных чугунах, как и в высоко- никелевых„медленное охлаждение и отпуск способсгвуют образованию большого количества карбидов и снижению степени легированности аустенита. В структуре антифрикционных марганцевых чутунов содержится 45-55 % аустенита и 10-30% карбидов в питом состоянии и 30 — 90 % аустенита и 5 — 3 % карбидов после закалки.

Именно поэтому твердость чугуна в незакаленном состоянии бывает выше, чем в закаленном (1110- 290 НВ и 140 — 180 НВ соответственно). Обрабатываемость марганцевых чутунов затруднена вследствие наличия в структуре карбидов. Эти чугуны имеют повышенную склонность к образованию усадочных дефектов (раковин, трещин и т. п.). Никелевые чугуны. Используют эти чугуны в качестве немаппгпгых, коррозионностойких, жаропрочных и хладостойких материалов. Прочность и твердость никелевых чугунов возрастает с увеличением содержания никеля и хрома.

При получении шаровидного графита механические свойства чугунов, особенно пластичность, заметно возрастают (см. табл. 2.26). Аустенитный чутун с шаровидным графитом обладает высокой жаропрочностью (см. табл. 2.27, 2.2В). Дополнительное легирование молибденом повышает жаропрочность чугунов. С целью повышения сопротивления ползучесги аустени1- ные чугуны обычно подвергают гомогенизирующему отжигу при 1020 — 1050 С в течение 4 ч с последующим охлаждением на воздухе, а затем иизкотемпературному отпуску.

Двойная термообрабогка необходима только для высоконикелевого чугуна с шаровидным графитом„применяемого в качестве жаропрочного материала. Для других целей используют только низкотемпературный отжиг. Чугун ЧН20Д2Ш является жаропрочным и хладостойким. 2.2. Медные сплавы 2.2.1. Латуни Латуни представляют собой двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых цинк является основным легирующим компонентом. По сравнению с медью они обладают более высокой прочностью (в том числе при повышенных температурах), коррозионной стойкостью, упругостью, технологичностью (литье, обработка давлением, резание), трибологическими характеристиками.

Это наиболее дешевые и распространенные в машиностроении медные сплавы, Двойные латуни, содержащие до 20% Уп аз ваюг ~~як< (л туни д жш ~ е 14-20% Уп — п л ~ мпаком) Диаграмма состояния Си — Еп характеризуется пятью перитектическими реакциями. В результате из жидкого раствора в зависимости от составе кристаллизуется шесть различных фаз. Практическое значение имеют сплавы, содержащие до 50 % Еп. Часть диа- граммы состояния, соответствующая этому содержанию, включает область твердого раствора цинка в меди — а-фазу с ГЦК решеткой.

Граница растворимости цинка в меди при комнатной температуре равна 39 % (мас.). Фаза р является твердым распюром на основе соединения СиЕп с ОЦК решеткой. Ширина области гомогенности р-фазы в зависимости от температуры изменяется: от 37 до 57 % Еп при высоких температурах и от 45 до 49 % Еп при комнатной [91. В соответствии с диаграммой состояния двойные латуни в зависимости от структуры подразделяют на а-, (а+р)- и р-латуни. При 454 — 468 'С происходит упорядочение р-твердого раствора, т, е. ниже этой температуры наблюдается определенный порядок в расположении атомов меди и цинка в кристаллической решетке р-фазы. Переход неупорядоченного твердого раствора в упорядоченное состояние сопровождается рез- ким падением пластичности н повышением хрупкости сплавов, что затрудняет нх обработку давлением в холодном состоянии. Таким образом, латуни, содержащие более 39% Хп, имеют двухфазную структуру а+~ или однофвзную р и обладают низкой пластичностью, поэтому они хорошо обрабатываются давлением лишь в горячем состоянии, в отличие от а-латуней, которые хорошо давлением в холодном состоянии.