Титов (550695), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Чугуны считаются эвтектическими, когда углеродный эквивалент равен 4,2 — 4,3',4. Соответственно с учетом влияния кремния и фосфора степень эвтектнчности чугуна может быть определена из вы ражения С 4,3 — 0,3 (Я+Р) ' Углерод н кремний оказывают количественное влияние не только на структуру чугуна, но также и на дисперсность структурных составляющих. При повышении углеродного эквивалента С, увеличивается количество графита Г, снижается количество перлита П и одновременно укоупняются включения графита и уменьшается дисперсность перлита П. Поэтому для повышения прочности чугуна необходимо снижать содержание углерода и кремния (только до определенного предела из-за возможного появления структурно- свободного пементита и ухудшения механических свойств), что приводит к получению дисперсного перлита, уменьшению содержания феррита и графита, а также к измельчению последнего.
Марганец образует с углеродом карбиды Мп,С и Мп,С, и ряд твердых растворов, с серой — сульфид марганна Мп3 по реакции Ре5+ Мп —. МпБ+ Ре, который почти ке растворяется в железе. Марганец растворяется в феррите и соединяется с углеродом, образуя прочные карбиды, что повышает прочность чугуна и несколько снижает вязкость. Таким образом, марганец в чугуне нейтрализует вредное влияние серы. При содержании в шихте до 1,2",3 марганца в шлаках резко увеличивается содержание серы (в 2 — 3 раза); 0,5 — 144 марганца в чу- 233 гуие не препятствует графитизации. Это объясняется тем, что мар-, ганец является раскислителем и десульфуратором; ои уменьшает количество закиси железа и серы в чугуне, которые препятствуют графитизации. й1аргаиец снижает температуру превращения у -+ я, расширяет область у-раствора и способствует стабилизации и повышению дисперсиости перлита.
Благодаря этому содержание до 1,5% маргаица положительно влияет на мехаиические свойства серого чугуиа. Карбидообразующее действие марганца заметно влияет при относительно высоком его содержаиии П,б — 2%). Сера соединяется с железом, образуя легкоплавкую звтектику ' Ре + РеЗ с температурой плавления 985' С. В жидком чугуне сера может растворяться в неограниченном количестве, а в твердом— незначительно. Сера, присутствующая в виде сульфидов, богатых железо. или в виде эвтектики, сильио тормозит графитизацию в иизкома гаицовистых чугунах, снижает их механические свойства из-за обр зования иа границах зсрси хрупков эвтсктики.
Нейтрализация этог влияиия серы и максимальная степень графитизации для данного Мп чугуиа обычно достигаются при отношении — =4 —:5. При этом 3 сера в основном находятся в виде сульфидов марганца, ие влияющих иа графитизацию. Сульфидные соединения увеличивают вязкость чугуиа, ухудшают' жидкотекучесть и механические свойства. При содержании 0,12— 0,14% серы резко понижается жидкотекучесть и увеличивается ко. личество цемеитита и перлита в структуре чугуна — появляется отбел в тонких сечениях отливок.
0 т б е л получается вследствие того, что сульфиды железа, имея низкую температуру плавлеиия,: кристаллизуются по границам зерен и препятствуют растворимости углерода, кремния в железе и распаду цементита. Фосфор умепьшает растворимость углерода в чугуне и температуру эвтектического превращеиия. Фосфор при содержании до,: 0,3% полностью растворяется в чугуне, а свыше 0,3% образует фосфидиую эвтектику в виде отдельных включений Ге,Р— Ре,С вЂ” Ре, плавящуюся при 950'С.
При содержании свыше 0,6 — 0,7% фосфора фосфидная эвтектика выделяется в виде сплошиой сетки, рас- . положенной по границам кристаллов. Поэтому в чугуне для ответственных отливок должно быть ие более 0,15 — 0,20% фосфора, а для отливок, работающих иа потирание без удара, когда требуются хорошие аитифрикционные свойства, — до 0,5 — 0,7% фосфора.: Фосфор повышает жидкотекучесть, поэтому содержание фосфора: в чугуие для художествеииого литья увеличивают до 1% и выше.. На графитизацию фосфор влияет незначительно. Хром в чугуне при эвтектическом превращении является карбидообразующим элемеитом, а при эвтектоидном повышает устойчивость аустеиита. Хром увеличивает прочность чугуиа при повышенных температурах и миогократиых нагревах, поэтому его вводят в состав жаростойких и окалиностойких чугунов. Хром повышает твердость, сопротивление износу, коррозии в морской воде и слабых растворах кислот, но увелячивает хрупкость чугуна.
При содержании свыше 0„8% хрома прочность чугуна. понижается нз-за образования свободных карбидов хрома. Самостоятельно в качестве легирующего элемента хром применяют редко, его чаще всего применяют вместе с никелем, молибденом, медью и др. Никель в сплавах железо — углерод понижает критические точки А, и А,, сдвигает влево и вниз критические точки Е и 5, немного повышает температуру эвтектического превращения, увеличивает устойчивость аустенита, растворимость углерода в жидком и твердом растворах, а также содержание углерода в эвтектике и в эвтектоиде, является графитизирующим элементом. Никель действует на эвтектическое превращение аналогично кремнию, в то же время задерживает распад эвтектоидных карбидов, тем самым стабилизирует перлит и способствует повышению его дисперсности.
При содержании более 2% никеля структура чугуна становится сначала полностью псрлитной, затем сорбитной; при содержании 4,5 — 5% никеля образуется мартенсит, а при 20% никеля чугун имеет мартенситную структуру. Никель повышает коррозионную стойкость чугунных отливок в морской воде и щелочах. Медь при содержании до 3 — 4% легко растворяется в жидком чугуне, способствует графитизации и уменьшает твердость чугуна, в сером чугуне — стабилизации перлита и увеличивает твердость, понижает температуру эвтектического превращения, способствует получению структуры, близкой к однородной в тонких и толстых сечениях отливки. Пониженное содержание меди в высокоуглеродистом чугуне повышает прочность и твердость. Оптимальное содержание меди в легированном сером чугуне 3 — 4%. Медь во время затвердевания чугуна способствует графитизации, но в процессе эвтектоидного превращения она препятствует распаду перлита.
Медь увеличивает сопротивление чугуна коррозии в атмосферных условиях, в растворах солей, кислот, нефти. При содержании меди более 2% заметно превращение 1иаровидного графита в пластинчатый, а при содержании 3% меди получить шаровидный графит не удается. Титан понижает температуру эвтектического превращения и способствует переохлаждению чугуна, при содержании до 0,5% в доэвтектическом чугуне способствует графитизации и выделению графита в виде мелких пластин. Обычно в чугун вводят 0,05 — 0,1% титана и только в чугун для поршневых колец — до 0,2%. Титан является хорошим раскислителем, способствует равномерному распределению в чугуне графита.
Максимальное выделение графита наблюдается при О,! % титана. Титан нейтрализует действие хрома в чугуне, являясь модификатором, вследствие чего отпадает необходимость в повышении содержания кремния. Титан способствует повышению механических свойств, особенно прочности высокоуглеродистых чугунов. 2Э5 Титан не растворяется в цементите, с углеродом н азотом образует карбонитриды, являющиеся самостоятельной фазой.
Титан, связывая азот в виде нитрида, облегчает разложение эвтектического и эвтектоидного пементита, т. е. способствует графитизации чугуна. При содержании свыше 0,18 — 0,2000 титан с углеродом образуют карбиды и препятствуют графитизации. Титай используется как модификатор при производстве ковкого чугуна и является нежелателыюй примесью для отливок из высокопрочного чугуна, так как препятствует образованию шаровидного графита. Молибден снижает температуру начала и конца кристаллизации аустенита, в чугуне образует твердые растворы с цементитом и растворяется в нем до 1,3',О.
При обычных скоростях охлаждения . для отливок из серого чугуна молибден ускоряет графитизацию. При содержании Молибдена в сером доэвтектическом чугуне до 1% количество цементита не увеличивается, при содержании молибдена до 3',й тормозится графитизация, при более высоком содержании молибдена чугун затвердевает белым. Молибден увеличивает проч-, ность и твердость доэвтектических чугунов, также повышает кратковременную прочность чугуна при высоких температурах, тепло- стойкость, ростоустойчивость, сопротивление износу и ударную вязкость. Молибден улучшает жаропрочность чугуна н в этом отношении превосходит все другие элементы. 5 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ Белый чугун (рис.
161) состоит из перлита и структурна-свобод-- ного цементита (П + Ц), углерод находится в нем в виде химического соединения с железом. Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и не поддается обработке резцом, поэтому его применяют в машиностроении очень редко, только в тех случаях, . когда деталь работает на износ (щеки камнедробилок, мелющие шары, тормозные вагонные колодки н т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
