ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Износостойкие и жаропрочные чугуны из "Технология литья жаропрочных сплавов " Чугунами называются сплавы железа с углеродом, содержащие 2-4% С. Чугун является наиболее распространенным материалом для изготовления фасонных отливок, так как он обладает хорошими литейными свойствами, лучшими по сравнению со сталью. Область применения чугуна как конструкционного материала расширяется вследствие повышенных прочностных эксплуатационных свойств, а также в результате разработки чугунов новых марок со специальными физическими (износостойкости) и химическими свойствами (жаропрючности и жаростойкости) при повышенных температурах (600 - 1000°С). [c.61] Структурными составляющими чугунов являются феррит, перлит и графит (у серых и ковких чугунов) или перлит, ледебурит и цементит (у белых чугунов). [c.61] Графит оказывает сильное влияние на основные свойства чугуна, в первую очередь на прочность и пластичность, характеризующие чугун как конструкционный материал. Он обладает такими преимуществами, которыми не обладают легированные и жаропрочные стали и сплавы. Графит имеет способность хорошо смазывать работающие при трении в паре чугунные и стальные детали при высоких температурах (800 - ЮОО°С). [c.61] Перлит наиболее прочная структурная составляющая чугуна (сг = 700 МПа) по сравнению с ферритом (Стц = 400 МПа) и цементитом (tTj, = 20 МПа). Фсрритная матрица и цементитная структура снижают прочностные свойства чугуна. [c.61] На характер кристаллизации чугуна, а также форму, размеры и расположение образующихся фаз влияет много факторов. Это прежде B eix) зависит от содержания элементов - постоянно присутствующих (С, Si, Мп, S, Р) и легирующих (Ni, А1, Си, Сг, Ti и др.). [c.61] На грифитизацию чугуна существенное влияние оказывает углерод, кремний, никель, алюминий, медь и титан, которые ускоряют процесс графитизации. Такие элементы, как хром, марганец, вольфрам, молибден, сера и кислород, наоборот, затрудняют гра-фитизацию и способствуют получению сорбитообразного перлита. [c.61] Для повышения прочности чугуна, а также для получения чу-гунов со специальными свойствами (износостойкости, жаропрочности и др.) их легируют различными элементами. [c.62] Все легирующие элементы можно подразделить на три группы. [c.62] К первой группе относятся элементы (Ni, Си и др.), которые в основном образуют растворы с ферритом (аустенитом). Эти элементы понижают растворимость углерода в жидком и твердом растворах, что обусловливает их графитизирующее влияние. Влияние этих элементов на эвтектическую кристаллизацию аналогично влиянию кремния. В то же время никель, способствуя графитизации структурно свободных карбидов, тем самым стабилизирует перлит и способствует повышению его дисперсности. Аналогично, но в более слабой степени, влияет на графитизацию медь. [c.62] Ко второй группе относятся элементы (Сг, Мо, V и др.), образующие растворы замещения преимущественно с цементитом, например (Fe, Сг)зС, (Fe, Мо)зС, - (Fe, У)зС. При превр)ащении определенной концентрации эти элементы образуют специальные фазы - карбиды (например, СгСз, V4 3) и тем самым тормозят графитизацию и вызывают размельчение графитовых включений. [c.62] К третьей группе относятся элементы (Ti, Zr и др.), которые вследствие высокой химической активности практически полностью расходуются на образование карбидов, нитридов, оксидов и только в небольшом количестве рстворяются в феррите и цементите. Тугоплавкие включения, образующиеся еще в жидком расплаве, могут служить центрами кристаллизации графита. Поэтому титан, являющийся карбидообразующим элементом, в то же время способствует графитизации и размельчению графитовых включений. [c.62] Таким образом, изменяя структуру чугуна, можно получить необходимые конструкторам свойства физико-механические, износостойкие, жаропрочностные и др. [c.62] Износостойкие и жаропрочные чугуны. [c.62] В таких изменяющихся температурных режимах работают гильзы uHjiHHApoB, поршневые кольца, седла клапанов и коллектор выхлопной, отлитые из различных марок износостойких и жаропрочных чугунов. [c.63] Гильзы цилиндров. Химический состав чугуна, используемого для изготовления автомобильных и тракторных двигателей на заводах ОАО ТАЗ , ОАО ЗИЛ , ОАО УМПО , примерно одинаков (табл. 16, 17). Это вполне закономерно, если учесть идентичность требований, предъявляемых к качеству гильз. Чугуны легируют Сг, Ni, Р и содержания их составляют 0,2 - 0,8 Сг 0,1 - 0,4 Ni 0,2 - 0,7 Р. При таком легировании структура чугунов состоит из 95% мелкодисперсного перлита (не более 5% феррита), в ней равномерно распределена раздробленная фосфидная эвтектика,, а также мелкий и среднепластичный графит. Твердость чугуна 180 -240 НВ. [c.63] Другим способом повышения твердости и износостойкости рабочей поверхности гильз цилиндров является азотирование, для которого наиболее пригоден чугун, легированный элементами -алюминием и хромом как образующими устойчивые нитриды. [c.63] Азотирование проводят при 500°С путем выдержки гильз цилиндров в еухом диссоциированном аммиаке. Технология трудоемкая и непр )изводительная, т.е. неприемлема для изделий продукции при массовом производстве. [c.66] Гильзы цилиндров для автомобилей ГАЗ-51, ЗИЛ-130, М-412 отливают в песчаные формы, а некоторые тракторные гильзы -цент Х)бежным способом. [c.66] Седла клапанов. Седла клапанов двигателей внутреннего сгорания работают в особо тяжелых ударно-переменных нагрузках и высоких температурных (700 - 1000°С) режимах. Поэтому к жаропрочному материалу для седел клапанов предъявляют особые требования необходимы высокая жаростойкость и сопротивление к газовой эрозии, коррозия и ползучести, высокие механические свойства, хорошая теплопроводность и небольшой коэ(1зфициент линейного расширения. В составе чугуна, кроме основных элементов (С, Si, Мп, S, Р), содержатся карбидообразующие элементы 2,75 - 3,25% Сг 4 - 5% Мо и до 0,3% Ni. [c.66] Седла клапанов отливают по выплавляемым моделям. Отливки после термической обработки по режиму нагрев в течение 1 ч при 950°С, интенсивное охлаждение струей воздуха 0,5 ч, отпуск при 650°С, 2 ч, медленное охлаждение на воздухе, имеют твердость 50 - 60 HR . Структура металла - мартенсит с включением мелких карбидов хрома и молибдена (рис. 27). [c.66] Вернуться к основной статье