какова форма графитовых включений в сером чугуне
Форма графитовых включений.
Графитовые включения в чугунах имеют следующую форму:
Графитовые включения являются концентраторами напряжений. Форма графитовых включений определяет прочность чугуна. Чем острее концентратор напряжений, тем при меньших нагрузках происходит разрушение изделия. Пластины графита обладают острыми краями по сравнению с другими формами графитовых включений. В связи с этим, наименьшей прочностью обладают чугуны с пластинчатой формой графитовых включений, а наибольшей – с шаровидной (глобулярной). Чугуны с хлопьевидным и вермикулярным графитом занимают промежуточное положение.
 Рис. 1 Форма графитовых включений | а–пластинчатый графит;б- хлопьевидный графит; в- шаровидный (глобулярный) графит; г- вермикулярный графит |
В зависимости от формы графитовых включений различают:
Структуре металлической матрицы и форма графитовых включений (рис. 2).
 |
| Рис. 2. Схемы микроструктур чугуна: а – серый чугун на ферритной основе; б – чугун с вермикулярным графитом на ферритной основе; в – серый феррито-перлитный чугун; г – серый чугун на перлитной основе; д – высокопрочный феррито-перлитный чугун; е –высокопрочный перлитный чугун; ж – ковкий чугун на ферритной основе. |
Химический состав
По химическому составу чугуны подразделяются на нелегированные (чугуны общего назначения) и легированные (чугуны со специальными свойствами).
Легированный чугун (износостойкий, жаростойкий, жаропрочный, антифрикционный)
имеет более сложный химический состав: в качестве легирующих элементов используются никель, хром, молибден, медь и другие элементы, а также кремний и марганец в количестве, превышающем их примесное содержание.
МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ
Дата добавления: 2017-10-09 ; просмотров: 3701 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Форма графитовых включений
Степень графитизации.
Классификация чугунов
Классификация и маркировка чугунов
Чугунами называются сплавы железа (Fe) с углеродом (С > 2,14%). Кроме того, в состав чугуна входят полезные и вредные примеси (сера и фосфор). Полезные примеси вводятся в чугун специально для улучшения физико-химических свойств и называются легирующими элементами.
Чугуны классифицируют по следующим признакам.
Углерод в чугуне может находится в связанном состоянии в виде карбида, называемого цементитом (Fe3C), а также в частично или полностью свободном состоянии в виде графита. Состояние углерода в чугуне его прочностные свойства.
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
Серый чугун образуется при низких скоростях охлаждения изделия, белый – при высоких.
Графитовые включения имеют следующую форму:
Графитовые включения являются концентраторами напряжений. Чем острее концентратор напряжений, тем при меньших нагрузках происходит разрушение изделия. Поэтому форма графитовых включений определяет прочность чугуна. Пластины графита обладают острыми краями по сравнению с другими формами графитовых включений. В связи с этим, наименьшей прочностью обладают чугуны с пластинчатой формой графитовых включений, а наибольшей – с шаровидной (глобулярной). Чугуны с хлопьевидным и вермикулярным графитом занимают промежуточное положение.
 Рис. 28Л Форма графитовых включений | а–пластинчатый графит;б- хлопьевидный графит; в- шаровидный (глобулярный) графит; г- вермикулярный графит |
В зависимости от формы графитовых включений различают:
Классификация и структура чугунов по форме графитных включений.
Маркировка серых,ковких и высокопрочных чугунов.
Чугунами называются сплавы железа (Fe) с углеродом (С > 2,14%). Кроме того, в состав чугуна входят полезные и вредные примеси (сера и фосфор). Полезные примеси вводятся в чугун специально для улучшения физико-химических свойств и называются легирующими элементами.
Чугуны классифицируют по следующим признакам.
Углерод в чугуне может находится в связанном состоянии в виде карбида, называемого цементитом (Fe3C), а также в частично или полностью свободном состоянии в виде графита. Состояние углерода в чугуне его прочностные свойства.
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
белый чугун – весь углерод находится в виде цементита Fe3C;
Серый чугун образуется при низких скоростях охлаждения изделия, белый – при высоких.
Графитовые включения имеют следующую форму:
-пластинчатый графит (рис. 28Л, а);
-хлопьевидный графит (рис. 28Л, б);
-шаровидный (глобулярный) графит (рис. 28Л, в);
-вермикулярный графит (рис. 28Л, г)
Графитовые включения являются концентраторами напряжений. Чем острее концентратор напряжений, тем при меньших нагрузках происходит разрушение изделия. Поэтому форма графитовых включений определяет прочность чугуна. Пластины графита обладают острыми краями по сравнению с другими формами графитовых включений. В связи с этим, наименьшей прочностью обладают чугуны с пластинчатой формой графитовых включений, а наибольшей – с шаровидной (глобулярной). Чугуны с хлопьевидным и вермикулярным графитом занимают промежуточное положение.
а–пластинчатый графит;б- хлопьевидный графит; в- шаровидный (глобулярный) графит; г- вермикулярный графит
Форма графитовых включений.
В зависимости от формы графитовых включений различают:
-чугуны с вермикулярным графитом;
Маркировка чугунов
Серый чугун получают в домне из руды. Структура серого чугуна формируется при низких скоростях охлаждения. В серых чугунах углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита. Из-за этого излом имеет серый цвет.
Маркировка. Маркируется серый чугун буквами СЧ и цифрами, которые обозначают предел прочности при растяжении (σ в). Например, марка СЧ18 показывает, что чугун этой марки имеет σ в=180 МПа (18 кгс/мм2).
Литейные свойства: высокая жидкотекучесть и малая усадка
В высокопрочном чугуне графитовые включения имеют шаровидную форму. Это достигается модифицированием чугуна магнием до 0,5 % от массы чугуна. Шаровидная форма графита не создает резкой концентрации напряжений, поэтому чугун имеет высокую прочность при растяжении и изгибе.
Литейные свойства: высокая жидкотекучесть и малая усадка
Область применения : высокопрочные чугуны по своим механическим свойствам приближаются к стали. Из него изготавливают ответственные детали: коленчатые валы двигателей автомобилей и тракторов, шестерни и звездочки, детали турбин, изложницы и.т.д.
3. Чугуны с вермикулярным графитом
Эти чугуны содержат в структуре графит вермикулярной формы и не более 40 % шаровидного графита. Чугуны с вермикулярным графитом получают из серого чугуна в результате его модифицирования магнием (Mg от 0,02 до 0,08 % от массы чугуна) и церием (Се 0,03 до 0,07 % от массы чугуна)
Маркировка. Маркируется чугун с вермикулярным графитом буквами ЧВГ и цифрами, которые обозначают предел прочности при растяжении (σ в). Например, марка ЧВГ30 показывает, что чугун этой марки имеет σ в=300 МПа (30 кгс/мм2).
Литейные свойства: высокая жидкотекучесть и малая усадка
Область применения : чугун с вермикулярным графитом по механическим свойствам занимают промежуточное положение между серым и высокопрочным чугунами. Кроме того, чугуны с вермикулярным графитом отличаются хорошей теплопроводностью, что обеспечивает их стойкость к резким перепадам температур. Из этого чугуна изготавливают детали, работающие в условиях износа и переменных температур.
Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 3151 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Структура, свойства и применение чугунов (стр. 3 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 |
4.2. ЛИТЕЙНЫЕ ЧУГУНЫ
В зависимости от формы графитных включений (рис.7) литейные чугуны разделяют на следующие виды:
1) Чугун с пластинчатым графитом (серый чугун);
2) Чугун с шаровидным графитом (высокопрочный; чугун)
3) Чугун с хлопьевидным графитом (ковкий чугун);
4) Чугун с вермикулярным графитом.
Серым называют чугун, в котором графит преимущественно имеет форму слегка изогнутых пластинок или разветвлённых розеток с пластинчатыми лепестками ( рис.7).
Рис.7. Возможные формы графитных включений: а) пластинчатая; б) хлопьевидная; в) шаровидная г) вермикулярная
Более точное название серого чугуна которое закреплено ГОСTом 1412-85 – чугун с пластинчатым графитом.
У серых чугунов хорошие технологические и прочностные свойства, что определяет широкое применение их как конструкционного материала. Наличие графита определяет существенные достоинства серого чугуна: высокие литейные свойства (хорошая жидкотекучесть и малая усадка), хорошая обрабатываемость резанием, так как графит делает стружку ломкой, высокие демпфирующие и антифрикционные свойства.
Происхождение графита в серых чугунах
Графит является характерной структурной составляющей серых чугунов, наличие его определяет тёмный серый цвет излома. Поэтому этот чугун и получил название серого.
Графитизация – это процесс выделения графита при кристаллизации или охлаждении чугунов. Графит может образовываться как из жидкой фазы при кристаллизации, так и из твёрдой фазы. Графитизация чугуна и её полнота зависит от скорости охлаждения, химического состава и наличия центров кристаллизации. Чем медленнее охлаждение чугуна, тем большее развитие получает процесс графитизации.
Графит в серых чугунах получается в результате распада цементита, образующегося при затвердевании сплавов по цементитной диаграмме состояния системы Fe3C – C, а также путём непосредственного выделения из жидкого или твёрдого раствора (аустенита или феррита). При высоких температурах цементит распадается по реакции Fe3C →3 Fe + С (графит). Чем выше температура и меньше скорость охлаждения, тем больше образуется графита в чугуне.
При одинаковой скорости охлаждения и прочих равных условиях количество образующегося графита тем больше, чем выше в чугунах содержание кремния.
21
Меняя содержание кремния можно получать чугуны с различной структурой и свойствами
Углерод также способствует графитообразованию: чем его больше, тем больше при прочих равных условиях в серых чугунах графита.
Рис.8. Структурная диаграмма чугунов в зависимости от содержания кремния и углерода: I – белый чугун (П + Л + Ц2); II– половинчатый чугун; III – серый перлитный чугун (П + Г); IV – серый ферритно-перлитный чугун (Ф + П + Г); V – серый ферритный чугун (Ф + Г).
Наглядное представление о влиянии углерода и кремния на степень графитизации чугуна даёт структурная диаграмма чугунов (рис.8).
В чугунах с высоким содержанием кремния при медленном охлаждении отливки первичная кристаллизация происходит по стабильной диаграмме железо-углерод (графит), т. е. в этом случае графит появляется непосредственно из жидкой фазы. С увеличением скорости охлаждения создаются условия для первичной кристаллизации по метастабильной диаграмме железо-цементит и графит образуется вследствие распада цементита при дальнейшем охлаждению. Иногда ледебурит не разлагается и остаётся в структуре (получается отбел).
Вторичная кристаллизация преимущественно протекает в соответствии с метастабильной диаграммой, вторичный цементит и цементит перлита могут сохраниться или графитизироваться в зависимости от содержания кремния и скорости охлаждения.
Серые чугуны образуются только при малых скоростях охлаждения в узком интервале температур, когда мала степень переохлаждения жидкой фазы. В этих условиях весь углерод или его большая часть графитизируется в виде пластинчатого графита., а содержание углерода в виде цементита составляет не более 0,8%. Промышленные чугуны содержат (2,0 –4,5)% углерода, (1-3,5)% кремния, (0,5-1,0)% марганца, до 0,3 % фосфора, до 0, 2% серы.
Классификация и структура серых чугунов
Серые чугуны подразделяют по структуре металлической основы и по размерам, форме и расположению графитных включений.
По структуре металлической основы различают серые чугуны:(рис.9):
1) на ферритной основе (со структурой феррит + графит));
2) на ферритно-перлитной основе (феррит + перлит + графит);
3) на перлитной основе (перлит + графит).
Количество химически связанного углерода в серых чугунах не превышает 2%, поэтому их металлическая основа аналогична сталям доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной.
Металлическая основа может быть перлитной, когда 0,8% углерода находится в виде цементита, а остальной углерод в виде графита; ферритно-перлитной, когда количество углерода в виде цементита менее 0,8% углерода; ферритной, когда углерод находится практически полностью в виде графита.
Следовательно, серый чугун можно рассматривать как структуру, состоящую из сталистой механической основы с рассеянными в ней графитными включениями (рис.10). Свойства чугуна зависят от свойств металлической основы и характера графитных включений.
Рис.9. Микроструктура серых чугунов: а)ферритного(Ф + Г);
б) ферритно-перлитного (Ф + Г); в) перлитного (П + Г)
По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Поэтому графитовые включения можно считать нарушениями сплошности (пустотами) в металлической основе. Тем самым чугун можно рассматривать как сталь, пронизанную включениями графита, ослабляющими его металлическую основу.
По размерам, форме и расположению графита различают чугуны с крупными, средними и мелкими графитовыми включениями; с прямолинейными и завихренными включениями; с равномерным, гнездовым и эвтектическим расположением графита.
Марки, свойства и применение серых чугунов
ГОСТ 1412-85 предусматривает следующие марки чугуна
с пластинчатым графитом (серого чугуна): СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20, СЧ 25,СЧ 30, СЧ 35.
Рис.10. Графитовые включения пластинчатой формы
Таблица 1. Прочность и химический состав (в %) серых чугунов
Прочность
при растяжении
σв, МПа
(кгс/мм2)
Классификация чугунов по форме графитных включений
ОБЩЕЕ ЗНАКОМСТВО С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ СПЛАВАМИ
(ЧУГУНЫ, ЦВЕТНЫЕ СПЛАВЫ)
Цель работы: ознакомиться с классификацией, маркировкой и назначением чугунов и основных цветных сплавов.
Общие сведения
Классификация чугунов по состоянию углерода
Углерод в чугунах может находиться либо в связанном состоянии в виде цементита Fe3C, либо в свободном состоянии в виде графита.
Белый чугунпредставляет собой сплав, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3C и других карбидов, степень графитизации равна нулю. Такой чугун в изломе имеет матово-белый цвет. Белый чугун получают в результате быстрого охлаждения жидкого расплава, вследствие низких механических свойств и хрупкости он имеет ограниченное применение для деталей простой конфигурации, работающих в условиях повышенного абразивного износа. В результате отжига из белого чугуна можно получить ковкий чугун.
К чугунам, в которых практически весь углерод находится в свободном состоянии, относятся серый, высокопрочный и ковкий чугуны. Эти сплавы различаются между собой условиями образования графитных включений и их формой, что отражается на механических свойствах отливок.
Классификация чугунов по форме графитных включений
Серые чугуны получают при медленном охлаждении жидкого расплава. В серых чугунах большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита. Пластинки графита разрезают металлическую основу чугуна. Поэтому серый чугун хрупок и не может подвергаться пластической деформации. Как и все чугуны, этот чугун предназначается для фасонных отливок. Чем больше свободного графита и чем крупнее эти пластинки, тем ниже механические свойства чугуна. В серых чугунах обычно содержится 2,6‑3,8% С; 1,2‑3,5% Si; 0,3‑1,0% Мn, а также до 0,12% S и до 0,2% Р. Механические свойства серого чугуна можно улучшить, если перед заливкой в форму ввести в него небольшое количество (до 0,2%) силикокальция или ферросилиция (модификаторов), которые оказывают влияние на величину, форму, характер распределения и количество графита.
В высокопрочных чугунах графит имеет шаровидную форму. Благодаря такой форме графита эти чугуны имеют более высокую прочность и пластичность. Шаровидная форма графита достигается присадкой в жидкий чугун небольших количеств магния (0,03‑0,07%) с последующим медленным охлаждением. Обычный состав чугуна:
В ковких чугунах весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного графита. Такая форма графита получается в результате длительного отжига отливок из белого чугуна.
Обычный химический состав белого чугуна, отжигаемого на ковкий, выбирают в пределах: 2,5‑3,0% С; 0,7‑1,5% Si; 3,3‑1,0% Мn;