Кечин В.А. Селихов Г.Ф. Афонин А.Н. Проектирование и производство литых заготовок. ВГУ. 2002, 208с (934503), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Вместе с тем, наличие графита придает чугуну ряд ценных качеств (например, низкая чувствительность квнешним надрезам, высокая циклическая вязкость и др.).Серый чугун обладает лучшими литейными свойствами, чем сталь. Деталииз серого чугуна легко обрабатываются режущим инструментом, хорошо сопротивляются износу, впитывают и удерживают смазочные масла на трущихсяповерхностях.При производстве чугунов высоких марок (СЧ 25, СЧ 30, СЧ 35, СЧ 40)используют модифицирование, легирование и термообработку.При модифицировании, в качестве графитизирующего модификатора используют ферросилиций ФС75Л; комплексные сплавы на основе Si, содержащие Са, Mg, Sr, Mn, Zr, РЗМ и модифицирующие смеси, которые в виде кусков1…5 мм вводят в струю чугуна при сливе из печи в ковш.Эффективность модифицирования может быть повышена при введениимодификаторов непосредственно в процессе заливки формы.Для легирования используют в основном Cr, Mn, Ni, Mo, Cu, V, Ti.
Все этиэлементы (за исключением Ti) препятствуют выделению феррита и повышаютдисперсность перлита.При термической обработке чугунов применяют отжиг для снятия литейных напряжений, нормализацию и закалку для повышения прочностных показателей.13Отжиг проводится при температурах 500…570 0С. Выдержка при температуре отжига составляет 3…10 ч. Охлаждение после отжига медленное, вместе спечью.Нормализацию применяют для повышения механических свойств и износостойкости чугуна путем исправления структуры чугуна и получения перлитной металлической основы. Нормализацию проводят при температуре850…950 0С с последующим охлаждением отливок на воздухе. После охлаждения на воздухе (обычно до 500 0С) отливка получает структуру – перлит.
Дляснижения напряжений ниже температуры 500 0С отливки охлаждаются медленно вместе с печью (примерно 40 град/ч).Закалка и отпуск применяется для повышения прочности, твердости и износостойкости с температуры 880…930 0С в масле. Отпуск для деталей, работающих на износ, производится при температуре 250…300 0С, для остальныхпри 400…600 0С. Вследствие низкой пластичности чугунов, в отливках приобъемной закалке могут образоваться трещины. В связи с этим для чугунов нашла широкое применение поверхностная закалка (нагрев ТВЧ или горелкамиповерхности отливки с последующим водоструйным охлаждением). При поверхностной закалке обеспечивается получение закаленного слоя глубиной1,5…4 мм.1.2.2. Высокопрочный чугун с шаровидным графитомЧугун обладает некоторыми специфическими, технологическими и эксплуатационными свойствами: хорошей жидкотекучестью, малой величиной линейной усадки, незначительной склонностью образования горячих трещин, износостойкостью, высокими антифрикционными свойствами, высокой жаростойкостью при легировании его кремнием и алюминием; хорошо поддаетсямеханической обработке на станках, кислородной резке и допускает заваркулитейных дефектов.Высокопрочный чугун сохраняет свои механические свойства до температуры 450…500 0С.Отливки из высокопрочного чугуна почти однородны по всему сечению.Поэтому в пределах одной отливки допускается сочетание стенок 30…100 мм и100…300 мм.Применяя различные виды термической обработки чугуна с шаровиднымграфитом (отжиг, нормализацию, изотермическую закалку), можно получитьчугун с различной структурой и различными свойствами.По ГОСТу 7293 – 85 чугун с шаровидной формой графита имеет следующие механические свойства и области применения (табл.
1.3).Высокопрочный чугун по сравнению со сталью обладает большей износостойкостью, лучшими антифрикционными и антикоррозийными свойствами,лучшей обрабатываемостью. Отливки легче стальных на 8…10%. Из высокопрочного чугуна, в отличие от ковкого, можно отливать детали любого сечения.14Таблица 1.3.Механические свойства и области применения высокопрочного чугуна.Твердость НВ,Маркаσв, МПаσт, МПаδ,%МПачугунаНе менееВЧ 38-17373235171373…1668ВЧ 42-12412274121373…1962ВЧ 45-544133351570…2158ВЧ50-749034371678…2364ВЧ 60-258839321962…2550ВЧ 70-268644122246…2943ВЧ 80-278449022453…3237ВЧ 100-298168622649…3532ВЧ 120-2117788222963…3728П р и м е ч а н и е : Область применения: Как новый материал и как заменитель стали, ковкого и серого чугуна. Примеры применения: в станкостроении – суппорты, резцедержатели, тяжелые планшайбы, шпиндели, рычаги идр.; для прокатного и кузнечно-прессового оборудования – прокатные валки, станины, шаботы, траверсы пресса (48000 кг) и др.; для других видовоборудования - барабан тельфера экскаватора (1900 кг), коленчатый вал(2800 кг) и т.п.Основной операцией технологического процесса получения высокопрочного чугуна является введение магния в жидкий чугун.
Введение чистого магния в жидкий чугун при атмосферном давлении сопровождается интенсивнымвыделением дыма, выплесками металла и пироэффектом, что вызывает необходимость проведения специальных мероприятий и использования специальногооборудования, обеспечивающих высокую производительность, хорошее усвоение магния в расплаве и безопасность труда работающих.Весьма эффективным методом, обеспечивающим максимальное усвоениемагния при минимальном расходе лигатуры, является модифицирование чугунанепосредственно в полости литейной формы (рис.
1.3).Мелкодробленую лигатуру помещают в специальную реакционную камерулитниковой системы. При применении этого метода необходимо обеспечитьправильный расчет элементов литниковой систем, однородность состава лигатуры и низкое содержание серы в базовом чугуне.1.2.3 Ковкий чугунКовкий чугун является конструкционным материалом, используемым дляизготовления мелких тонкостенных отливок для сельскохозяйственных машин,автомобилей, тракторов, арматуры, фитингов и других деталей массового производства.
Благодаря компактной форме графита (углероду отжига) чугун отличается высокими механическими свойствами (табл. 1.4), занимая в этом отношении промежуточное положение между серым чугуном и сталью.151234Рис. 1.3. Литниковая система при модифицировании чугуна в литейнойформе.1 – стояк; 2 – реакционная камера с модификатором; 3 – шлакоулавливающая бобышка; 4 – отливка.Таблица 1.4.Механические свойства отливок из ковкого чугуна (ГОСТ 1215-79).Твердость НВ,σв, МПа, не меМарка чугунаδ, %МПа не болеенееКЧ 30 – 62946КЧ 33 – 832481600КЧ 35 – 1034410КЧ 37 – 1236312КЧ 45 – 644162365КЧ 50 – 44904КЧ 56 – 454942640КЧ 60 – 35883КЧ 63 – 26182Отливки из ковкого чугуна получают путем отжига белого чугуна с цельюполучения структуры, состоящей из феррита, перлита, углерода отжига и придания ему необходимых механических свойств.В зависимости от химического состава чугуна (табл.
1.5) и режима отжигаможно получить ферритную, перлитную или перлитно-ферритную металлическую основу.Различают два вида ковкого чугуна: черносердечный (темный бархатныйизлом) и белосердечный (блестящий светлый излом). Целью отжига чугуна начерносердечный является разложение структурно свободных карбидов. Обезуг-16лероживается только поверхностный слой толщиной 0,5 мм, а содержания углерода в остальном сечении не изменяется. Это достигается применением нейтральной атмосферы.Таблица 1.5Массовая доля %, химических элементов в ковком чугуне.Ковкий чугунСSiMnSЧерносердечный2,2…2,91,4…0,80,3…0,50,05…0,15ферритныйЧерносердечный2,2…2,91,4…0,80,3…10,05…0,15перлитныйБелосердечный2,8…3,21,1…0,70,4…0,70,12…0,2При отжиге чугуна на белосердечный наряду с графитизацией преследуется еще одна цель – обезуглероживание.
При этом снаружи имеется полностьюобезуглероженный слой глубиной несколько миллиметров, затем содержаниеуглерода постепенно повышается, но и в центре отливки оно не достигает исходного.Отжиг белого чугуна на черносердечный ферритный чугун (четыре первыхмарки табл. 1.4) состоит из пяти этапов (рис. 1.4).t, °Сt, °С1000…1500 °С950…970 °С760 °С720 °Сτ, чτ, чабРис. 1.4. Режимы отжига белого чугуна на ковкий черносердечный (а) ибелосердечный (б).1. Нагрев чугуна с исходной структурой перлит + цементит до900…1000 0С.2. Выдержка при 900…1000 0С, во время которой происходит разложениеструктурно свободного цементита и насыщение аустенита углеродом до содержания, близкого к равновесному.
В конце этого периода (первая стадия графитизации) структура чугуна – аустенит + углерод отжига.3. Охлаждение до температуры ниже эвтектоидной (690…700 0С), при которой часть углерода выделяется из твердого раствора, и происходит перлитное17превращение. К концу этого периода структура чугуна – перлит + углерод отжига.4.
Выдержка при 690…700 0С (вторая стадия графитизации), во время которой происходит разложение эвтектоидного цементита. К концу выдержки чугуна – феррит + углерод отжига.5. Охлаждение на воздухе.Общий цикл отжига обычно составляет 50…60 ч.При отжиге на белосердечный перлитный чугун (КЧ 56 – 4, КЧ 60 – 3, КЧ63 - 2) исключается вторая стадия графитизации, относительно быстрое охлаждение в интервале критических температур позволяет зафиксировать перлитную металлическую основу. При отжиге в интервале высоких температур(1000…1050 0С) идут параллельно два процесса – графитизация и обезуглероживание.
Обезуглероживание обеспечивают отжигом отливок в контейнерах,которые после укладки отливок засыпают рудой. Процесс обезуглероживанияидет через газовую фазу, передающую кислород от руды к углероду отливки.Содержание углерода по сечению отливки уменьшается за счет диффузии углерода твердого раствора от центра к периферии. Общий цикл отжига достигает100…110 ч.Назначение различных марок ковкого чугуна указано в табл. 1.6.Таблица 1.6.Рекомендации по применению ковкого чугуна.Марка чуНазначениегунаФитинги, вентили, детали с/х машин, корпусы пневматичеКЧ 30 – 6ских инструментов, детали оптических приборов.КЧ 33 – 8 Детали тормозов, хомуты, педали, колодки, ключи.Картеры – заднего моста, дифференциала и руля, ступицыКЧ 35 – 10 колес, кронштейны двигателя и рессор, тормозные колодки,КЧ 37 – 12 пробки, балансиры, катки, втулки в автомобильной и тракторной промышленности.КЧ 45 – 6КЧ 45 – 4 Зубчатые колеса, червячные колеса, поршни.КЧ 56 – 4КЧ 60 – 3 Износостойкие детали: звенья цепей, банкоброши; подшипКЧ 63 – 2 ники, зубчатые колеса.1.2.4.
Антифрикционный чугунГОСТ 1585 – 85 предусматривает три группы отливок из антифрикционных чугунов:Серый с пластинчатым графитом марок:АЧС – 1 – перлитный серый чугун, легированный хромом и медью;АЧС – 2 – то же, дополнительно легированный никелем и титаном;18АЧС – 3 – перлитоферритный серый чугун, легированный титаном и медью;АЧС – 4 – перлитный серый чугун, легированный сурьмой;АЧС – 5 – аустенитный серый чугун, легированный марганцем и алюминием;АЧС – 6 – перлитно-пористый серый чугун, легированный свинцом и фосфором.Высокопрочный с шаровидной формой графита:АЧВ – 1 – высокопрочный перлитный чугун;АЧВ – 2 – высокопрочный перлитно-ферритный чугун.Ковкий с углеродом отжига:АЧК – 1 – перлитный ковкий чугун, легированный медью;АЧК – 2 – ферритно-перлитный и перлитно-ферритный ковкий чугун.Твердость и основные характеристики отливок из антифрикционного чугуна даны в табл.
1.7.Таблица 1.7Твердость и основные характеристики отливок из антифрикционного чугуна по ГОСТ 1585 – 85.МаркаТвердость НВ,Характеристика и назначение чугуначугунаМПа123Перлитный чугун, легированный хромом имедью; предназначен для работы в паре с терАЧС – 11766…2364мически обработанным (закаленным или нормализованным) валомПерлитный чугун, легированный хромом, никелем, титаном и медью; предназначен для раАЧС – 21766…2246боты в паре с термически обработанным (закаленным или нормализованным) валомПерлитно-ферритный чугун, легированныйтитаном и медью; предназначен для работы вАЧС – 31570…1864паре с «сырым» (в состоянии поставки) илитермически обработанным валомПерлитный чугун, легированный сурьмой;предназначен для работы в паре с термическиАЧС – 41766…2246обработанным (закаленным или нормализованным) валомАустенитный чугун, легированный марганцем1766…2845 (ви алюминием; предназначен для работы в осолитом состоябо нагруженных узлах трения в паре с термиАЧС – 5нии); 1373…1766чески обработанным (закаленным или норма(после закалки)лизованным) валом19Продолжение табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
