Реферат маркировка чугунов и сталей

Обновлено: 07.07.2024

В производстве сварных конструкций используются различные стали и сплавы. Знание основ материаловедения очень важно при изучении дисциплин по специальности 150415 Сварочное производство.

I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ 3

II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ 9

III КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ 11

IV КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ 14

I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% углерода.

В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные стали (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

Углеродистые стали

Стали классифицируют по различным признакам. Рассмотрим следующие основные признаки:

1.1.1 Химический состав, содержание углерода в стали

1) Низкоуглеродистые стали – содержание углерода до 0,25%.

2) Среднеуглеродистые – содержание углерода составляет 0,25-0,60%.

3) Высокоуглеродистые – содержание углерода превышает 0,6%.

Назначение

По назначению углеродистые стали классифицируют на:

1) конструкционные, которые подразделяются на строительные - содержащие до 0,25% углерода и машиностроительные - содержащие углерода от 0,25 до 0,65%.

2) инструментальные - содержание углерода в них более 0,65%, предназначены для изготовления режущего, измерительного инструментов.

Пример: А12- автоматная сталь, содержащая 0,12% С.

Качество

Качество стали в основном зависит от содержания вредных примесей: серы и фосфора. По этому признаку стали подразделяют:

2) качественные - содержит до 0,035% серы и до 0,035% фосфора.

В марках качественных сталей буквы перед цифрами отсутствуют.

Качественные стали маркируют следующим образом: в начале марки указывают содержание углерода:

а) в сотых долях процента для конструкционных сталей, содержащих до 0,65%С.

Например: 60сп. – сталь углеродистая, конструкционная, качественная, спокойная, содержит 0,60%С.

Например: У7 – углеродистая, инструментальная, качественная сталь, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены) содержащая 0,7% углерода.

3) высококачественные - до 0,025% серы и до 0,025% фосфора.

Степень раскисления

Раскисление – это процесс удаления из жидкого металла кислорода.

Сталь раскисляют алюминием, марганцем, кремнием.

По степени раскисления существуют:

1.1.5 Способы выплавки стали (для сталей обыкновенного качества)

1.1.6 Группы поставки гарантии свойств и качества (для сталей обыкновенного качества)

2. Сталь группы Б – поставляется потребителям с гарантируемым химическим составом. Химический состав во многом зависит от способа выплавки стали. Если в марке стали присутствует одна из букв (М, К, Б) значит это сталь группы Б – гарантированы химические свойства.

3. Сталь группы В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Их маркируют индексом В.

1.1.7 По содержанию в стали марганца (для качественных и высококачественных сталей)

I группа - с нормальным содержанием марганца (Mn)

Примеры расшифровок марок углеродистых сталей

Ст 2 – низкоуглеродистая, конструкционная, строительная, обыкновенного качества, группа А – гарантированы механические свойства, содержит 0,2%С.

ВМСт5– среднеуглеродистая сталь, конструкционная, машиностроительная, обыкновенного качества, группы В – гарантированы механические и химические свойства, мартеновский способ выплавки, 0,5%С.

У7А – высокоуглеродистая, инструментальная, высококачественная, с нормальным содержанием марганца, 0,7%С.

08кп- - низкоуглеродистая, конструкционная, строительная, качественная, кипящая, с нормальным содержанием марганца, 0,08%С

А12 – низкоуглеродистая, специальная автоматная, качественная, 0,12%С.

Легированные стали

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами. Стали, в которые добавляют легирующие элементы, называются легированными.

Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами.

Ч – редкоземельные металлы

Для легированных сталей принята следующая классификация:

Содержание легирующих элементов

а) Низколегированные стали – суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%.

б) Среднелегированные стали; в их состав суммарно входят от 2,5 до 10% легирующих элементов

в) Высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов

Назначение

а) Конструкционная сталь – содержащая до 0,65% углерода.

б) Инструментальная сталь – содержит углерода 0,70% до 1,2%.

в) С особыми химическими и физическими свойствами. К этой группе относятся стали, содержащие хотя бы один легирующий элемент, но свыше 10%.

Качество

а) Качественные стали

б) Высококачественные – в конце марки указывается буква “А”

Первые цифры в маркировке легированных сталей указывают среднее содержание углерода (если однозначная цифра – в десятых долях, если двухзначная цифра – то в сотых долях процента).

Если цифра перед буквами отсутствует, то содержание углерода приблизительно равно 1%.

Буквы указывают на присутствие того или иного легирующего элемента. Цифры, идущие после букв указывают среднее содержание данного легирующего элемента. Если содержание элемента равно ~ 1%, то цифра отсутствует.

7ХФ - низколегированная сталь; инструментальная, качественная; содержит 0,7%С; 1% хрома; 1% ванадия.

ХВСГ – среднелегированная сталь, инструментальная, качественная, содержит 1%С, 1% хрома; 1% вольфрама; 1% кремния; 1% марганца.

12Х18Н9Т - высоколегированная сталь; с особыми химическими свойствами (жаростойкая), качественная; содержит: 0,12%С, 18% хрома; 9% никеля, 1% титана.

38ХНЗМФА – среднелегированная сталь, конструкционная, высококачественная, содержит: 0,38% С, 1% хрома; 3% никеля, 1% молибдена, 1% ванадия.

Отдельные группы легированных сталей маркируют несколько иначе:

Например: ШХ6 – низколегированная шарикоподшипниковая сталь, инструментальная, качественная, углерода до 1%, хрома- 0,6%

Например: Р9К10 – высоколегированная, инструментальная, быстрорежущая сталь, качественная; содержащая 1% углерода, 9% вольфрама; 10% кобальта, 4% хрома

Медь и ее сплавы

Техническая чистая медь обладает высокими пластичностью и коррозийной стойкостью, малым удельным электросопротивлением и высокой теплопроводностью.

По чистоте медь подразделяют на следующие группы (ГОСТ 859-78):

M00 – содержание меди не менее 99, 99 %,

М0 - содержит 99,95% меди,

М1 – содержание меди 99, 9% ,

М2 - содержание меди 99,7 %,

М3 - содержание меди 99,5%,

М4 - содержание меди 99,0 %.

По химическому составу сплавы меди подразделяют на латуни и бронзы. По способу обработки: – на литейные, деформируемые.

Сплавы маркируют следующим образом:

Л- латунь, Бр- бронза ; затем следуют буквы , обозначающие основные химические элементы , образующие сплав :

Ц- цинк Ср – серебро

Ф – фосфор С- свинец

Цифры, следующие за буквами, указывают количество данного элемента в процентах.

4.1.1 Латунь ( ГОСТ 15527-70; ГОСТ 17711-80) –сплав меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками - алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца.

Например: Л- 63- латунь, содержит 63% меди и 37% цинка.

ЛАМш 77-2-0,05 –латунь, содержащая 77% меди , 2% алюминия, 0,055 мышьяка, остальное - цинк.

4.1.2 Бронза – это сплавы меди с оловом, свинцом, алюминием, кремнием и другими элементами. По химическому составу бронзы подразделяют на оловянные и специальные.

Бр А9Мц2Л – бронза, содержащая 9% алюминия, 2% марганца, остальное – медь. Л- указывает, что сплав литейный.

Алюминий и его сплавы

Алюминий – легкий металл, с плотностью 2,7 г/см3, обладающий высокими тепло – и электропроводимостью, стойкий к коррозии.

В зависимости от степени чистоты различают: (ГОСТ11069-74)

Алюминий особой чистоты А999.

Алюминий высокой чистоты А995; А99; А97; А 95

Алюминий технической чистоты А85; А8; А7; А6; А5; А0.

А999 – алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% алюминия.

А5 – алюминий технической чистоты, в котором содержится 99,5 % алюминия.

А7Е – алюминий технической чистоты, в котором содержится 99,7% алюминия, повышенное содержание железа и пониженное содержание кремния.

Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные.

Например: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛ30.

Титан и его сплавы

Титан – тугоплавкий металл с невысокой плотностью (ρ =4,5 г/см3). Удельная прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%

Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, однако обработка резанием затруднена. Титан отличается высокой химической стойкостью.

Титан почти всегда легируют алюминием, хромом, молибденом, которые повышают его прочность и жаропрочность.

Химический состав сплава ОТ4-О: 0,2 – 1,4% AI, 0,2 – 1,3% Mn, остальное титан.

ВТ-6: 5,3 – 6,8% AI, 3,5-5,3 % V, остальное Ti

Примеры марок титановых сплавов:

ВТ1-00, ВТЗ- 1; ВТ4; ВТ8; ВТ14.

Магний и его сплавы

Магний – легкий металл серебристо-белого цвета. Плотность равна 1,74 г/см3, температура плавления 651 0С. Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии, при повышении температуры Mg интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Он обладает малой прочностью и пластичностью, поэтому как конструкционный материал чистый магний не используется.

Для повышения химико–механических свойств в магниевые сплавы вводят алюминий, цинк, марганец и др. легирующие добавки.

По способу обработки различают литейные (ГОСТ 2856 –79) и деформируемые (ГОСТ 14957 – 76) сплавы магния.

МЛЗ – магниевый литейный сплав № 3

МА14- магниевый деформируемый сплав № 14.

1 Геллер Ю.А. Рахштадт А.Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1983.

2 Мозберг Р.К. Материаловедение. Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1991.

3 Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. – М.: Высшая школа, 1978.

4 Сидорин И.И., Косолапов Г.Ф., Макарова В.И. Основы материаловедения. Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1976.

Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов

Каждому инженеру совершенно необходимо знать классификацию и маркировку материалов, предназначенных для изготовления деталей машин и конструкций. К числу таких материалов относятся металлы и их сплавы, металлические и металлокерамические порошки пластмассы, резина, стекло, керамика, древесные и др. неметаллические вещества. Наиболее широкое распространение в качестве конструкционных материалов в настоящее время получили металлы и их сплавы, поэтому в настоящей работе будут рассмотрены только стали, чугуны и цветные металлы, и их сплавы (медь, алюминий, титан, магний и сплавы на их основе).

I Классификация и маркировка сталей

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержание до
2,14% углерода. Кроме того, в состав сплава обычно входят марганец, кремний, сера и фосфор; некоторые элементы могут быть введены для улучшения физико-химических свойств специально (легирующие элементы).

Стали, классифицируют по самым различным признакам. Мы рассмотрим следующие:

1. Химический состав.

В зависимости от химического состава различают стали углеродистые
(ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72,
ГОСТ 14959-79). В свою очередь углеродистые стали могут быть:

A) малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;

Б) среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%

B) высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает
0,60% Легированные стали подразделяют на: а) низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5% б) среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов; в) высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.

2. Назначение.
По назначению стали бывают:
1) конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.
2) Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода.
3) С особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар.
4) С особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.

3. Качество.
В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали подразделяют на:
1. Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.
2. Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.
3. Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора.
4. Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

4. Степень раскисления.
4. По степени удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют:

1) спокойные стали, т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки (иногда буквы опускаются);

2) кипящие стали - слабо раскисленные; маркируются буквами "кп";

3) полу спокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами "пс".

Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:

1) сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам

(такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);

2) сталь группы Б - по химическому составу;

3) сталь группы В - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

В зависимости от нормируемых показателей (предел прочности ?, относительное удлинение ?%, предел текучести ?т, изгиб в холодном состоянии) сталь каждой группы делится на категории, которые обозначаются арабскими цифрами.

Стали обыкновенного качества обозначают буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают.
Например:

Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки
1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам
(группа А);

ВСт5Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);

Вст0 - углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).
Качественные стали маркируют следующим образом:
1) в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации; а) в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,65% углерода;

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: доклад по обж, шпоры на телефон.

Классификация материала и применение марки Ст1
Классификация: Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества.
Применение: детали высокой вязкости и низкой твердости, анкерные болты, связывающие обшивки, неответственная арматура, заклепки и котельные связи, балки двутавровые, швеллеры, угловая сталь.

Механические свойства при Т=20oС материала Ст1
Сортамент
Размер
Напр.
sвsT
d5
y
KCU
Термообр.
-
мм
-
МПа
МПа
%
%
кДж / м2
-
Сталь горячекатан.
20 - 40

Технологические свойства материала Ст1
Свариваемость:
без ограничений.
Флокеночувствительность:
не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:
не склонна.

Механические свойства:
sв
- Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT
- Пределпропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5
- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y
- Относительное сужение , [ % ]
KCU
- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB
- Твердость по Бринеллю

Свариваемость:
без ограничений
- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая
- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующейтермообработке
трудносвариваемая
- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

Классификация материала и применение марки 50ХГ
Марка: 50ХГ
Классификация материала: Сталь конструкционная рессорно-пружинная
Применение: рессоры автомашин, пружины подвижного состава железнодорожного транспорта.Химический состав материала 50ХГ в процентном соотношении
C
Si
Mn
Ni
S
P
Cr
Cu
0.46 - 0.54
0.17 - 0.37
0.7 - 1
до 0.25
до 0.035
до 0.035
0.9 - 1.2
до 0.2

Механические свойства 50ХГ при температуре 20oС
Сортамент
Размер
Напр.
sв
sT
d5
y
KCU
Термообр.
-
мм
-
МПа
МПа
%
%
кДж / м2
-
Прокат, ГОСТ 14959-79

Закалка и отпускТехнологические свойства 50ХГ
Свариваемость: не применяется для сварных конструкций.
Флокеночувствительность: не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Зарубежные аналоги 50ХГ.
США
Германия
Япония
Франция
Болгария
Польша
Чехия
-
DIN,WNr
JIS
AFNOR
BDS
PN
CSN
5147
5147H
5150
5150H
5155
5155H
G51470
G51500

14160Расшифровка обозначений, сокращений, параметров
Механические свойства :
sв
- Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT
- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5
- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y
- Относительное сужение , [ % ]
KCU
- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB
- Твердость по Бринеллю , [МПа]

Свариваемость :
безограничений
- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая
- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая
- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

Классификация материала и применение маркиАЧС-6
Марка:АЧС-6
Классификация: Чугун антифрикционный
Применение: для работы в узлах трения с температурой до 300 град. в паре с валом без термической обработки

Предельные режимы работы изделий из материала АЧС-6
Нагрузка
Скорость
Нагрузка*Скорость
Температура
МПа
м/с
МПа*м/с

Твердость материала АЧС-6

HB 10 -1 = 100 - 120 МПа
Химический состав в % материала АЧС-6
С
Si
MnS
P
Pb
2.2-2.8
3-4
0.2-0.4
До 0.12
0.5-1
0.5-1
Механические свойства:
sв
- Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT
- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5
- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y
- Относительное сужение , [ % ]
KCU
- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB
- Твердость по.

Чугун - это сплав железа с углеродом и другими элементами, содержащий более 2,14% C.

В металлургическом производстве чугун выплавляют в доменных печах. Получаемый чугун подразделяется на: конверсионный, специальный (ферросплавы) и литейный. Конвертирующий и специальный чугуны используются для последующей обработки в сталь. Чугун (около 20% всего чугуна) отправляется на машиностроительные заводы для использования при изготовлении литых деталей (отливки).

Чугун конструкционный нелегированный для производства отливок в машиностроении имеет следующий химический состав, %: 2,0 - 4,5 С; 1,0 - 3,5 Si; 0,5-1,0 Мп; содержание примесей: не более 0,3% S; не более 0,15% S.

Широкое применение чугуна в промышленности обусловлено оптимальным сочетанием различных свойств: технологических (литейные, обрабатываемость), эксплуатационных (механические и специальные) и технико-экономических показателей.

Классификация чугунов

Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и связанном состоянии (в виде химического соединения - цементита Fe 3 C), но и в свободном состоянии - в виде графита. В этом случае форма выделений графита и структура металлической основы (матрицы) определяют основные типы чугуна и их свойства.

Классификация чугуна с различными формами графита производится по ГОСТ 3443-77. Специально разработанные шкалы используются для оценки формы включений графита, их размера, характера распределения и количества, а также типа металлической основы.

Классификация чугуна проводится по следующим критериям:

по состоянию углерода - свободный или связанный;
в виде включений графита - пластинчатых, червеобразных, шаровидных, чешуйчатых (рис. 30);
по типу структуры металлической основы (матрицы) - ферритная, перлитная; также есть чугуны со смешанной структурой: например, ферритно-перлитные;
по химическому составу - чугуны нелегированные (общего назначения) и легированные (специальные).

В зависимости от формы выделения углерода в чугуне различают:

белый чугун, в котором весь углерод связан в виде цементита Fe 3 C;
полужирный чугун, в котором основное количество углерода (более 0,8%) находится в виде цементита;
серый чугун, в котором весь или большая часть углерода свободна в виде пластинчатого графита;
беленый чугун, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой белый;
ковкий чугун, в котором графит имеет сферическую форму;
ковкий чугун, полученный из белого путем отжига, в котором углерод переходит в свободное состояние в виде чешуйчатого графита.

Структура и свойства чугуна

Микроструктура чугуна состоит из металлической основы (матрицы) и включений графита. Свойства чугуна определяются свойствами металлической основы и природой включений графита.

Чугуны содержат следующие конструктивные элементы:

графит (G);
перлит (П);
феррит (F);
ледебурит (L);
фосфидная эвтектика.

По микроструктуре различают:

белый чугун I (C + G);
серый перлитный чугун II (P + G);
серый ферритный чугун III (F + G);
полукруглый чугун II a (P + C + G);
высокопрочный чугун IV (П + шаровидный графит).

Формирование микроструктуры чугуна зависит от его химического состава и скорости охлаждения (толщины) отливки. Структура металлической основы определяет твердость чугуна.

Углерод в чугуне может присутствовать в виде химического соединения - цементита Fe 3 C, графита или их смеси. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Места его возникновения можно рассматривать как нарушения сплошности металла. Чугун как бы пронизан включениями графита, ослабляющими его металлическую основу. По мере того как графитовые включения имеют округлую форму (из-за модификации чугуна добавками SiCa, FeSi, Al, Mg), их отрицательная роль как срезов в металлической основе уменьшается, а механические свойства чугуна повышаются.

Например, серый чугун (пластинчатая форма графита) имеет низкие механические свойства, поскольку пластины с включениями графита играют роль концентратов напряжений в отливке. Однако серый чугун имеет ряд преимуществ: он имеет высокую текучесть и низкую усадку отливки; включения графита делают стружку хрупкой, что облегчает резку чугуна; за счет смазывающего действия графита чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами; хорошо гасит колебания и резонансные колебания. Из высокопрочного чугуна (шаровидный графит) изготовлены ответственные детали: шестерни, коленчатые валы.

Кремний способствует графитизации чугуна. Изменяя его состав и скорость охлаждения отливки, можно получать чугун различной структуры.

Марганец предотвращает графитизацию и нейтрализует вредное действие серы, образуя с ней тугоплавкие соединения MnS.

Фосфор не оказывает существенного влияния на процесс графитации. При повышенном содержании фосфора в структуре чугуна образуются твердые включения фосфидной эвтектики, что повышает его литейные свойства.

Сера - вредная примесь. Это вызывает ухудшение литейных свойств чугуна, увеличение усадки, увеличение склонности к растрескиванию и снижение температуры красной хрупкости чугуна.

Серый чугун

Серый чугун - это сплав системы Fe-C-Si, содержащий в качестве примесей марганец, фосфор и серу. Углерод в серых чугунах преимущественно представлен в виде пластинчатого графита.

Структура отливок определяется химическим составом чугуна и технологическими особенностями его термической обработки. Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической матрицы, формы и размера включений графита. Металлическая матрица чугунов по своим свойствам близка к свойствам стали. Графит, имеющий низкую прочность, снижает прочность чугуна. Чем меньше включений графита и чем выше их дисперсность, тем выше прочность чугуна. Включения графита вызывают снижение предела прочности чугуна. На прочность на сжатие и твердость чугуна практически не влияют частицы графита. Свойство графита образовывать смазочные пленки приводит к снижению коэффициента трения и увеличению износостойкости изделий из серого чугуна. Графит улучшает обрабатываемость.

По своим свойствам серый чугун условно можно разделить на следующие группы:

ферритные и ферритно-перлитные чугуны (марки СЧ 10, СЧ 15) используются для изготовления неотзывчивых ненагруженных деталей машин;
чугуны перлитные (марки СЧ 20, СЧ 25, СЧ 30) используются для изготовления износостойких деталей, работающих в условиях высоких нагрузок: поршней, цилиндров, блоков цилиндров;
модифицированные чугуны (марки СЧ 35, СЧ 40, СЧ 45) получают добавлением ферросилициевых добавок перед заливкой в жидкий серый чугун; такие чугуны имеют перлитную металлическую матрицу с небольшим количеством изолированных графитовых пластин.

Чугун с уплотненным графитом отличается от серого чугуна более высокой прочностью, повышенной теплопроводностью. Этот материал перспективен для изготовления ответственных отливок, работающих в условиях теплообмена (блоки цилиндров, поршневые кольца).

Вермикулярный графит получают обработкой расплава серого чугуна лигатурами, содержащими редкоземельные металлы (РЗМ) и силикобарий.

Модификация серого чугуна магнием, а затем ферросилицием позволяет получить магниевый чугун (SMC), который имеет прочность стального литья и высокие литейные свойства серого чугуна. Применяется для изготовления деталей, подверженных ударам, переменным нагрузкам и интенсивному износу, например, коленчатых валов легковых автомобилей.

Ковкий чугун

Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства за счет присутствия в структуре шаровидного графита, который в меньшей степени, чем пластинчатый графит в сером чугуне, ослабляет рабочий участок металлической основы и, что более важно, не оказывает на него сильного режущего действия, из-за чего концентраторы напряжений создаются вокруг включений графита в меньшей степени. Чугун с шаровидным графитом обладает не только высокой прочностью, но и пластичностью.

Получение шаровидного графита в чугуне достигается за счет модификации расплава добавками, содержащими Mg, Ca, Ce и другие редкоземельные металлы (РЗМ).

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом - наиболее перспективный литейный сплав, способный успешно решать задачу снижения веса конструкций при сохранении их высокой надежности и долговечности.

Высокопрочный чугун используется для изготовления ответственных деталей в автомобильной промышленности (коленчатые валы, шестерни, цилиндры и т. д.).

Белый и высокопрочный чугун

Белые чугуны характеризуются тем, что весь их углерод находится в химически связанном состоянии - в виде цементита. Излом такого чугуна тускло-белый. Наличие большого количества цементита придает белому чугуну высокую твердость, хрупкость и очень плохую обрабатываемость режущим инструментом.

Высокая твердость белого чугуна обеспечивает его высокую износостойкость, в том числе при воздействии абразивных сред. Это свойство белых чугунов учитывается при изготовлении из них поршневых колец. Однако белый чугун в основном используется для литья деталей с последующим отжигом до ковкого чугуна.

Ковкий чугун получают путем отжига белого чугуна определенного химического состава, характеризующегося пониженным содержанием графитирующих элементов (2,4-2,9% С и 1,0-1,6% Si), так как необходимо получить полностью отбеленный чугун в состояние литья. по всему сечению отливки, что обеспечивает образование чешуйчатого графита при отжиге (см. рисунок)

Различают ковкий чугун с черным сердцем, полученный в результате графитизирующего отжига, и ковкий чугун, полученный обезуглероживающим отжигом в окислительной среде. В России используется только ковкое железо. Матрица чугуна может быть перлитной, ферритной или перлитно-ферритной в зависимости от режима отжига.

Для ускорения процесса отжига CN используют различные методы: температуру выдержки увеличивают в течение периода P 2 , модифицируют и микролегируют добавками литого алюминия, бора, титана или висмута. Все эти приемы способствуют увеличению количества центров кристаллизации, снижению устойчивости цементита.

Ковкий чугун применяется для изготовления ответственных тонкостенных отливок малых и средних размеров, работающих в условиях динамических переменных нагрузок (детали приводных механизмов, редукторов,

тормозные колодки, шестерни, ступицы и т. д.). Однако ковкий чугун - бесперспективный материал в силу сложной технологии производства и длительности производственного цикла изготовления деталей из него.

Заключение

В зависимости от назначения различают износостойкие, антифрикционные, жаропрочные и коррозионно-стойкие легированные чугуны.

Химический состав, механические свойства при нормальных температурах и рекомендуемые виды термической обработки легированных чугунов регламентируются ГОСТ 7769-82. В обозначении марок легированного чугуна буквы и цифры, соответствующие содержанию легирующих элементов, такие же, как и в марках стали.

Износостойкие чугуны, легированные никелем (до 5%) и хромом (0,8%), используются для изготовления деталей, работающих в абразивных средах. Чугуны (до 0,6% Cr и 2,5% Ni) с добавками титана, меди, ванадия, молибдена обладают повышенной износостойкостью в условиях трения без смазки. Их используют для изготовления автомобильных тормозных барабанов, дисков сцепления, гильз цилиндров и т. д.

Чугуны из жаропрочных сплавов ЧХ 2, ЧХ 3 используются для изготовления деталей контактных устройств химического оборудования, турбокомпрессоров, работающих при температурах 600 ° С (СН 2) и 700 ° С (СН 3).

Чугуны жаропрочные легированные ЧНМШ, ЧНИГ7Х2Ш с шаровидным графитом работоспособны при температурах 500-600 ° С и используются для изготовления деталей дизельных двигателей, компрессоров и др.

Коррозионно-стойкие легированные чугуны марок ЧХ 1, ЧНХТ, ЧНХМД, ЧН2Х (низколегированные) обладают повышенной коррозионной стойкостью в газовых, воздушных и щелочных средах. Их используют для изготовления деталей узлов трения, работающих при повышенных температурах (поршневых колец, блоков цилиндров и головок двигателей внутреннего сгорания, деталей дизелей, компрессоров и др.).

Антифрикционные чугуны используются в качестве подшипниковых сплавов, поскольку они представляют собой группу специальных сплавов, структура которых удовлетворяет правилу Шарпи (включения твердой фазы в мягкое основание), способных работать в условиях трения в качестве подшипников скольжения.

Хром, медь, никель, титан используются для легирования антифрикционных чугунов.

В ГОСТ 1585-85 включены шесть марок антифрикционного серого чугуна (АЧС-1 - АЧС-6) с пластинчатым графитом, две марки высокопрочного (АЧВ-1, АЧВ-2) и две марки ковкого (АЧК-1, АЧК-2) чугуны . Настоящий стандарт регламентирует химический состав, структуру, режимы работы, а также содержит рекомендации по применению антифрикционных чугунов.

Различают перлитные и перлитно-ферритные антифрикционные чугуны. Применяются антифрикционные перлитные чугуны (АЧС-1, АЧС-2) и перлитно-ферритные чугуны (АЧС-3) при давлении в зоне контакта пар трения до 50 МПа. Чугуны с шаровидным графитом АЧВ-1 (перлит) и АЧВ-2 (перлитно-ферритный) используются при повышенных нагрузках (до 120 МПа).

Список литературы

Гуляев А.П. Металловедение, М., 1985.
Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение, М., 1985.
Технология конструкционных материалов. Эд. А. М. Дальский. Москва: Машиностроение, 1991.

Посмотрите похожие темы рефератов возможно они вам могут быть полезны:

Читайте также: