Купить алюминиевые и чугунные отливки. Собственное производство. ООО "ТД "СК", г. Воронеж.

Чугуны

Чугун отличается от стали по составу более высоким содержанием углерода (более 2,14%), по технологическим свойствам — лучшими литейными качествами, малой способностью к пластической деформации (в обычных условиях не поддается ковке)

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:

Белые чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида.

Серые чугуны, в которых углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита.

Высокопрочные чугуны, в которых углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита.

Ковкие чугуны, получающиеся путем отжига отливок из белого чугуна В ковких чугунах весь углерод или значительная часть его находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного графита (углерода отжига).

Таким образом, чугуны, кроме белых, отличаются от стали наличием в их структуре графитовых включений, а между собой эти чугуны различаются по форме графитовых включений.

Структура чугуна. Формы графита.

Белый чугун. Такое название он получил из-за вида излома – он имеет белый матовый цвет. Структура белого чугуна состоит из цементита и перлита. То есть весь углерод находится в форме цементита (Fe3C). Это обуславливает очень высокую твердость и хрупкость. Такой чугун практически не обрабатывается режущим инструментом.

Серый чугун. Вид излома – серого цвета. В структуре серых чугунов имеется графит, количество, форма и размеры которого изменяются в очень широких пределах. То есть в сером чугуне графит есть, а в белом его нет.

По строению металлической основы чугун разделяют на:

  • Серый перлитный чугун. Структура его состоит из перлита с включениями графита. Перлит содержит 0,8% С, следовательно, это количество углерода в сером перлитном чугуне находится в связанном состоянии (т. е. в Fe3C), остальное количество находится в свободном виде, т. е. в форме графита.

  • Серый феррито-перлитный чугун. Структура этого чугуна феррит + перлит и включения графита. В этом чугуне количество связанного углерода меньше 0,8% С.

  • Серый ферритный чугун. В этом чугуне металлической основой является феррит и весь углерод, имеющийся в сплаве, присутствует в форме графита.

Из рассмотрения структур указанных трех видов чугуна можно заключить, что их металлическая основа похожа на структуру эвтектоидной стали, доэвтектоидной стали и железа. Следовательно, по структуре чугуны отличаются от стали тем, что в чугунах имеются графитовые включения, предопределяющие и специфические свойства чугунов.

Графит в чугунах может быть трех основных форм:

В обычном сером чугуне графит образуется в виде прожилок, лепестков; такой графит называется пластинчатым.

  • Пластинчатый графит.В современных, так называемых высокопрочных, чугунах, выплавленных с присадкой небольшого количества магния, графит приобретает форму шара.

  • Хлопьевидный графит. Если при отливке получить белый чугун, а затем, используя неустойчивость цементита, путем отжига разложить его, то образующийся графит приобретает компактную, почти равноосную, но не округлую форму. Такой графит называется хлопьевидным.

На практике чугун с хлопьевидным графитом называют ковким чугуном

Таким образом, чугун с пластинчатым графитом называют обычным серым чугуном, чугун с шаровидным графитом — высокопрочным чугуном и чугун с хлопьевидным графитом — ковким чугуном.

Такова классификация чугуна по структуре — по строению металлической основы и форме графита.

95процентов чугунного литья производится из черного и высокопрочного чугунов.

а— пластинчатая форма графита (обычный серый чугун): б - шаровидная форма гранта (высокопрочный чугун); в — хлопьевидная форма графита (ковкий чугун). X 250.

а— пластинчатая форма графита (обычный серый чугун): б - шаровидная форма гранта (высокопрочный чугун); в — хлопьевидная форма графита (ковкий чугун). X 250.

Внешний вид графитных включений в чугуне

Внешний вид графитных включений в чугуне.

Структура и свойства чугуна

Поскольку (как указывалось выше) структура чугуна состоит из металлической основы и графита, то и свойства чугуна будут зависеть от свойств металлической основы и количества и характера графитных включений.

Графит обладает по сравнению со сталью ничтожно низкими механическими свойствами и поэтому графитные включения можно считать в первом приближении просто за пустоты, трещины. Отсюда следует, что чугун можно рассматривать как сталь, но испещренную большим количеством пустот и трещин.

Естественно, что чем больший объем занимают эти пустоты, тем ниже будут свойства чугуна. При одинаковом объеме пустот (т. е. количестве графита) свойства чугуна будут зависеть от их формы и расположения. Следовательно, чем больше в чугуне графита, тем ниже его механические свойства; чем грубее включения графита, чем больше они разобщают металлическую основу, тем хуже свойства чугуна. Наиболее низкие механические свойства получаются тогда, когда графитовые включения образуют замкнутый скелет.

На какие же свойства особенно сильно влияют графитные включения пластинчатой формы, играющие роль трещин, острых надрезов внутри металла?

При растягивающих нагрузках облегчается образование очагов разрушения по концам графитных включений. По механическим свойствам чугун характеризуется весьма низким сопротивлением отрыву и, следовательно, обнаруживает низкие механические свойства при испытании, где превалируют нормальные растягивающие напряжения (т. е. при испытании на растяжение).

Если растягивающие напряжения имеют минимальные значения, как, например, при сжатии, свойства чугуна оказываются достаточно высокими и практически очень близки к свойствам стали того же состава и структуры, что и металлическая основа чугуна.

Поэтому предел прочности при сжатии, и твердость, зависящие главным образом от строения металлической основы, у чугуна мало отличаются от стали.

Такие же свойства чугуна, как сопротивление разрыву, а также изгибу, кручению, в основном обусловливаются количеством, формой и размерами графитных включений; здесь свойства чугуна сильно отличаются от свойств стали.

Сказанное выше относится, главным образом, к серому чугуну с пластинчатыми включениями графита. По мере скругления графитных включений указанное отрицательное влияние графитных включений уменьшается.

Округлые включения шаровидного графита не создают резкой концентрации напряжений, такие включения не являются «трещинами» и чугун с шаровидным графитом показывает значительно более высокую прочность при растяжении и изгибе, чем чугун с пластинчатым графитом (отсюда и название чугуна с шаровидным графитом — высокопрочный чугун). Ковкий чугун с хлопьевидным графитом занимает промежуточное положение по прочности между обычным серым и высокопрочным чугуном.

Таким образом, прочность чугуна (в отношении нормальных напряжений) определяется строением металлической основы и формой графитных включений.

Вопрос где заказать чугунные отливки, сегодня является довольно актуальным. Наш литейный завод производит качественное литье из чугунов марок СЧ и ВЧ.

В ряде случаев именно благодаря наличию графита чугун имеет преимущества перед сталью:

  • Во-первых, наличие графита облегчает обрабатываемость резанием, делает стружку ломкой, стружка ломается, когда резец дойдет до графитного включения;

  • Во-вторых, чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами благодаря смазывающему действию графита;

  • В-третьих, наличие графитных выделений быстро гасит вибрации и резонансные колебания;

  • В-четвертых, чугун почти нечувствителен к дефектам поверхности, надрезам и т.д.

Именно поэтому из серого и высокопрочного чугуна льют блоки двигателей внутреннего сгорания для автомобилей.

Действительно, поскольку в чугуне имеется огромное количество графитных включений, играющих роль надрезов и пустот, то совершенно очевидно, что дополнительные дефекты на поверхности уже не могут иметь влияния, хотя бы в отдаленной степени напоминающего то колоссальное влияние, которое оказывают эти дефекты поверхности на свойства чистой от неметаллических включений высокопрочной стали.

Следует также указать на превосходство чугуна перед сталью по литейным свойствам. Более низкая температура плавления и окончание кристаллизации при постоянной температуре (образование эвтектики) обеспечивает не только удобство в работе, но и лучшие жидкотекучесть и заполняемость формы. Описанные преимущества чугуна делают его ценным конструкционным материалом, широко применяемым в деталях машин, главным образом, тогда, когда детали не испытывают значительных растягивающих и ударных нагрузок.

Влияние примесей

Обычный промышленный чугун не является двойным железоуглеродистым сплавом, а содержит те же примеси, что и углеродистая сталь, т. е. марганец, кремний, серу и фосфор, но в большем количестве, чем сталь. Эти примеси существенно влияют главным образом на условия графитизации и, следовательно, на структуру и свойства чугуна.

Кремниий особенно сильно влияет на структуру чугуна, усиливая графитизацию. Содержание кремния в чугунах колеблется в широких пределах: от 0,3—0,5% до 3—5%. Изменяя содержание кремния, можно получать чугуны, совершенно различные по свойствам и структуре, от белого до ферритного.

Марганец в отличие от кремния препятствует графитизации или, как говорят, способствует отбеливанию чугуна.

Сера также способствует отбеливанию чугуна. Но одновременно сера ухудшает литейные свойства, в частности, снижает жидкотекучесть. Поэтому содержание серы в чугуне лимитируется: для мелкого литья верхний предел устанавливается в 0,08%, для более крупного, когда можно допустить несколько худшую жидкотекучесть, —до 0,1—0,12%.

Фосфор практически не влияет на процесс графитизации. Но фосфор является полезной примесью в чугуне, так как улучшает жидкотекучесть. Это объясняется образованием относительно легкоплавкой тройной эвтектики, плавящейся при 950°. Эта эвтектика состоит в момент затвердеванния из аустенита, обогащенного фосфором, цементита и фосфида железа (Fe3P).

Кроме этих постоянных примесей, в чугун часто вводят и другие элементы. Такие чугуны называются легированными. Если эти примеси содержались в рудах, из которых в доменной печи выплавлялся чугун, то такие чугуны называются природно-легированными. Наиболее часто чугун легируют хромом, никелем, медью, алюминием, титаном. Хром препятствует графитизации чугуна, а медь и никель способствуют.

Влияние скорости охлаждения

Практикой было подмечено, что в одной отливке чугун может иметь разную структуру. В тонких частях отливки, у поверхности отливки, чугун имеет меньшую степень графитизации, чем в более массивных частях отливки и в сердцевине. Другими словами, там, где скорость охлаждения была больше, обязуется больше цементита, с там, где чугун охлаждается медленнее, образуется больше графита. Следовательно, замедление охлаждения способствует графитизации.

Таким образом, мы видим, что основными факторами, определяющими степень графитизации в чугуне, является содержание углерода и кремния и скорость охлаждения.

К примеру, при производстве отливок из чугуна в литейном цеху возможно получение «отбела» отливок при резком их охлаждении, то есть увеличению твердости до 800 единиц по Бриннелю. Такие чугунные отливки невозможно обработать режущим инструментом. Снять эффект «отбела» можно путем отжига деталей в термических печах – металл приобретает необходимую твердость в интервале 130 – 200 НВ.

Марки чугунов для отливок

Марки чугуна для литейной промышленности, обозначаются буквами, показывающими вид или назначение чугуна:

  • СЧ — серый чугун;

  • ВЧ — высокопрочный;

  • КЧ — ковкий;

  • АСЧ, АВЧ, АКЧ – антифрикционные.

Цифры в обозначении марок чугуна указывают на его механические свойства, например, СЧ-20 – означает, что предел прочности при растяжении для данной марки, согласно ГОСТ 1412-85, должен быть не менее 20 кг/мм кв.

Купить алюминиевые и чугунные отливки. Собственное производство. ООО "ТД "СК", г. Воронеж.