• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Ковкі чавуни, спосіб одержання, марки, властивості, застосування.

Чавуни – залізовуглецеві сплави з вмістом вуглецю від 2,14 до 6,67%. Крім заліза й вуглецю, вони містять кремній, марганець, фосфор і сірку в більшій кількості, ніж сталі.

Мають добрі ливарні властивості, тому застосовуються для виготовлення відливок; достатньо міцні, дешевші від сталі, їх не можна обробляти тиском.

На структуру чавунів впливає хімічний склад і швидкість охолодження.

За структурою чавуни ділять на білі, сірі, ковкі та високоміцні.

Білі – чавуни, в яких весь вуглець перебуває у вигляді цементиту (злами мають білий колір). Кристалізація білих чавунів характеризується діаграмою стану Fe-Fe₃C; в структурі вони містять тверду і крихку евтектику – ледебурит, тому не застосовуються для виготовлення деталей машин.

Сірі, ковкі, високоміцні чавуни широко використовують як конструкційні матеріали, всі вони в структурі містять включення графіту.

При дуже повільному охолодженні залізо-вуглецевих сплавів відбувається виділення графіту.

Графітизація – виділення графіту з рідкого і твердого розчинів, а також з цементиту.

Графіт – модифікація вуглецю, кристалічна решітка – ГЩУ, дуже низька твердість.

Процес графітизації чавуну відображає діаграма стану залізо-графіт (стабільної рівноваги) (рис.4.5). На діаграмі Fе-Fe₃C поруч із суцільними лініями нанесені пунктирні лінії діаграми Fе-C, які переміщені дещо вліво і вгору (змінюється положення критичних точок по концентрації і температурі). Кристалізація відбувається аналогічно діаграмі Fе-Fe₃C, тільки замість цементиту виділяється графіт.

Фактори, що впливають на структуру чавунів:

1) хімічний склад;

2) швидкість охолодження;

3) модифікування.

Вплив домішок на структуру і властивості чавунів:

Вуглець (2,9-3,7%) знаходиться переважно у вигляді графіту, який частково порушує суцільність металічної основи, надаючи чавуну крихкості, робить чавун нечутливим до поверхневих концентраторів напружень (надрізів, виточок, отворів); покращує оброблюваність різанням; покращує ливарні властивості (знижує усадку, збільшує рідкотекучість).

Рисунок 4.5. Діаграма стану залізо – графіт.

Кремній (1,2-2,6%) посилює графітизацію чавуну і зменшує кількість Fe₃C; покращує оброблюваність різанням і рідкотекучість.

Марганець (0,5-1,1%) протидіє графітизації, сприяє утворенню Fe₃C; підвищує міцність чавуну, погіршує оброблюваність різанням, нейтралізує шкідливу дію сірки.

Сірка (не більше 0,12-0,15%) – шкідлива домішка; протидіє графітизації, сприяє виділенню Fe₃C, знижує рідкотекучість, збільшує усадку, підвищує схильність до утворення тріщин.

Фосфор (не більше 0,2-0,3%) – шкідлива домішка, практично не впливає на графітизацію; створює тверду і крихку фосфідну евтектику, підвищуючи крихкість; збільшує рідкотекучість і зносостійкість.

Елементи-графітизатори – С, Si, Cu, Ni.

Елементи-антиграфітизатори – Mn, S, Cr.

Вплив швидкості охолодження на структуру чавунів: збільшення швидкості охолодження гальмує виділення графіту і сприяє виділенню цементиту.

Щоб визначити металічну основу чавуну, користуються структурною діаграмою – залежністю між сумарним вмістом С і Si та швидкістю охолодження (товщиною стінки відливки) (рис.4.6).

І – білі чавуни (П + Ц_ІІ + Л), найбільша швидкість охолодження;

V – феритні чавуни (Ф + Гр), найменша швидкість охолодження (повна графітизація);

ІІ – половинчасті чавуни (П + Ц_ІІ + Гр);

ІІІ – перлітні чавуни (П + Гр);

ІV – ферито-перлітні чавуни (Ф + П + Гр).

Рисунок 4.6. Структурна діаграма.

Отже, регулюючи сумарний вміст С і Si та швидкість охолодження, можна одержати потрібну структуру металічної основи.

Вплив модифікування:

Для збільшення кількості центрів кристалізації в рідкий чавун перед розливанням вводять модифікатори – Al, Ca, Si, які сприяють утворенню дрібних включень графіту, підвищуючи міцність.

Сірі чавуни – чавуни, в яких більша частка вуглецю знаходиться у вигляді графіту пластинчастої форми.

Металічна основа – Ф, Ф + П, П.

Марки сірих чавунів (по ГОСТ 1412-85):

СЧ10 (Ф + Гр)

СЧ15, СЧ20 (Ф + П + Гр)

СЧ25, СЧ30, СЧ35 (П + Гр)

«СЧ» - сірий чавун; число – межа міцності на розтяг σ_В, кг с/мм².

Наприклад: СЧ15 – сірий чавун з межею міцності на розтяг 15 кг с/мм².

Сірі чавуни мають добрі ливарні властивості, легко обробляються різанням, гасять вібрації, найдешевші і найпоширеніші серед ливарних сплавів; міцність і пластичність невисокі (через пластинчасту форму графіту).

Застосування: СЧ10, СЧ15, СЧ20 – для маловідповідальних деталей; СЧ25, СЧ30, СЧ35 – для відповідальних виробів (деталі верстатів, автомобільних і тракторних двигунів, в авто-, хімічному, насосному машинобудуванні тощо).

Високоміцні чавуни – чавуни з кулястою формою графіту.

Металічна основа – Ф, Ф + П, П.

Одержують із сірих чавунів шляхом модифікування магнієм, кальцієм, цезієм, іттрієм тощо, які надають графіту кулястої форми. Графіт кулястої форми є меншим концентратором напружень і менше порушує суцільність металічної основи, ніж пластинчастий графіт, тому такий чавун найміцніший.

Марки високоміцних чавунів (по ДСТУ 3925-99):

ВЧ350-22; ВЧ400-15; ВЧ450-10; ВЧ500-7; ВЧ600-3; ВЧ700-2; ВЧ800-2; ВЧ1000-2.

«ВЧ» - високоміцний чавун; перше число – межа міцності на розтяг σ_В, МПа, друге число – відносне видовження δ, %.

Наприклад: ВЧ450-10 – високоміцний чавун з межею міцності на розтяг 450 МПа та відносним видовженням 10%.

Властивості – найвищі механічні властивості серед чавунів, добрі ливарні властивості.

Застосування – для відповідальних деталей: колінчастих валів, валків прокатних станів, шаботів молотів, корпусів парових турбін, супортів верстатів тощо.

Ковкі чавуни – чавуни з пластівчастою формою графіту, отримані шляхом графітизуючого відпалу відливок з білого чавуну.

Металічна основа – Ф, П, рідко – Ф + П.

Виготовляють відливки з білого чавуну, потім їх відпалюють з метою графітизації (рис.4.7).

Рисунок 4.7. Графік графітизуючого відпалу при одержанні відливок з ковкого чавуну.

1-а стадія графітизації (930-970^оС): розпад евтектичного цементиту з утворенням аустеніту і графіту;

2-а стадія графітизації (720-740^оС): графітизація евтектоїдного цементиту.

В результаті – ковкий чавун з феритною основою і пластівчастим графітом.

При 1-стадійному відпалі (тільки 1-а стадія з t=930-970^оС і потім швидке охолодження) одержують ковкий чавун з перлітною основою і пластівчастим графітом.

Відпал триває декілька десятків годин.

Марки ковких чавунів (по ГОСТ 1215-79):

КЧ30-6; КЧ33-8; КЧ35-10; КЧ37-12 - феритні;

КЧ45-7; КЧ50-5; КЧ55-4; КЧ60-3; КЧ65-3; КЧ70-2; КЧ80-1,5 - перлітні.

«КЧ» - ковкий чавун; перше число – межа міцності на розтяг σ_В, кг с/мм², друге число – відносне видовження δ, %.

Наприклад: КЧ37-12 – ковкий чавун з межею міцності на розтяг 37 кг с/мм² і відносним видовженням 12%.

Властивості – міцніші і пластичніші, ніж сірі чавуни («ковкий» - умовна назва); відсутні ливарні напруження; висока корозійна стійкість.

Застосування – відливки, що працюють під ударними або циклічними навантаженнями (корпуси редукторів, задніх мостів, муфти, арматура, вилки карданних валів, зубчасті колеса тощо).

Рисунок 4.8. Мікроструктури чавунів.

Залежність властивостей чавунів від структури:

1. Форма графіту впливає на міцність і пластичність:

2. Металічна основа впливає на міцність і твердість:

Контрольні питання:

1. Поняття чавуну та його властивості.

2. Як класифікують чавуни за структурою?

3. Як відбувається графітизація чавуну?

4. Як впливають на властивості і структуру чавунів вуглець, кремній, марганець, сірка і фосфор?

5. Як використовують структурну діаграму чавунів та як можна впливати на структуру чавунів?

6. Структура, марки, властивості та застосування сірих чавунів. Вміти розшифрувати запропоновані марки сірих чавунів.

7. Структура, спосіб отримання, марки, властивості та застосування високоміцних чавунів. Вміти розшифрувати запропоновані марки високоміцних чавунів.

8. Структура, спосіб отримання, марки, властивості та застосування ковких чавунів. Вміти розшифрувати запропоновані марки ковких чавунів.

9. Як форма графітових включень та вид металічної основи впливають на механічні властивості чавунів?

Читайте також:

1. I спосіб.
2. Адміністративно-правовий спосіб захисту прав
3. Адміністративно-правовий спосіб захисту прав
4. Акти правозастосування.
5. Алгебраїчний спосіб визначення точки беззбитковості
6. Аналогія - спосіб отримання знань про предмети та явища на основі їхньої подібності з іншими.
7. Антисептики ароматичного ряду (фенол чистий, іхтіол, дьоготь, мазь Вількінсона, лінімент за Вишневським). Особливості протимікробної дії та застосування.
8. Атракція як спосіб викликати довіру до реклами
9. Бактеріофаг, його природа і практичне застосування. Вплив бактеріофага на мінливість мікроорганізмів.
10. Білки, властивості, роль в життєдіяльності організмів.
11. Будова СВА. Стандарти практичного застосування.
12. Бюджетний устрійпоказує, в який спосіб побудована бюджетна система. Іншими словами,він відображає організацію вертикальної структури бюджету держави за рівнями влади.

Переглядів: 4629