|
| |
|
Главная Промышленность лей В несколько граммов (например, поршневые кольца двигателей) до отливок в 100 т и более (стаишы станков). Выбор марки чугунов для конкретных условий работы определяется совокупностью технологических и механических свойств. Ферритные серые чугуны СЧ 10, СЧ 15, СЧ 18 предназначены для слабо- и средненагруженных деталей: крышки, фланцы, маховики, корпуса редукторов, подшипников, насосов, а также суппорты, тормозные барабаны, диски сцепления и пр. Ферритно-перлитные серые чугуны СЧ 20, СЧ 21, СЧ 25 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоки цил1шдров, картеры двигателя, поршни цилиндров, барабаны сцепления, станины различных станков, зубчатые колеса и другие отливки. Перлитные серые модифицированные чугуны СЧ 30, СЧ 35, СЧ 40, СЧ 45 обладают наиболее высокими механическими свойствами, главным образом, из-за мелких разобщенных графитных включений. Измельчение графитных включений в них достигается путем модифицирования жидкого чугуна ферросилицием или силикокальцием (0,3-0,6 % от массы шихты). Модифицированные чугуны используют для деталей, работающих при высоких нагрузках или в тяжелых условиях шноса: зубчатые колеса, гильзы блоков цилиндров, шпиндели, распределительные валы и пр. Чугуны этих марок обладают наибольшей герметичностью. По этой причине их широко применяют также для корпусов насосов, компрессоров, арматуры тормозной пневматики и гидроприводов. Для деталей, работающих при повышенных температурах, применяют легированные серые чугуны: жаростойкие (дополнительно содержат Сг, А1), жаропрочные (Сг, Ni, Мо). Применение находят также немагнитные, хромоникелевые чугуны с аустенитной структурой. Из них шготовляют стойки для магнитов, крышки выключателей и пр. Отливки ю серого чугуна подвергают термической обработке. Используют низкий отжиг (~560°С) дли снятия внутренних напряжений и стабилизащш размеров, нормалюацию или закалку с отпуском для повышения механических свойств и юносостойкости. Для повышения износостойкости гильз цилиндров, распределительных валов и других деталей отдельных двигателей автомобилей перлитные чугуны подвергают азотированию. Высокопрочные чугуны. Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шароввдную форму. Их получают модифицированием магнием, который вводят в жвдкий чугун в количестве 0,02-0,08%. Ввиду того, что модифицирование чугунов чистым магнием сопровождается сильным пироэф-фектом, чистый магний заменяют лигатурами (например, сплавом магния и никеля). Чугун после модифицирования имеет следуюший химический состав: 3,0-3,6% С; 1,1-2,9% Si; 0,3-0,7% Мп; до 0,02 % S и до 0,1 % Р. По структуре металлической основы высокопрочный чугун может быть ферритным или перлитным. Ферритный чугун в основном состоит из феррита и шаровидного графита. В нем допускается до 20% перлита. Структура перлитного чугуна: со-рбитообразный или пластинчатый перлит и шаровидный графит. В ней допускается до 20% феррита (рис. 9.3). Шаровидный графит-менее сильный концентратор напряжений, чем пластинчатый графит, и потому меньше снижает механические свойства металлической основы. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью. Маркируют высокопрочные чугуны по пределу прочности и относительному удлиненшо (см. табл. 9.1). Высокопрочные чугуны применяют в различных отраслях техники, эффек-  Рис. 9.3. Микроструктура высокопрочного чуг X 300 уна, тивно заменяя сталь во многих изделиях и конструкциях. Из них изготовляют оборудование прокатных станов (прокатные валки массой до 12 т), куз-нечно-прессовое оборудование (траверса пресса, шабот ковочного молота), в турбостроении-корпус паровой турбины, лопатки направляющего аппарата, в дизеле-, тракторо- и автомобилестроении-коленчатые валы, поршни и многие другие ответственные детали, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания. В некоторых случаях для улучшения механических свойств применяют термическую обработку отливок; для повышения прочности-закалку и отпуск при 500-600 °С; для увеличения пластичности - отжиг, способствующий сферо-идизации перлита. Ковкие чугуны. Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают отжигом белых доэвтектических чугунов. По этой причине графит ковких чугунов называют углеродом отжига. Такой графит, в отличие от пластинчатого, меньше снижает механические свойства металлической основы, вследствие чего ковкий чугун по сравнению с серым обладает более высокой прочностью и пластичностью. Отливки из белого чугуна, подвергаемые отжигу на ковкий чугун, изготовляют тонкостенными. Они не должны иметь сечение более 50 мм, иначе в сердцевине при кристаллизации выделяется пластинчатый графит, чугун становится непригодным для отжига. По этой же причине исходные белые чугуны имеют пониженное содержание углерода и кремния. Их химический состав находится в пределах: 2,4--2,9% С; 1,0-1,6% Si; 0,2-1,0% Мп до 0,2% S и до 0,18% Р. По структуре металлической основы, которая определяется режимом отжига, ковкие чугуны бывают ферритными и перлитными (рис. 9.4). Отжиг на ферритные чугуны проводят по режиму I (рис. 9.5), обеспечивающему графитизацию всех видов цементита белого чу-  Рис. 9.4. Микроструктуры ковких чугунов, X 300: а - ферритного; 6 - перлитного  Рис. 9.5. Схема отжига белого чугуна на ковкий Гуна. Отливки из такого чугуна загружают в специальные ящики и засыпают песком или стальньпии стружками для защиты от окисления и медленно (20-25 ч) нагревают до температуры несколько ниже эвтектической - 950- 1000 °С. В процессе продолжительной (10-15 ч) выдержки при такой температуре происходит первая стадия графитизации. Она состоит в распаде эвтектического и избыточного вторичного цементита (имеющегося в небольшом количестве при этой температуре). К концу первой стадии графитизации чугун состоит из аустенита и включений углерода отжига. Затем температуру медленно снижают. При этом происходит промежуточная стадия графитизации распад выделяющегося вторичного цементита. Вторая стадия графитизации протекает или при весьма медленном охлаждении в эвтектоидном интервале температур, или при длительной выдержке (25-30 ч) несколько ниже темпфатуры эвтектоидного превращения (720-740 °С). В процессе этой выдержки распадается цементит перлита. В результате такого отжига продолжительностью 70-80 ч весь углерод выделяется в свободном состоянии и формируется структура, состоящая из феррита и углерода отжига. Перлитный ковкий чугун получают отжигом, который проводят в окислительной среде по режиму 2 (см. рис. 9.5). В этом случае увеличивают продолжительность первой стадии графитизации. после которой проводят непрерывное охлаждение отливок до температуры 20 °С. Поскольку графитизации цементита перлита практически не происходит, чугун приобретает структуру, состоящую из перлита и углерода отжига. Отсутствие литейных напряжений, которые полностью снимаются во время отжига, компактная форма и изолированность графитных включений обус;ювливают высокие механические свойства ковких чугунов. Принцип их маркировки тот же, что и высокопрочных чугунов: КЧ - б (см. табл. 9.1). Из таблицы видно, что ферритные чугуны имеют более высокую пластичность, а перлитные - более высокие прочность и твердость. Ковкие чугуны нашли широкое применение в сельскохозяйственном, автомобильном и текстильном машиностроении, в судо-, котло-, вагоно-и дизелестроении. Из них изготовляют детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки. Большая плотность отливок ковкого чугуна позволяет изготовлять детали водо- и газопроводных установок; хорошие литейные свойства исходного белого чугуна отливки сложной формы. Недостаток ковких чугунов - повышенная стоимость из-за продолжительного дорогостоящего отжига. 9.4. Медные сплавы Свойства меди. Медь-металл красновато-розового цвета; кристаллическая ГЦК решетка с периодом а = 0,3608 нм, полиморфных превращений нет. Медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность (см. табл. 1.5). Медь обладает хорошей технологичностью. Она прокатывается в тонкие листы, ленту. Из меди получают тонкую проволоку, медь легко полируется, хорошо паяется и сваривается. Медь характеризуется высокими теплопроводностью и электропроводимостью, пластичностью и коррозионной стойкостью. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [ 56 ] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 |
