і властивості чавуну

Чавун – це багатокомпонентний сплав, до складу якого, крім Fe i C, входять Si, Mn, P, S. Для цілеспрямованого впливу на процес отримання білих або сірих чавунів необхідно знати як впливають ці елементи, а також швидкість охолодження на процес графітизації, тобто на процес утворення графіту.

Вуглець і кремній є сильними графітизуючими елементами. Тому для отримання сірого чавуну слід збільшувати кількість кремнію, а білого – зменшувати його вміст.

Марганець, навпаки, утруднює процес графітизації чавуну і сприяє отриманню структури білого чавуну. Це пов’язано з тим, що Mn - карбідоутворюючий елемент. Тому вміст марганцю в сірих чавунах не повинен перевищувати 1,25%.

Сірка є шкідливою домішкою у чавуні. Вона погіршує ливарні властивості та утруднює процес графітизації чавуну, тому вміст сірки в сірих чавунах обмежується 0,15%.

Фосфор практично не впливає на процес графітизації чавуну, але підвищує його рідкотекучість, що пов’язано з утворенням легкоплавкої евтектики. Крім того, фосфідна евтектика має високу твердість, завдяки чому підвищується зносостійкість сірого чавуну, а також його крихкість. Звичайно вміст фосфору в сірому чавуні не перевищує 0,3…0,4%.

Значний вплив на структуру чавуну має швидкість охолодження. При повільному охолодженні процес кристалізації відбувається за стабільною діаграмою, а при швидкому охолодженні – за метастабільною, тобто повільне охолодження сприяє отриманню сірого чавуну, а швидке охолодження – білого.

Сірі, високоміцні та ковкі чавуни. Сірі чавуни з пластинчастим графітом кристалізуються відповідно до стабільної діаграми залізо - графіт. Вміст вуглецю в цих чавунах становить 2,4…3,8%. Маркують їх літерами “СЧ” і числом, що вказує мінімальне значення границі міцності при розтягуванні в кгс/мм². У відповідності з ГОСТ 1412-85 стандартизовані шість основних марок сірого чавуну: СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30 і СЧ35. Для потреб споживачів допускаються також чавуни марок СЧ18, СЧ21 і СЧ24.

Сірі чавуни широко використовуються у верстато- та машинобудуванні.

Феритні сірі чавуни (СЧ10, СЧ15) використовують для слабко- і середньонавантажених деталей: кришок, фланців, маховиків, супортів, корпусів редукторів, гальмових барабанів, дисків зчеплення тощо.

Феритно-перлітні сірі чавуни (СЧ20, СЧ25) застосовуються для деталей, що працюють при підвищених і динамічних навантаженнях: блоки циліндрів, картери двигунів, поршні, барабани зчеплення, станини верстатів та ін.

Перлітні чавуни (СЧ30, СЧ35) використовують для виготовлення деталей, що працюють при високих навантаженнях: станини потужних верстатів і механізмів, гільзи блоків циліндрів, розподільчі вали, зубчасті колеса та ін.

Ковкий чавун. Ковкий чавун отримують з білого тривалим графітизуючим відпалюванням, графік якого наведено на рис.5.6. Тобто спочатку отримують виливок із білого доевтектичного чавуну складу: 2,4…2,9% С; 1,0…1,6% Si; 0,3…1,0% Mn; не більше: 0,18% Р; 0,20% S та 0,08% Cr і товщиною стінок не більше 50 мм.

Ковкі чавуни маркують літерами “КЧ” і двома числами: перше число вказує мінімальне значення границі міцності при розтягуванні, кгс/мм², а друге – відносне видовження,%. Стандартом (ГОСТ 1215-79) передбачені такі марки ковких чавунів: феритні – КЧ37-12, КЧ35-10, КЧ33-8,. КЧ30-6; перлітні – КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ56-4, КЧ60-3, КЧ65-3, КЧ70-2 і КЧ80-1,5.

Ковкі чавуни широко використовують в автомобілебудуванні та сільськогосподарському машинобудуванні. З них виготовляють картери, муфти, важелі, деталі рульового керування, кільця ланцюгів, крюки, елементи карданних валів тощо.

Високоміцні чавуни. Високоміцні чавуни містять близько 3,0…3,6%С. їх отримують модифікуванням рідкого чавуну перед розливанням магнієм або церієм у кількості близько 0,05%.

Відповідно до ДСТУ 3925-99 високоміцні чавуни з кулястим графітом маркують літерами “ВЧ” і двома числами через дефіс, перше з яких вказує гарантоване значення мінімальної границі міцності в МПа, а друге – мінімальне значення відносно видовження у відсотках. Шкідливими домішками у високоміцних чавунах є фосфор і сірка. Фосфор знижує пластичність чавуну внаслідок утворення крихкого фосфіду, тому його кількість обмежується 0,1%. Сірка знижує механічні властивості чавуну внаслідок утворення з Мg або Се крихких сульфідів, а також послаблює модифікуючу дію цих елементів. Тому кількість сірки не повинна перевищувати 0,02%, а в деяких марках (ВЧ800-2, ВЧ900-2, ВЧ1000-2) – 0,01%.

Чавуни марок ВЧ350-22, ВЧ400-15 мають феритну основу, ВЧ450-10 і ВЧ500-7 – феритно-перлітну, ВЧ600-3, ВЧ700-2 і ВЧ800-2 – перлітну. А чавун марки ВЧ1000-2 для забезпечення гарантованої границі міцності σ_в=1000 МПа піддають ізотермічному гартуванню, в результаті чого отримує бейнітну структуру.

Високоміцні чавуни використовують замість литої сталі у виробах та конструкціях відповідального призначення. З них виготовляють колінчасті вали двигунів, поршневі кільця, втулки, зубчасті колеса, прокатні валки тощо.

Чавун з вермикулярним графітом (vermiculus (лат.) – хробак). Вермикулярний графіт, на відміну від пластинчастого має округлі края і менше співвідношення довжини і товщини (2…10 у вермикулярного і значно більше 10 у пластинчастого). Тому вермикулярний графіт значно менше, ніж пластинчастий, послаблює металеву основу. Його можна розглядати як перехідну форму від пластинчастого до кулястого.

Відповідно до ДСТУ 3926-99 чавуни з вермикулярним графітом маркуються літерами “ЧВГ” і двома числами: перше число – мінімальне значення границі міцності при розтягуванні у МПа, друге – мінімальне значення відносного видовження у відсотках. Наприклад, ЧВГ400-4

Поиск по сайту: