Билет №18. Марки, химический состав, структура и свойства отливок из ковкого чугуна

Марки, химический состав, структура и свойства отливок из ковкого чугуна. Технология графитизирующего отжига отливок из белого чугуна для получения требуемой формы графита и механических свойств в ковком чугуне.

Роль неметаллических включений в формировании структуры и свойств стальных отливок.

Билет №17

НВ представляют собой соединения металла с неметаллами. Почти все включения являются концентраторами напряжений в отливках, ускоряют зарождение и развитие трещин и оказывают существенное влияние на характер разрушения.

Различают НВ по хим.составу, по размеру и по роду образования.

1) экзогенные НВ: а) шлаковые частицы; б) частицы футеровки печей и ковшей; в) частицы формовочной и стержневой смесей (в результате эрозии (размыва) стенок); г) частицы формовочной смеси (засоры).

Размер экзогенных включений – диаметр более 0,1-1 мм

Методы предотвращения: а) применение стопорной разливки; б) правильное констртуирование и расчет ЛС; в) применение фильтров.

2) эндогенные включения: а) в результате химической реакции – раскисление, десульфуризация, нитридообразование.

Классификация: 1) по природе (оксиды, сульфиды, оксисульфиды, нитриды и др.); 2)по форме и характеру распределения (кристаллические, округлые, цепочные, по границам зерен, пленочные); 3) по времени и температуре образования (докристаллизационные: а) первичные, которые образуются при обработке расплава раскислителями, модификаторами, десульфураторами; б) вторичные, которые образуются при (Твып-Тл) при охлаждении расплава до Ткр; кристаллизационные (Т=(Тликв-Тсол)); третичные; послекристаллизационные (Т<Тсол); четвертичные. Первичные – 50 мкм, втор. – 10-50 мкм, трет. – до 10 мкм, четверт. – менее 1 мкм.

Образование НВ, например, оксидов.

m[R]+n[O]→(RmOn)

уменьшение количества эндогенных включений:

- правильное проведение восстановительного периода;

- качественное раскисление стали;

- продувка инертными газами, обработка шлаками и применение фильтров (внепечная обработка);

- метод нейтрализации отрицательного влияния называется модифицированием НВ.

4. Как можно повысить прочность конструкционных углеродистых сталей? Какой легирующий элемент может дать наибольший прирост прочности?

Повышение прочностных свойств:

- проводя модифицирование, измельчается структура за счет образования в жидкой стали дополнительных центров кристаллизации путем введения в расплав готовых тугоплавких зародышей (TiN, ZrN), а также за счет ограничения роста кристаллов при введении в сталь ПАВ.

- проводя ТО (нормализацию и отпуск, либо закалку и отпуск)

- производя заливку в формы, теплоаккумулирующая способность которых высока, следовательно, увеличивается дисперсность и вследствие этого прочность.

¡ Ковкий чугун получают отжигом белого доэвтектического чугуна.

¡ Хорошие свойства у отливок обеспечиваются, если в процессе кристаллизации и охлаждения отливок в форме не происходит процесс графитизации. Чтобы предотвратить графитизацию, чугуны должны иметь пониженное содержание углерода и кремния.

¡ Ковкие чугуны содержат: углерода – 2,4…3,0 %, кремния – 0,8…1,4 %, марганца – 0,3…1,0 %, фосфора – до 0,2 %, серы – до 0,1 %.

¡ Ковкий чугун, как и серый, состоит из сталистой основы и содержит углерод в виде графита, однако графитовые включения в ковком чугуне иные, чем в обычном сером чугуне. Разница в том, что включения графита в ковком чугуне расположены в форме хлопьев, которые получаются при отжиге, и изолированны друг от друга, в результате чего металлическая основа менее разобщена, и чугун обладает некоторой вязкостью и пластичностью. Из-за своей хлопьевидной формы и способа получения графит в ковком чугуне часто называют углеродом отжига.

Производство отливок из ковкого чугуна основано на отжиге отливок в нейтральной(кварцевый песок или соляная ванна) или окислительной среде с целью разложения цементита на железо и углерод отжига (графитизация). После отжига в ней-тральной среде углерод отжига придает излому отливки черный бархатный цвет. Такой чугун на-зывают черносердечным ковким чугуном. Черносердечный чугун можно получать с феррит-ной или перлитной металлической матрицей. До отжига излом отливок должен быть белым.

¡ Первая стадия (950...1050 °С) подбирается по длительности такой, чтобы весь цементит, находящийся в структуре отливки, распался на аустенит и хлопьевидный графит. На второй стадии графитизирущего отжига при температуре эвтектоидного превращения формируется металлическая основа ковкого чугуна. В зависимости от режимов охлаждения ковкие чугуны могут иметь перлитную (непрерывное охлаждение), ферритную (очень медленное охлаждение в интервале 760...720 °С или изотермическая выдержка при 720...700 °С) или ферритно-перлитную (сокращение продолжительности второй стадии отжига) металлические основы.

Ковкие чугуны с перлитной металлической основой обладают высокими твердостью (235...305 НВ) и прочностью (Ств = 650...800 МПа) в сочетании с небольшой пластичностью (5 = 3,0...1,5 %). Ковкий ферритный чугун характеризуется высокой пластичностью (5 = 10...12 %) и относительно низкой прочностью (Ств = 370...300 МПа)

Ковкие чугуны согласно ГОСТ 1215—79 маркируются двумя буквами (КЧ — ковкий чугун) и двумя группами цифр. Первые две цифры в обозначении марки соответствуют минимальному пределу прочности при растяжении (МПа / 10, цифры после тире — относительному удлинению при растяжении, %. Чугуны марок КЧЗО—6, КЧЗЗ—8, КЧ35—10, КЧ37—12, имеющие повышенное значение удлинения при растяжении, относятся к ферритным, а марок КЧ45—7, КЧ50—5, КЧ55—4, КЧ60—3, КЧ65—3, КЧ70—2, КЧ80—1.5 — к перлитным чугунам

¡ По механическим и технологическим свойствам ковкий чугун занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью. Недостатком ковкого чугуна по сравнению с высокопрочным является ограничение толщины стенок для отливки и необходимость отжига.

¡ Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках.

¡ Из ферритных чугунов изготавливают картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы, хомутики, муфты, фланцы.

Из перлитных чугунов, характеризующихся высокой прочностью, достаточной пластичностью, изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, тормозные колодки

4. Как могут вводиться сфероидизирующие модификаторы при модифицировании расплава чугуна в ковше?

Сфероидизирующие модификаторы

Влияют на форму графитных включений за счет изменения условий их роста

Дата добавления: 2015-04-24