ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ЧУГУН Серый и белый чугун из "Металловедение и термическая обработка металлов " Кремний, содержание которого в серых чугунах чаще всего находится в пределах 1,2—3,5%, оказывает большое влияние на строение, а следовательно, и на свойства чугунов. Поэтому при изучении структурообразования в, техническом чугуне нужно пользоваться не диаграммой состояния Ре—С, а тройной диаг-граммой Ре—С—51. [c.165] Разрез тройной диаграммы состояния Р е—С—51 для постояц-ного содержания кремния (2,0%) дан на рис. 86. В отличие от стабильной диаграммы Ре—С (см. рис. 76) в системе Ре—С— 51 (см. рис. 86) перитектическое (Ж+б-феррит- А), эвтектическое (Ж- А+Г) и эвтектоидное (А- Ф-ЬГ) превращения протекают не при постоянной температуре, а в некотором интервале температур. [c.165] Эвтектоидная температура с повышением в чугуне концентрации кремния сдвигается в область более высоких температур. Растворимость углерода в у-железе при введении кремния уменьшается, в результате этого область существования аустенита сужается и точки 8 и Е смещаются влево, в сторону меньших концентраций углерода. Кремний изменяет степень эвтек-тичности сплава, под которым понимают отношение общего содержания углерода в чугуне к содержанию его в эвтектике. Каждый процент кремния уменьшает содержание углерода в эвтектике на 0,3% (точка С сдвигается влево),т.е. изменяет степень эвтектичности. Если для сплава без кремния степень эвтектично-сти, равная единице, соответствует 4,3% С, то для сплава с 4% Si она равна единице при 3,1% С. Изменение степени эвтектичности в чугуне кремнием приводит к увеличению количества графита. [c.167] Охлаждение чугуна в реальных условиях вносит существенные отклонения от условий равновесия. Поэтому по равновесной диаграмме состояния нельзя судить о процессе затвердевания и получающихся при этом фазах и структурах в производственных условиях. Структура чугуна в отливках зависит в первую очередь от химического состава (содержания углерода и кремния) и скорости кристаллизации. [c.167] Кремний способствует процессу графитизации, действует з том же направлении, что и замедление скорости охлаждения. Изменяя, с одной стороны, содержание в чугуне углерода и кремния и, с другой, — скорость охлаждения, можно получить различную структуру металлической основы чугуна. Структурная диаграмма для чугунов, показывающая, какой должна быть структура в отливке с толщиной стенки 50 м м, в зависимости от содержания в чугуне кремния и углерода показана на рис. 87,а. При данном содержании углерода, чем больше в чугуне количества кремния, тем полнее протекает процесс графитизации. Чем больше 1в чугуне углерода, тем меньше требуется кремния для получения заданной структуры. [c.167] При данном содержании углерода и кремния процесс графи-тизации протекает тем полнее, чем медленнее охлаждение. В производственных условиях скорость охлаждения удобно характеризовать по толщине стенки отливки. Чем тоньше отливка, тем быстрее охлаждение и в меньшей степени протекает процесс графитизации (см. рис. 87,6). [c.169] Следовательно, содержание кремния надо увеличивать в отливке небольшого сечения, охлаждающейся ускоренно, или в чугуне с меньшим содержанием углерода. В толстых сечениях отливок, охлаждающихся медленнее, процесс графитизации протекает полнее и содержание кремния может быть меньше. Количество марганца, в чугуне не превышает 1,25—1,4%- Марганец препятствует. процессу графитизации, т. е. затрудняет выделение графита и повышает способность чугуна к отбеливанию, т. е. к появлению, особенно в поверхностных слоях, структуры белого или половинчатого чугуна. Сера относится к элементам, сильно тормозящим процесс графитизации, и вызывает увеличение графитных пластинок. Сера является вредной примесью, ухудшающей механические и литейные свойства чугуна. Поэтому ее содержание ограничивают до 0,1—0,12%. В сером чугуне сера образует сульфиды (РеЗ, Мп5) или их твердые растворы (Ре, Мп) 5. [c.169] 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. [c.169] Чем меньше графитных включений, чем они мельче и больше степень изолированности их друг от друга, тем выше прочность чугуна. Чугун с большим количеством прямолинейных крупных графитных выделений, разделяющих его металлическую основу, имеет грубозернистый излом и низкие механические свойства. Чугун с мелкими и завихренными графитными выделениями обладает более высокими свойствами. [c.169] Пластинки графита уменьшают сопротивление отрыву, предел прочности и особенно сильно пластичность чугуна. Относительное удлинение при растяжении серого чугуна независимо от свойств металлической основы практически равно нулю ( 0,5%). Графитные включения мало влияют на снижение предела прочности при сжатии и твердости, величина которых определяется главным образом структурой металлической основы чугуна. При сжатии чугун претерпевает значительные деформации, и разрушение имеет характер среза под углом 45°. Разрушающая нагрузка при сжатии, в зависимости от качества чугуна и его структуры, в 3—5 раз больше, че.м при растяжении. Поэтому чугун рекомендуется использовать преимущественно для изделий, работающих на сжатие. [c.170] Пластинки графита менее значительно, чем при растяжении, снижают прочность и при изгибе, так как часть изделия испытывает сжимающие напряжения. Предел прочности при изгибе имеет промежуточное значение между пределом прочности на растяжение и на сжатие. Твердость чугуна составляет НВ 143— 255. [c.170] 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 надрезами или плохо обработанной поверхностью. Графит повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна вследствие собственного смазывающего действия и повышения прочности пленки смазки. Очень важно, что графит улучшает обрабатываемость резанием, делая стружку ломкой. [c.170] Металлическая основа в сером чугуне обеспечивает наибольшую прочность и износостойкость, если она имеет перлитную структуру (рис. 88,6). Присутствие в структуре феррита, не увеличивая пластичности и вязкости чугуна, снижает его прочность и износостойкость. Наименьшей прочностью обладает ферритный серый чугун. [c.170] 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—предел прочности при испытании на изгиб. [c.170] Серые чугуны по свойствам и применению можно распределить на следующие группы. [c.170] Модифицированию подвергают низкоуглеродистый чугун, содержащий сравнительно небольшое количество кремния и повышенное количество марганца и имеющий без введения модификатора структуру половинчатого чугуна, т. е. ледебурит, перлит и графит. Примерный химический состав чугуна 2,8—3,3% С 1,1 —1,5% 51 0,8—1,2% Мп 0,3% Р и 0,12% 5. [c.171] Вернуться к основной статье