Презентация "Чугуны" – проект, доклад

Алексеев Данил (МХТ-10)

Чугуны

Определение:

Сплав железа с углеродом, в котором углерода более 2,14 %, называют чугуном

Фазовые состояния углерода в чугуне

Углерод может находиться в виде цементита или графита, или одновременно в виде цементита и графита. Цементит придаёт излому специфический светлый блеск (белый чугун), а графит – серый (серый чугун). Чугуны различают в зависимости от содержания углерода, связанного в цементит.

Белый чугун

Весь углерод находится в виде цементита. Структура такого чугуна – перлит, ледебурит и цементит.

Ковкий чугун

Металлическая основа ковкого чугуна: феррит (ферритный ковкий чугун) и реже перлит (перлитный чугун) с включениями графита хлопьевидной формы.

Половинчатый чугун

Большая часть углерода ( > 0.8 %) находится в цементите. Структура такого чугуна – перлит, ледебурит и пластинчатый графит.

Перлитный серый чугун

Структура чугуна – перлит и пластинчатый графит. В этом чугуне 0,7-0,8 % углерода находится в виде цементита , входящего в состав перлита.

Ферритно-перлитный серый чугун

Структура такого чугуна перлит, феррит, и пластинчатый графит. В этом чугуне в зависимости от степени распада эвтектоидного цементита в связанном состоянии находится от 0,7 до 0,1 % углерда.

Ферритный серый чугун

Структура – феррит и пластинчатый графит. В этом случае весь углерод находится в виде графита.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом

Высокопрочными называют чугуны с шаровидным графитом, который образуется в литой структуре в процессе кристаллизации. Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объёме, значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит, и не является активным концентратором напряжений.

Специальные чугуны

К этой группе чугунов (Гост 7769-82) относятся жаростойкие, которые обладают окалиностойкостью, ростоустойчивостью и трещиноустойчивостью, жаропрочные, обладающие высокой длительной прочностью и ползучестью при высоких температурах и коррозионно-стойкие чугуны.

Вермикулярный чугун

Вермикулярный чугун по своим свойствам занимает промежуточное положение между чугунами с шаровидным и пластинчатым графитом. Вермикулярный графит имеет форму отдельных продолговатых включений, получается путём уменьшения количества магния (глобуляризатора) при модифицировании. Вермикулярный чугун обладает хорошими литейными свойствами.

Примеси в чугуне

Чугун (технический) представляет собой, по существу, сплав Fe-Si-C, содержащий в качеству постоянных примесей Mn, P и S.

С в чугуне

Чем выше содержание в чугуне углерода, тем больше образуется графита и тем ниже его механические свойства. В то же время, для обеспечения высоких литейных свойств (хорошей жидкотекучести) углерода должно быть не менее 2,4 %.

Si в чугуне

Кремний, содержание которого в чугунах находится в пределах до 3,5 %, оказывает большое влияние на строение и свойства чугуна. Кремний способствует процессу графитизации.

Mn в чугуне

Количество марганца в чугуне не превышает 1,25-1,4 %. Марганец препятствует графитизации, т. е. затрудняет выделение графита и повышает способность чугуна к отбеливанию –появлению, особенно в поверхностных слоях, структуры белого и половинчатого.

S в чугуне

Сера является вредной примесью, ухудшающей механические и литейные свойства чугуна, поэтому её содержание ограничивают до 0,1-0,2 %. В сером чугуне сера образует сульфиды (FeS, MnS) или их твёрдые растворы (Fe,Mn)S.

P в чугуне

Содержание фосфора в сером чугуне чаще 0,2 %, но иногда допускается даже до 0,4-0,5 % . При повышенном содержании фосфора в структуре чугуна образуются твёрдые включения фосфидной эвтектики: в серых чугунах – двойной (Fe3P + аустенит), а в белых – тройной (Fe3C+Fe3P+аустенит). Эвтектика улучшает литейные свойства чугуна.

Маркировка

Серый чугун маркируется буквами С – серый и Ч – чугун (ГОСТ 1412-85). После букв следуют цифры, указывающие минимальное значение временного сопротивления 0,1 МПа (кгс/мм2).

Марки ковкого чугуна определены в ГОСТ 1215–79 «Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия». Он обозначается буквами «КЧ» и двумя группами цифр, которые определяют минимальное временное сопротивление в кгс/мм2 и относительное удлинение при растяжении в процентах. Например, КЧ 37–12 означает, что эта марка ковкого чугуна с σв=370 Н/мм2 (37 кгс/мм2) и относительным удлинением 12 %.

Высокопрочный чугун маркируют в соответствии с ГОСТ 7293–85 «Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки». Марку высокопрочного чугуна обозначают буквами «ВЧ» и двумя цифрами, которые показывают его минимальное временное сопротивление в кгс/мм2. Например, маркировка ВЧ 50 означает, что этот чугун является высокопрочным, σв=500 Н/мм2 (50 кгс/мм2).

ГОСТ 1585–85 «Чугун антифрикционный для отливок» чугун маркируют буквами «АЧ» (антифрикционный чугун), затем указывают тип чугуна (С – серый с пластинчатым графитом, В – высокопрочный с шаровидным графитом, К – ковкий чугун с компактным графитом), далее число, обозначающее порядковый номер марки: АЧС–5, АЧК–2.

По ГОСТ 7769–82 «Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки» выпускают изделия из коррозионно-стойких чугунов. Первая буква «Ч» (чугун), далее буква и цифра, показывающие содержание легирующего элемента, например, ЧГ6С3 (6 % марганца, 3 % кремния).

«ИЧ» – износостойкий чугун, далее указывается содержание легирующих элементов, начиная с основного – хрома. Содержание углерода в чугуне зависит от содержания основных элементов и в марке не указывается. Например, марка ИЧХ4Г7Д соответствует износостойкому чугуну с содержанием хрома (в среднем) 4 %, 7 % Mn, < 0,7 % Cu.

Применение

Белый чугун идёт на передел в сталь или используются для получения других видов чугуна.

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он используется для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Ковкий чугун применяют главным образом для изготовления тонкостенных деталей. Из перлитного ковкого чугуна изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, втулки, муфты, тормозные колодки и т. д.

Отливки из высокопрочного чугуна широко используются в различных отраслях: в автостроении и дизелестроении для коленчатых валов, крышек цилиндров и других деталей; в тяжёлом машиностроении – для многих деталей прокатных станов; в кузнечнопрессовом оборудовании; в химической и нефтяной промышленности – для корпусов насосов, вентилей и т. д.

Получение чугунов

Выплавка чугуна производится в огромных доменных печах, выложенных из огнеупорных кирпичей и достигающих 30 м в высоту при внутреннем диаметре около 12 м.

Различают три основных разновидности доменного чугуна: передельный, литейный и природнолегированный. Передельный чугун используется для последующей плавки стали в конвертерах. Литейный чугун отличается от передельного повышенным содержанием кремния (до 3,6 %) и в некоторых марках – фосфора (до 1,2%). Природнолегированные чугуны, выплавляемые из руд отдельных месторождений, содержат хром, ванадий, никель и др.