справочник (550668), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В табл. 2.14 приведены марки и области применения некоторых жаростойких легированных чугунов. 78 Тайнице 2.! 4. Жарестейкесть иекетерых легпреванпых чу~упав (ГОСТ 7769-82) (10) Условие применении Хромовые чугуны В воздушной середе до 500 С Тожедо600 С и до 650 С и до 900 С В расплавих солей до 900 'С, в газовых средах до 1100-1150 С В цинковых расплаввх до 550 С ЧХ! ЧХ2 ЧХЗ ЧХ16 ЧХ28, ЧХ32 ЧХ28Н Никелевые чугуны Термостойкостп до 500 С Жаростойхосш до 600 С ЧНМШ ЧН 19ХЗШ, ЧН11Г)Ш Кремнистые чугуны В топочных п геператорных газах, в ващушиой среде до 700 С (800 С) В кислотах, кроме плавпковой п соляной, до 200 С ЧС5 (ЧС5Ш) ЧС13, ЧС15, ЧС!7 Алюминиевые чугуны В воздушной середе п печных газах до 650 С Тожедо750 С и до800 С В воздушной среде до 1000-1100 С; в газовых средах, содержащих Б, пары НгО ЧЮХШ ЧЮ7Х2 ЧЮОС5 ЧЮ22Ш В воздушной среде до 1100 С ЧЮЗО 2.1З.
Механические и технологические свейства чугунов 79 Чугуны, по существу, являются своеобразным композитным материалом, механические и эксплупгационные свойства которого зависят от характеристик металлической основы (прочности, пластичности, твердости и др.), а также формы, размеров, количества и распределения графитовых включений. При зтом в ряде случаев решающее значение имеет графит, а в раде — металлическая основа.
Например, модуль упругости чугуна главным образом зависит от формы и размеров графитовых включений, а твердость в основном определжтся свойствами металлической основы. Такие же свойства, как временное сопротивление ргешыву, ударная вязкость, длительная прочносгь, зависят как от свойств металлической основы, так и от формы нли рюмеров н количества графитовых включений. Свойства структурных составляющих металлической основы чугуна приведены в табл.
2.15. Таблица 3.15. Механические свойства основных структуриыя составляюияия чугуна 13, 3, 101 П р и и с ч а н и с. При лсгировании фаз металлической основы свойства повышаются. Например, феррит, легированный 2 % Я, имеет о, = 600 МПа, Получение той или иной структуры чугуна в отливках зависит от многих факторов: химического состава чугуна, вида шихтовых материалов, технологии плавки и внепечной обработки металла, скорости кристаллизации и охлаждения расплава в форме, а следовательно, толщины стенки отливки, теплофизичсских свойств материала формы и др. Структуру металлической основы чугуна можно изменять также термообработкой отливок, общие закономерности влияния которой аналогичны закономерностям, возникающим при термообработке углеродистой стали, а особенности связаны с сопутствующими изменениями металлической основы при графитизацни.
Среди элементов химического состава углерод и кремний определяют формирование структуры чугуна, а при заданной технологии литья приведенный размер В„стенки отливки характеризует скорость ее охлаждения (л, — отношение площади сечения стенки к ее периметру). Тогда различная структура чугуна в отливках прн литье в песчаную форму получастсл при [8, 1О] С[81+188„,)=К, где К < 4,5 — для перлитно-цементитной структуры; 4,5-6,0 — для перлитно-графнтной; 10-14 — для перлитно-ферритно-1рафитной и ~ 14 — для ферритно-графитной структуры. Кроме того, большое значение как графитизирующий элемент имеет алюминий, который иногда частично или полностью заменяет кремний. Это повышает свойства чугуна, особенно пластичность.
Наиболее благоприятное сочетание харакгеристик прочности, вязкости и пластичности достигается в впоминиевых чугунах, содержащих 1,0% ь Я. По влиянию на структуру, а следовательно, свойства чугуна небольших добавок других элементов их можно разбить на три группы.
Первая группа элементов — г11, Со, Сп — аналогично 81 оказывает графиткзирующсе влияние, способствует измельчению выделений графита. Одновременно эти элементы стимулируют получение более дисперсных перлитных игольчатых и мартенситных структур даже при сравнительно медленном охлаждении. 80 Вторая группа элементов — Сг, Мо, %, Ч и др. — в противоположность первой препятствует графнтизации с интенсивностью, пропорциональной концентрации. При содержании, превышающем предел растворимости их в цементите илн феррнте, элементы образуют специальные карбиды. К треп,ей группе относятся Т1, Хг, Се, Са, Мй, В и другие элементы.
Онн характеризуются высокой химической активностью, почти целиком расходуются на образование тугоплавких карбидов, сульфидов, оксидов, нитридов, которые могут слухапь зародышами в процессе последующей кристаллизации и повышать дисперсность металлической основы. Более того, Мй, Са, Се и другие редкаюмельные металлы входят в состав лигатур для модифицирования чугуна с целью получения графита вермикулярной или шаровидной формы. Влияние графитовых включений на различные эксплуатационные свойства чугуна также разнообразно и неоднозначно. При нагружении графитовые вюпочения, являясь «надрезами», снижают прочность и пластичность чугуна. Это происходит, во-первых, вследствие некоторого уменьшения живого сечения металлической основы за счет полостей, занятых графитом, который имеет небольшую прочность на разрыв, и, во-вторых, что наиболее важно, из-за высокой концентрации напряжений, возникающей в местах графитовых вюпочений, особенно при пластинчатой форме графита. Причем, чем длиннее пластинки графита, тем больше коэффициент концентрации напряжений.
Все это приводит к резкой локализации пластической деформации в металлической основе, исчерпанию пластичности материала в этих местах, развитию трещин, а в итоге— к квазихрупкому разрушению материала при средних напряжениях н показателях пластичности намного ниже, чем прочность и пластичность металлической основы чугуна. Кроме того, нз-за разного коэффициента термического расширения графита н металлической основы (см. табл. 2.8) при охлаждении отливок в чугуне возникают структурные напряжения П рода, которые, постепенно возрастая, достигают предела упругости материала в местах концентрации напряжений (при пластинчатой форме графита).
Поэтому любая дополнительная внеппшя нагрузка вызывает небольшие (при малых нагрузках) необратимые пластические деформации в материале, и чутун с пластннчатым графитом в питом состоянии, по существу, не имеет предела упругости Я. Однако он может приобрести зто свойство в результате «тренировки» различнымн нагрузками, приводящими к упрочнению металлической основы в местах концентрации напряжений. Для этого же можно использовать различные варианты термомеханической или термоциклической обработки [1, 10), что особенно важно для высокоточных деталей прецизионных станков н других подобных машин. Упрочнение металлической основы в местах концентрации напряжений происходит лри естественном старении отливок из чугуна с пластинчвтым графитом (вылеживаннн) даже при стсугствии напряжений 1 рода, в результате релаксации высоких иапрюкений В рода. Несмотря на то, что прочность чугуна при этом практически не изменяется, возрастает сопротивляемость образованию пластических деформаций при ншружении небольшими нагрузками.
Указанный процесс интенсифицируется при вылеживании отливок на воздухе, когда добавляется термоциклическое воздействие изменений погодных условий. Модуль упругости чугуна ниже, чем его металлической основы, так как в чугуне образуются дополнительные обратимые деформации занятых графитом полостей, особенно заметные при больших нагрузках. Поэтому значение Е уменьшается с увеличением нагрузки. 81 Все отмеченные явления становятся менее заметными при увеличении дисперсности пластинчатого графита до 100 — 200 мкм, особенно прн его компактных формах (вермикулярный или шаровидный графит). Поэтому ковкий н высокопрочный чугуны прн одинаковой структуре металлической основы имеют повышенную прочность, и у них появляется предел упругости.
Наличие графитовых включений делает чугун, особенно с пластинчатым графитом, практически не чувствительным к надрезам, что позволяет ему конкурировать с более прочной сталью по сопротивлению усталости и пределу выносливости. Включения графита обеспечивают высокую износостойкость чугуна в условиях трения скольжения со смазкой. Серый чугун с пластиичатым графитом.
В табл. 2.16 приведены механические свойства и рекомендуемый химический состав серых чугунов по ГОСТ 1412-85, а в табл. 2.17 — свойства, не предусмотренные этим стандартом. Аналогичные стандарты на серый чугун с пластинчатым графитом имеются и в других странах. Однако, сели, согласно ГОСТ 1412-85, оп изменяется от 100 МПа у СЧ10 до 350 МПа у СЧ35, то в соответствии со стандартами Германии, Великобритании, Японии и США а, изменяется от 200 до 600 МПа. Из серого чугуна с пластинчатым графитом изготавливают более 50 % от общего объема чугунных отливок.
Таблица 2.!6. Механические свойства и рекомендуемые еестаеы серых чугупев (ГОСТ 1412-85) Соликккннк элементов, М (ика.) е,, Мпк, ° ! нк мекке НВ Марка чугуна гн Мк кк болте И9-200 3,5-3,7 156-224 3.5-3,7 0,5-0,8 СЧ10 0,15 О,З 0,15 СЧ15 150 0,15 3,4-3,6 СЧ!8 180 0,15 163-240 3,3-3,5 СЧ20 0,15 3,3-3,5 3,2-3,4 СЧ21 210 0,15 240 СЧ24 О,!5 170-255 3,2-3,4 187-270 3,0-3,2 201-290 2,9-3,0 СЧ25 250 0,12 СЧЗО 0,12 0,2 1,0-1,1 0,7-1,1 СЧ35 350 П р п и е ч а п п е.
Чугуны марок СЧЗО п СЧ35 обычно молпфппнруют Рсй. поэтому солержаппе 8! дяя пнх дано после ввеясппя модификатора. ° 1 .з Дяя отливок с толщиной стенки 15 мм. Дяя отливок с толщиной степки от 8 мм (мккспмкльпое значение НВ) до 80 мм. 82 2,2-2,6 2,0-2,4 1,9-2,3 1,4-2,2 1,4-2,2 1,4-2,2 1,4-2,2 1,0- 1,3 0,5-0,8 0,2 0,5-0,7 0,2 0,7- 1,О 0,2 0,7- !.0 0,2 0,7- 1,0 0,2 0,7- 1,0 0,2 0,7- 1,0 0,2 Таблица 2. /7. Механические свойства серва чугунов, ие регламеитнреваиные ГОСТ 1412-85 110, 13! СЧЮ вЂ” СЧ!В СЧ20 — СЧЗО СЧЗΠ— СЧЗ5 Е, ГПа: 60-80 65-90 40-44 85-125 93-130 125-145 130-155 при расгяжеиин 130-155 54-64 850-1000 400-500 500-800 240-360 1 000-1 200 500-540 т„МПа: прн кручении 280-360 в срем 8 в7в „вд, ° 3 И а „МПа: прн растяжении 90-115 120- 145 67-133 115-140 145- 170 я сжатии я изгибе ° 3 3 3,МПа КС, кДж/м 'в в Е, вль при вибрации с нагрузкой, равной 1/3 авд ! 33-! 55 120-140 ! 00-120 80-100 80-90 23-25 23-30 П р и м е ч а и и с.
Здесь н далее в аналогичных таблицах !3 — коэффициент Пуассона. ° 1 ° 3 ° 3 ° в При срезе. При сжатии. При кручении. Здесь и далее в аналогичных таблицах о— циклическая вязкость, харакгсризуюшая скорость затухания вибрации, а значит, чувствительность х надрезам. В общем случае, чем меньше графита, мельче и благоприятнее по распределению его включения, диспсрснее перлит, мельче звтектическое зерно, тем выше указанные сяойспи. Однако, если о„т 3 „т„3р — зависят как от графита„так и от металлической основы, то модуль Е главным образом от графита, а твердость Н — почти полностью от структуры металлической основы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
