Лекция № 7. Конструкционные материалы на основе цветных металлов и композиционные материалы

Классификация, маркировка и применение чугунов

В зависимости от характера графитовых включений различают следующие виды чугунов.

1. Серый чугун. В сером чугуне включения графита имеет пластинчатую форму. В зависимости от структуры различают (рис 10.5):

- ферритный серый чугун - α + Графит,

- перлитно-ферритный чугун - (α + Fe₃C) + α + Графит,

- перлитный серый чугун - (α + Fe₃C) + Графит.

а) б)

Рис. 10.4. Влияние содержания углерода и кремния (а) и толщины отливки (δ) на структуру чугуна: I – белый чугун, II – половинчатый, III – перлитный, IV – перлитно-ферритный, V - ферритный

Марки: CЧ 25, CЧ 30, CЧ 35, CЧ 40, CЧ 50.

Расшифровка маркировки: СЧ – серый чугун, 30 – минимальное значение предела прочности на растяжение σ_в в кгс/ мм².

ГОСТ 1412-79 регламентирует σ_в и твердость HB.

Применение: литые неответственные детали – шкивы, крышки, ограды, элементы канализационных систем (трубы, люки), батареи отопления, ванны и пр. Модифицированный чугун применяют для изготовления деталей, работающих на износ, например, тормозных барабанов.

2. Чугун с вермикулярным графитом (рис 10.5) (ферритный, перлитно-ферритный или перлитный)получают путем введения в жидкий сплав комплексного модификатора (Mg + Cе). Включения графита имеют вид мелких пластин и сфер.

Марки: ЧВГ 25, ЧВГ 30, ЧВГ 35, ЧВГ 40, ЧВГ 45.

Расшифровка маркировки: ЧВГ - чугун с вермикулярным графитом, 30 – минимальное значение предела прочности на растяжение σ_в в кгс/мм².

ГОСТ регламентирует σ_в, σ_0,2, δ, HB.

Применение: детали ДВС - блоки цилиндров, крышки блоков, поршни.

3. Ковкий чугун (рис. 10.5) (ферритный, перлитно-ферритный или перлитный). Получают путем длительного отжига (томления) отливок со структурой белого чугуна при t = 750 – 1000 °C в течение 70-80 час.

Включения графита имеют хлопьевидную форму.

Марки: КЧ 30 - 12, КЧ 35 - 10, КЧ 50 - 5, КЧ 80 - 1,5.

Расшифровка маркировки: КЧ – ковкий чугун, 30 – минимальное значение предела прочности на растяжение σ_в в кгс/мм², 12 – относительное удлинение после разрыва в %.

ГОСТ 1215-79 регламентирует σ_в, δ, HB.

Применение: детали подвесок автомобилей – ступицы, рычаги, картеры мостов автомобилей.

4. Высокопрочный чугун (рис. 10.5) (ферритный, перлитно-ферритный или перлитный) получают путем введения в жидкий сплав Mg (0,02 - 0,08 %) в качестве модификатора.

Включения графита имеют шарообразную форму.

Марки: ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 50, ВЧ 100.

Расшифровка маркировки: ВЧ – высокопрочный чугун, 35 – минимальное значение предела прочности на растяжение σ_в в кгс/мм².

ГОСТ 1215-79 регламентирует σ_в, σ_0,2, δ, HB.

Применение: детали ДВС - блоки цилиндров, крышки блоков, поршни.

Значения твердости и пластичности чугунов различного типа приведены на рис. 10.5.

Наименование чугуна по структуре металлической основы	Полное наименование чугуна	НВ, МПа
Серый	Верми -кулярный	Ковкий	Высоко-прочный
Ферритный
Ферритно-перлитный
Перлитный
d, %	0,2	1-1,5	5-10	10-15

Рис. 10.5. Классификация и свойства чугунов

Контрольные вопросы

1.Каковы достоинства и недостатки углеродистых сталей?

2. Как изменяются механические свойства углеродистых сталей в зависимости от содержания углерода?

3. Каково влияние серы и фосфора на свойства стали?

4. Что такое раскисление стали? Как классифицируют стали в зависимости от степени раскисления?

5. Как классифицируют стали в зависимости от содержания серы фосфора?

6. Расшифруйте марки стали: Cт3сп, сталь 50, У12А, АС40, 55Л.

7.Чем отличаются углеродистые стали от чугунов?

8. Каковы достоинства и недостатки чугунов?

9. Как классифицируют чугуны по степени графитизации цементита?

10. Как классифицируют чугуны по типу графитовых включений?

11. Расшифруйте марки чугуна: СЧ35, ЧВГ45, КЧ80-2, ВЧ100.

[Тест]

Задание 1

Твердый раствор углерода в a-железе называется…

*ферритом

перлитом

цементитом

аустенитом

Задание 2

Максимальное содержание углерода в аустените составляет…

*2,14%

0,8%

4,3%

0,02%

Задание 3

Твердый раствор углерода в g-железе называется…

*аустенитом

перлитом

цементитом

ферритом

Задание 4

Цементит – это…

*химическое соединение железа с углеродом

механическая смесь феррита и цементита

механическая смесь аустенита и цементита

твердый раствор внедрения углерода в железе

Задание 5

Перлит – это…

*механическая смесь феррита и цементита;

химическое соединение железа с углеродом;

твердый раствор замещения;

твердый раствор внедрения;

Задание 6

При температуре 1147⁰С в системе «железо-цементит» происходит…

*эвтектическое превращение

эвтектоидное превращение

образование вторичного цементита

образование феррита

Задание 7

Линия АВСD диаграммы «железо-цементит» - это линия…

*ликвидус

солидус

эвтектического превращения

эвтектоидного превращения

Задание 8

При температуре выше 727⁰С ледебурит представляет собой

*механическую смесь аустенита и цементита

химическое соединение железа с углеродом

механическую смесь феррита и цементита

твердый раствор внедрения углерода в железе

Задание 9

Аустенит имеет кристаллическую решетку…

*ГЦК

ОЦК

тетрагональную

гексагональную плотноупакованную

Задание 10

Пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе называется…

*мартенситом

ферритом

аустенитом

цементитом

Задание 11

Кристаллическая решетка мартенсита…

!True

тетрагональная

!False

гексагональная

!False

гранецентрированная кубическая

!False

объемно-центрированная кубическая

Задание 12

Критическая скорость охлаждения при закалке – это…

*минимальная скорость охлаждения, необходимая для получения мартенситной структуры;

максимальная скорость охлаждения, при которой аустенит еще распадается на структуры перлитного типа;

минимальная скорость охлаждения, необходимая для получения трооститной структуры;

минимальная скорость охлаждения, необходимая для фиксации аустенитной структуры;

Задание 13

При медленном охлаждении эвтектоидной стали аустенит превращается в…

*перлит

троостит

бейнит

мартенсит

Задание 14

При охлаждении эвтектоидной стали со скоростью выше критической аустенит превращается в…

+мартенсит

сорбит

бейнит

перлит

Задание 15

Твердость продуктов распада аустенита понижается в ряду…

+мартенсит, троостит, сорбит, перлит

перлит, сорбит, троостит, мартенсит

троостит, сорбит, перлит, мартенсит

мартенсит, перлит, сорбит, троостит

Задание 16

Твердость мартенсита при увеличении содержания углерода…

+увеличивается

уменьшается

не изменяется

изменяется немонотонно

Задание 17

Для устранения химической неоднородности, возникающей при кристаллизации металлов, применяют…

+гомогенизирующий отжиг

нормализацию

полный отжиг

улучшение

Задание 18

Рекристаллизационный отжиг сталей проводят с целью…

+устранения наклепа после холодной пластической деформации

снятия остаточных напряжений

уменьшения ликвации

устранения крупнозернистой структуры

Задание 19

При нормализации доэвтектоидные стали нагревают до температуры…

+ на 30-50⁰ выше А_С3

на 30-50⁰ выше А_С1

на 30-50⁰ выше А_Сm

на 30-50⁰ выше М_н

Задание 20

Равновесную структуру углеродистой стали можно получить проведением…

+отжига

нормализации

закалки

улучшения

Задание 21

Полный отжиг доэвтектоидных сталей проводят при температуре…

+на 30-50⁰ выше А_С3

на 30-50⁰ выше А_С1

на 30-50⁰ выше А_Сm

на 30-50⁰ выше М_н

Задание 22

Оптимальная температура нагрева под закалку стали У13 составляет…

+770⁰С

870⁰С

727⁰С

1000⁰С

Задание 23

Содержание углерода в мартенсите после закалки стали 45 составляет…

+0,45%

0,8%

4.5%

0,02%

Задание 24

Структура, получаемая после закалки и среднего отпуска -

+троостит отпуска

сорбит отпуска

мартенсит отпуска

перлит

Задание 25

Структура стали 40 после полной закалки в воде - …

+мартенсит

мартенсит + феррит

феррит + перлит

сорбит

Задание 26

Закаливаемость стали – это…

+способность стали к увеличению твердости при закалке

глубина мартенситной зоны после закалки

процесс образования мартенсита

получение после закалки равномерной твердости по сечению изделия

Задание 27

Большинство легирующих элементов…

+увеличивают прокаливаемость стали

уменьшают прокаливаемость стали

не влияют на прокаливаемость

прокаливаемость при легировании меняется немонотонно

Задание 28

Цементации подвергают стали…

+низкоуглеродистые

высокоуглеродистые

среднеуглеродистые

высоколегированные

Задание 29

Азотированию подвергают стали…

+среднеуглеродистые легированные

низкоуглеродистые

низкоуглеродистые легированные

высокоуглеродистые

Задание 30

Цианирование – это насыщение поверхностного слоя металла…

+углеродом и азотом

углеродом

цинком

цианидом калия

Задание 31

Сталь Ст4 сп является…

+сталью обыкновенного качества

качественной

высококачественной

особо высококачественной

Задание 32

Кипящей называется сталь,…

+раскисленная только ферромарганцем

раскисленная феррмоарганцем и феррокремнием

раскисленная ферромарганцем, феррокремнием и алюминием

подвергнутая электрошлаковому переплаву

Задание 33

Среди нижеприведенных инструментальной является сталь…

+У10

Ст3 сп

40ХН2МА

Задание 34

В чугуне марки СЧ 15 углерод находится…

+в виде пластинчатого графита

в виде цементита

в виде шаровидного графита

в виде хлопьевидного графита

Задание 35

Графитизирующим отжигом белого чугуна получают чугун…

+ковкий

серый

высокопрочный

вермикулярный

РАЗДЕЛ № 6. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Чистые цветные металлы: магний, алюминий, бериллий, медь имеют низкий комплекс механических свойств, поэтому в качестве конструкционных материалов применяют сплавы на их основе. Титан применяется как конструкционный материал, как в чистом виде, так и в виде сплавов с другими химическими элементами.

Некоторые свойства цветных металлов и, для сравнения, железа приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1.

Некоторые свойства цветных металлов и железа

Ме-талл	t пл, °С	ρ, г/cм^3	σв, МПа	δ, %	Е ∙10^-3, МПа	Тип кристал-лической решетки	Содер-жание в земной коре, %	Отно-ситель-ная стоимо-сть
Mg		1,7			45,7	ГПУ	2,4
Ве		1,8				Гексаго-нальная	0,0005
Al		2,7				ГЦК	8,8
Ti		4,5			-	α -ГПУ, β-ОЦК	0,6
Cu		8,9				ГЦК	0,01	7,5
Fe		7,8				α -ОЦК γ-ГЦК	4,7

Дата добавления: 2017-01-13