Контрольная работа: Диаграмма состояния железо–углерод (стабильная) и получение чугунов
Ферритный СЧ:
СЧ10, СЧ15;
(СЧ10 → ув = 100 н/мм2 (МПа)).
Получают такой чугун очень медленным охлаждением, когда успевают произойти все диффузионные процессы, или значительным добавлением Si. Весь углерод находится в виде графита.
Феррито-перлитный СЧ:
СЧ18 (ув = 180 н/мм2 (МПа)).
Получают при более ускоренном охлаждении или с меньшим содержанием Si.
Т.к., с понижением температуры, т.е. с увеличением Vохл диффузионная подвижность атомов (углерода) уменьшается, то часть углерода 0,1 – 0,7% в серых феррито-перлитных чугунах выделяется в связанном состоянии в виде цементита Fe3 C.
Перлитный СЧ:
СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ28, СЧ30, СЧ32, СЧ35, СЧ36, СЧ40, СЧ45;
СЧ45 (ув = 450 н/мм2 (МПа)).
Получают более быстрым охлаждением, добавляют минимальное количество Si.
Рисунок 4 – Зависимость структуры серого чугуна от режима охлаждения
В этом чугуне 0,7 – 0,8% С находится в виде Fe3 C, входящего в состав перлита.
Металлическая основа в сером чугуне обеспечивает наибольшую прочность и износостойкость, если она имеет перлитную структуру. Присутствие в структуре – феррита, не увеличивая пластичности и вязкости чугуна, снижает его прочность и износостойкость. Наименьшая прочность у ферритного СЧ.
5. Применение серых чугунов
СЧ10, СЧ15 – малоответственные детали: строительные колонны, фундаментные плиты, малонагруженные детали сельскохозяйственных (с/х) машин, станков, автомобилей, тракторов, арматуры.
СЧ21 … СЧ45 – ответвленные детали: станины мощных станков и механизмов, поршней, цилиндров; деталей, работающих на износ в условиях больших давлений; компрессорное, арматурное, турбинное литье; дизельные цилиндры, блоки двигателей; детали металлургического оборудования.
Разновидности перлитных СЧ:
Сталистые чугуны (СЧ24, СЧ28): при выплавке в шихту добавляют 20-30% стального лома; эти чугуны имеют пониженное содержание углерода (2,4-2,9 (3,3)%), что обеспечивает получение дисперсного перлита с меньшим количеством графитных включений.
Модифицированные чугуны (СЧ32, СЧ36, СЧ40, СЧ44) – перед разливкой добавляют модификаторы (75%-ный ферросилиций, 0,3-0,8% силикокальций и т.д.). Уменьшается количество и происходит измельчение графитовых включений. Содержание углерода – 2,5-3,0%.
Антифрикционные чугуны применяют для изготовления подшипников скольжения, втулок, поршневых колец и др.
Марки: АЧС-1, АЧС-2 – перлитный чугун.
АЧС-3 – феррито-перлитный чугун.
Для снятия литейных напряжений и стабилизации размеров чугунные отливки отжигают (500-570о С, 3-10 часов, напряжения снижаются на 80-90%) или проводят естественное старение – выдержка на складе (6-10 месяцев). Напряжение снижается на 40-50%.
6. Половинчатый чугун (отбеленный)
Отбеленными называют чугунные отливки, в которых поверхностные слои отливок имеют структуру белого (или половинчатого) чугуна, а сердцевина – серого чугуна (или высокопрочного). Между этими зонами есть переходной слой. Отбел на некоторую глубину (12-30мм) является следствием быстрого охлаждения поверхности.
Твердость поверхностного отбеленного слоя (НВ 400-500) обуславливает хорошую сопротивляемость износу. Из отбеленного чугуна изготавливают прокатные валки листовых станов, колеса, шары для мельниц.