Расшифровка маркировки чугунов и неметаллических материалов.
Цель работы:
• распознавать и классифицировать конструкционные и сырьевые материалы по внешнему виду, происхождению, свойствам;
• определять виды конструкционных материалов (чугунов и неметаллических материалов);
• выбирать материалы для конструкций по их назначению и условиям эксплуатации;
научиться расшифровывать маркировку чугунов и неметаллических материалов.
Общие теоретические сведения.
Часть 1. Чугун
Чугун – сплав на железной основе. Отличие чугуна от стали заключается в более высоком содержании в нем углерода – более 2,14 % и до 6,67 %. Наибольшее распространение получили чугуны, содержащие 3–3,5 % углерода. В состав чугунов входят те же примеси, что и в стали, т. е. кремний, марганец, сера и фосфор. Чугуны, у которых весь углерод находится в химическом соединении с железом, называют белыми (по виду излома), а чугуны, весь углерод которых или большая его часть представляет графит, получили название серых. В белых чугунах всегда имеется еще одна структурная составляющая – ледебурит. Это эвтектика, т. е. равномерная механическая смесь зерен аустенита и цементита, получающаяся в процессе кристаллизации, в ней 4,3 % углерода. Ледебурит образуется при температуре +1147 °C.
Чугун – первичный продукт переработки железных руд путем плавки в доменных печах. В структуре чугунов могут быть разные составляющие в зависимости от того, какая часть углерода оказывается в структурно—свободном состоянии. Это же определяет название чугунов: белый, серый, высокопрочный, ковкий.
|
|
|
Чугун – самый распространенный железоуглеродистый литейный материал, содержащий свыше 2 % углерода, до 4,5 % – кремния, до 1,5 % – марганца, до 1,8 % – фосфора и до 0,08 % – серы. Чугун обладает высокими литейными свойствами, поэтому широко используется в литейном производстве в качестве конструкционного материала. Из чугуна, имеющего невысокий коэффициент трения, изготовляют подшипники скольжения.
Механические свойства чугуна обусловлены его структурой, главным образом графитной составляющей.Чугун можно рассматривать как сталь, пронизанную графитом, , который играет роль надрезов, ослабляющих металлическую основу структуры. В этом случае механические свойства будут зависеть от количества, величины и характера распределения включений графита.
Графит, нарушая сплошность металлической основы, делает чугун малочувствительным к всевозможным внешним концентраторам напряжений (дефектам поверхности, надрезам, выточкам и т.д.). Вследствие этого серый чугун имеет примерно одинаковую конструктивную прочность в отливках простой формы или с ровной поверхностью, и сложной формы с надрезом или плохо обработанной поверхностью. Графит повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна вследствие собственного "смазывающего" действия и повышения прочности пленки смазки.
|
|
|
Белый и отбеленный чугун представляет собой сплав железа с углеродом в виде карбида железа Fe3C, т. е. углерод находится в связанном состоянии в виде химического соединения – цементита. Содержание углерода в белом чугуне колеблется в пределах от 2,14 до 6,67 %. Белый чугун из-за присутствия в нем цементита обладает высокой твердостью, хрупок и практически не поддается обработке резанием, поэтому имеет ограниченное применение. Отбеленными называют чугунные отливки, в которых поверхностные слои имеют структуру белого (или половинчатого) чугуна, а сердцевина - серого чугуна. Между этими зонами может быть поверхностный слой. Отбел на некоторую глубину (12-30 мм) является следствием быстрого охлаждения поверхности, возникающего в результате отливки чугуна в металлических формы или в песчаную форму. Высокая твердость поверхности (НВ 400-500) обуславливает хорошую сопротивляемость против износа, особенно абразивного, поэтому из отбеленного чугуна изготавливают прокатные валки листовых станов, колеса, шары для мельниц и т.д.
|
|
|
Серый чугун широко применяется в машиностроении. Такое название он получил по серому цвету излома, обусловленному наличием в структуре чугуна свободного углерода в виде графита. Серый чугун маркируется буквами С - серый и Ч - чугун (ГОСТ 1412-70). После букв следуют цифры. Первые цифры указывают среднюю величину предела прочности при растяжении, а вторые - среднюю величину предела прочности при испытании на изгиб. Предел прочности при изгибе используют для оценки пластичности чугуна, т.к. относительное удлинение у всех серых чугунов практически равно нулю. Серые чугуны по свойствам и применению можно распределить на группы.
Ферритные и феррито-перлитные чугуны (СЧ 00, СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36) имеют пределы прочности при растяжении 12-28 и при изгибе 28-40 кгс/мм2. Эти чугуны применяются для изготовления малоответственных деталей, испытывающих небольшие нагрузки в работе. Например, чугун СЧ 12-28 используют для строительных колон, фундаментных плит, а чугуны СЧ 15-32 и СЧ 18-36 - для литых малонагруженных деталей сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей и тракторов, арматуры и пр.
|
|
|
Перлитные чугуны (СЧ 21-40, СЧ 24-44, СЧ 28-48, СЧ 32-52, СЧ 36-56, СЧ 40-60) применяются для отливок станин мощных станков и механизмов, поршней, цилиндров, деталей, работающих на износ в условиях больших давлений (компрессорное, арматурное и турбинное литье, дизельные цилиндры, блоки двигателей, детали металлургического оборудования и т.д.).
Антифрикционные чугуны применяют для изготовления подшипников скольжения, втулок и других деталей, работающих при трении о металл, чаще в отсутствии смазки. Эти чугуны должны обеспечивать низкое трение (малый коэффициент трения), т.е. антифрикционность.
Антифрикционные чугуны изготавливают следующих марок ( А - антифрикционный, Ч - чугун, С - серый): АЧС-1, АЧС-2, АЧС-3.
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом получают путем введения магния – до 0,09 % и церия – до 0,05 % в жидкий серый чугун перед разливкой его в формы. Высокопрочный чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и пониженное содержание марганца. В этом чугуне сочетаются ценные свойства стали и чугуна. Под действием магния графит в процессе кристаллизации принимает не пластинчатую, а шаровидную форму. Шаровидный графит значительно меньше ослабляет металлическую основу чугуна, чем пластинчатый графит. В отличии от пластинчатого шаровидный графит не является активным концентратором напряжений. Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокие механические свойства, не уступающие литой углеродистой стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость и т.д.
Маркируют высокопрочный чугун буквами ВЧ, затем следуют цифры. Первое цифры марки показывают среднее значение предела прочности при растяжении, второе – относительное удлинение.
Например: ВЧ 38–17, ВЧ 42–12, ВЧ 45–5, ВЧ 50–7, ВЧ 100–2, ВЧ 120–2. Отливки из высокопрочного чугуна широко используют в различных отраслях: в автостроении и дизелестроении для коленчатых валов, крышек цилиндров и др. деталей; в тяжелом машиностроении - для многих деталей прокатных станов; в кузнечно-прессовом машиностроении для шабот-молотов, траверс прессов, прокатных валков, в химической и нефтяной промышленности - для корпусов насосов, вентилей и т.д. Высокопрочные чугуны применяют и для изготовления деталей станков, кузнечно-прессового оборудования, работающих в подшипниках и других узлах трения при повышенных и высоких давлениях ( до 120 кгс/мм2). Антифрикционные чугуны с глобулярным графитом изготовляют двух марок: АЧВ-1 и АЧВ-2.
Перлитный высокопрочный чугун АЧВ-1 предназначается для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным и нормализованным валом. Антифрикционный чугун АЧВ-2 применяют в паре с "сырым" (в состоянии поставки) валом.
Ковкий чугун получают длительным нагревом при высоких температурах (отжигом из белого чугуна). В результате отжига образуется графит хлопьевидной формы. Такой графит по сравнению с пластинчатым меньше снижает прочность пластичность металлической основы структуры чугуна. Металлическая основа ковкого чугуна: феррит (ферритный ковкий чугун) и реже перлит (перлитный ковкий чугун). Наибольшей пластичностью обладает ферритный ковкий чугун, который применяют в машиностроении.
Ковкий чугун маркируют КЧ и цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности при растяжении и вторые - относительное удлинение. Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Например, чугуны ферритного класса КЧ 35–10 и КЧ 37–12 используют для производства деталей, эксплуатируемых при высоких динамических и статических нагрузках, – картеров, редукторов, ступиц и т. д., а чугуны марок КЧ 30–6 и КЧ 33–8 – для изготовления менее ответственных деталей – хомутов, гаек, вентилей, колодок и т. д. Твердость ферритного чугуна НВ 163.
Перлитные ковкие чугуны КЧ 50-4, КЧ 56-4, КЧ 60-3 и КЧ 63-2 обладают высокой прочностью, умеренной пластичностью и хорошими антифрикционными свойствами. Твердость перлитного чугуна НВ 241-249. Из перлитного ковкого чугуна изготавливают вилки корданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, втулки, муфты, тормозные колодки и т.д. Ковкий чугун применяют главным образом для изготовления тонкостенных деталей в отличии от высокопрочного магниевого чугуна, который используют для деталей большого сечения.
Задание № 1
Выписать из текста марки чугунов, распределить по группам и выписать химический состав и механические свойства.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 595; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!