ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА
СВОЙСТВА ЧУГУНОВ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить микроструктуру и ее влияние на свойства чугунов.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Чугунами называются железо-углеродистые сплавы, содержащие более 2,14% углерода. Чугуны являются самыми дешевыми машиностроительными материалами среди конструкционных металлических материалов.
Чугуны не поддаются ни горячей ни холодной пластической деформации., но обладая высокими литейными свойствами, применяются для изделий, изготавливаемых литьем.
В зависимости от состояния углерода чугуны делятся на белые и серые. Углерод может находиться в чугуне в связанном состоянии в виде цементита. Цементит придает излому специфический светлый блеск. Такой чугун называется белым чугуном. Углерод может находиться в свободном состоянии в виде графита. Графит придает излому серый цвет. Такой чугун называется серым.
Белые чугуны
По равновесной структуре белые чугуны бывают:
- доэвтектические, содержащие углерода более 2,14%, но менее 4,3%. Их микрострутура - перлит + цементит + ледебурит;
- эвтектические содержат 4,3% углерода. Их микроструктура -ледебурит;
- заэвтектические содержат углерода более 4,3%. Их микроструктура - цементит + ледебурит.
Белый чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью, практически не поддается обработке режущим инструментом. Применяется, как передельный чугун при производстве стали.
Серые чугуны
|
|
|
Свойства серых чугунов зависят от вида металлической основы и формы графита.
Классификация чугунов по микроструктуре металлической основы
Перлитный чугун – металлическая основа перлит (П);
ферритный чугун – металлическая основа феррит (Ф);
феррито-перлитный чугун – металлическая основа феррит (Ф)+перлит (П).
Классификация серых машиностроительных чугунов по форме графита
Обычный серый чугун - графит находится в виде пластинок.
Ковкий чугун - графит находится в виде хлопьев.
Высокопрочный чугун - графит находится в виде шариков.
Обычный серый чугун
В структуре обычных серых чугунов присутствует графит пластинчатой формы. Отливки из этого чугуна получают в земляных или металлических формах – кокилях. С увеличением толщины отливки и, следовательно, с замедлением охлаждения и при повышенном содержании кремния образуется больше графита и его пластинки крупнее, а в металлической основе возрастает количество феррита. У отливок меньших размеров и при несколько пониженном содержании кремния количество графита уменьшается, а металлическая основа становится ферритно-перлитной и перлитной, что повышает прочность.
Из-за сравнительной простоты получения отливок серые чугуны были самым распространенным видом чугуна. Однако их механические свойства (особенно пластичность) ниже, чем у других чугунов с графитом. Серые чугуны используют для изделий менее ответственного назначения и при отсутствии ударных нагрузок. Применение этих чугунов приведено в таблице 1.
|
|
|
Ковкий чугун
Он имеет в структуре графит хлопьевидной формы и в связи с этим более высокие механические свойства, прежде всего пластичность. Однако процесс получения ковких чугунов сложнее. Чугуны с более высокими свойствами выплавляют в электрических печах, что позволяет уменьшить в них содержание углерода и полнее удалить серу и фосфор. Все ковкие чугуны содержат меньше кремния.
В отливке они должны получить структуру белого доэвтектического чугуна. Отливки должны быть сравнительно небольшими, чтобы задержать графитизацию при сравнительно ускоренном охлаждении.
Последующая графитизация отливок для получения окончательной структуры с хлопьевидным графитом и повышенных механических свойств происходит при термической обработке – графитизирующем отжиге с нагревом отливки со структурой белого чугуна до 950…980 0С и медленном охлаждении в течение 100…120 ч. Ковкие чугуны более целесообразно использовать для тонкостенных деталей. Применение ковких чугунов приведено в таблице 1.
|
|
|
Высокопрочный чугун
Он имеет графит шаровидной формы, что в меньшей степени нарушает сплошность металлической основы (особенно по сравнению с графитом пластинчатой формы). Прочностные свойства этих чугунов наиболее высокие; они не уступают в прочности углеродистым конструкционным сталям, подвергаемым термической обработке, но пластичность высокопрочных чугунов ниже, чем у стали и у ковкого чугуна.
Высокопрочные чугуны получают модифицированием магнием (или церием) в ковше жидкого чугуна, выплавляемого в вагранке с охлаждением, как и серых чугунов, в земляных и металлических формах. Применение высокопрочных чугунов приведено в таблице 1.
Таблица 1 – Области применения чугунов
| Марка материала | Применение | ||
| 1 | 2 | ||
| Серый чугун | |||
| СЧ10, СЧ15 | Для деталей неответственного назначения (крышки, шкивы и т.п.) | ||
| СЧ18, СЧ20 | В станкостроении: для рам, станин, планшайб, ползунов, цилиндров, корпусов насосов и золотников, шкивов, маховиков, подшипников скольжения и др. В автомобилестроении: для блоков цилиндров, гильз блоков, толкателей, распределительных валов, клапанов, головок цилиндров, дисков сцепления и др. | ||
| СЧ25, СЧ30, СЧ35 | Для деталей, работающих на износ: тормозные барабаны, цилиндры, шестерни | ||
| Ковкий чугун
| |||
| КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12 | В автомобилестроении: для шестерен, муфт, тормозных колодок, ступиц В сельхозмашиностроении: для режущих элементов косилки. | ||
| КЧ45-6 | Для заднего моста, картера автомобиля, для ступиц | ||
| Высокопрочный чугун | |||
| ВЧ45, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ100 | Для коленчатых валов двигателей автомобилей, траверс прессов, деталей ковочных молотов, деталей турбины, корпусов насосов, водопроводных труб, прокатных валков, а также для изготовления изделий взамен серого и ковкого чугуна. | ||
ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И
НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ
3.1. Микроскопы марок МИМ-7 (х 100 и 250).
3.2. Микрошлифы белого, серого, ковкого и высокопрочного чугунов.
3.3.Наглядные пособия: «Морфология графитовых включений «Микроструктуры различных видов чугунов», «Атласы микроструктур сплавов» №7.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
4.1. Изучить настоящее методическое указание.
4.2. Изучить структуры микрошлифов белого, серого, ковкого и высокопрочного чугунов (в 5-6 полях зрения микроскопа по ширине и длине площади шлифа) и сравнить со структурами, приведенными в атласе №7. Марки исследуемых чугунов приведены в таблице 2.
Таблица 2. – Марки исследуемых чугунов
| Чугун | Атлас №7, фигура. | Структурные составляющие |
| Белый | 6 | Цементит (Ц) + ледебурит(Л) |
| СЧ30 | 18 или 19 | Феррит(Ф) + Перлит(П) + Графит пластинчатый |
| КЧ37-12 | 27 | Феррит(Ф) +Перлит(П) + Графит хлопьевидный |
| ВЧ45 | 25 | Феррит(Ф) +Перлит(П) + Графит шаровидный |
4.3.В левой стороне листа отчета зарисовать в квадрате 40х40 мм схему микроструктур исследуемых микрошлифов как показано на рисунке 1 с указанием структурных составляющих.
Справа от рисунка сделать описание микрошлифа чугуна по следующему плану:
- написать и расшифровать марку чугуна;
- дать характеристику структурных составляющих;
- описать основные свойства чугуна;
- описать способ получения;
- описать область применения (таблица 1).
Например:
 |
Рисунок 1- Схема микроструктуры белого чугуна
- Белый заэвтектический чугун
- Структурные составляющие:
ледебурит (Л) – эвтектическая смесь перлита и цементита вторичного цементит (Ц) – химическое соединение Fe3C.
- Основные свойства: высокая твердость и износостойкость, коррозионная стойкость, хорошие литейные свойства, плохая обрабатываемость резанием (низкая стойкость инструмента), высокая хрупкость.
- Способ получения – ускоренное охлаждение.
- Области применения: при производстве стали, ковкого чугуна.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
5.1.Название работы.
5.2. Цель работы.
5.3. Схемы равновесных микроструктур предложенных марок чугунов с обозначением структурных составляющих.
5.4. Описание микроструктур вышеуказанных марок по плану в п. 4.3.
5.5. Выводы по работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. Структурные составляющие белого чугуна.
6.2. Отличительная особенность серого чугуна от белого.
6.3. Условия получения белого чугуна.
6.4. В каком виде находится углерод обычном сером чугуне?
6.5. Зависимость механических свойств чугунов от металлической основы.
6.6. Каким способом можно получить ковкий чугун?
6.7. В каком виде находится углерод в ковком чугуне?
6.8. Метод получения высокопрочного чугуна.
6.9. В каком виде находится углерод в высокопрочном чугуне?
6.10. Что обозначают цифры в маркировке чугунов?
Лабораторная работа № 8
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 546; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!