Чугун и его свойства

Чугун и его свойства

Чугун ( Cast iron )

• это сплав железа с углеродом, содержание углерода от 2, 14% до 6,67%.
• Т пл  — от 1150 до 1200 °C.
• Имеет малую усадку.
• В жидком состоянии имеет высокую текучесть и хорошие литейные свойства.

чугуны

Состав чугуна

Объемы производства чугуна

1

Китай

2

3

543,748 млн т.

Япония

Россия

4

66,943 млн т.

43,945 млн т.

Индия

5

Южная Корея

29,646 млн т.

6

7

27,278 млн т.

Украина

Бразилия

25,676 млн т.

8

25,267 млн т.

Германия

9

США

20,154 млн т.

10

18,936 млн т.

Франция

8,105 млн

Эвтектический чугун

4,3 % углерода

Заэвтектический чугун

4,3-6,67 %

углерода

Доэвтектический чугун

2,14-4,3 % углерода

Сырье для чугуна

1

• Руды :
• 1)  Магнитный железняк ,
• 2)  Красный железняк
• 3)  Бурый железняк
• 4)  Комплексные руды
• 5)  Марганцевые руды
• Топливо :
• 6) кокс
• 7) природный газ.
• Флюсы:
• 8) известняк
• 9) доломитизированный

известняк CaCO 3 *MgCO 3 .

6

2

7

3

8

4

9

5

Схема доменного производства :

Серый чугун

1

• ГОСТ 1412-85 содержит:

• 2,9-3,7% углерода, 1,9 -2,5% кремния, 0,5-1,0% марганца, 0,2- 0,3% фосфора, 0,12-0,15% серы.
• 2,9-3,7% углерода,
• 1,9 -2,5% кремния,
• 0,5-1,0% марганца,
• 0,2- 0,3% фосфора,
• 0,12-0,15% серы.

• Структура сплава может быть :

• Феррито-графитовой. Феррито-перлито-графитовой. Перлито-графитовой.
• Феррито-графитовой.
• Феррито-перлито-графитовой.
• Перлито-графитовой.

2

3

• Углерод в основном в виде свободного графита в пластинчатой форме.
• Получают путем первичной кристаллизации из жидкого сплава.

Серый чугун

• Низкая ударная вязкость и отсутствие относительного удлинения ( δ‹ 0,5%).
• Хорошо подвергается обработке.
• Прочен на сжатие.
• Не прочен на растяжение.
• Хорошо сваривается с предварительным подогревом.
• Наличие графита повышает антифрикционные свойства.

  Из серого чугуна производят детали, работающие при отсутствии ударной нагрузки (шкивы, крышки, станины), строительные конструкции, цилиндры и поршни самых разных механизмов.

Маркировка серого чугуна

• ГОСТ 1412–85 «Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки».

серый чугун с пластинчатым графитом

минимально допустимое временное сопротивление чугуна разрыву в кгс/мм 2 .

Белый чугун

• Углерод 4,3-6,67% в составе Fe 3 C .
• Магний от 0,5 до 1,2% и более,
• Легирующие элементы: Cr, W, V.
• Бывает обыкновенным и легированным.
• Структура белого нелегированного чугуна:

совокупность ледебурита, перлита и вторичного цементита

Структура белого легированного чугуна:

троостит, аустенит или мартенсит.

• Получают за счет первичной кристаллизации жидкого сплава при большой скорости охлаждения сплава.

Белый чугун

• Обладает высокой твердостью (до 500-700 НВ), хрупкостью.
• Не поддается механической обработке режущими инструментами.
• Изготовляют только литые детали.
• Можно шлифовать абразивными кругами.
• Сварка не рекомендована.
• Идет на производство стали и ковких чугунов.
• Изготавливают детали, работающие в условиях сухого трения (тормозные колодки) или требующие повышенной износостойкости и жаростойкости (валки прокатных станов).

Маркировка белого чугуна

• П1 и П2 — передельный чугун разной чистоты сплава
• ПЛ1 и ПЛ2 – передельно-литейный чугун
• ПФ1, ПФ2 и ПФ3 — передельный фосфористый чугун
• ПВК1, ПВК2 и ПВК3 — передельный высококачественный чугун

Половинчатый чугун

• Структура:

• эвтектический чугун и графит графит, перлит, ледебурит.
• эвтектический чугун и графит
• графит, перлит, ледебурит.

• После ТО или легирования:

• аустенита, мартенсита или игольчатого троостита.
• аустенита, мартенсита или игольчатого троостита.

• излом – сочетание темных и светлых участков кристаллического строения.
• Достаточно хрупок, применение весьма ограничено.
• Детали повышенной износостойкости (прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки).

Ковкий чугун

1

• Структура графита:
• хлопьевидной формы различной дисперсности и компактности
• Структура сплава может быть :

• Феррито-графитовой. Перлито-графитовой
• Феррито-графитовой.
• Перлито-графитовой

• Получают из белого чугуна путем графитизирующего отжига (длительной выдержки до 2 суток) при Т= 800–950°С.
• Для увеличения скорости процесса графитизации при термообработке ковкий чугун модифицируют Te, В, Mg и др. элементами

2

Ковкий чугун

• Обладает повышенной:

• пластичностью вязкостью и сопротивлением удару прочностью при растяжении
• пластичностью
• вязкостью и сопротивлением удару
• прочностью при растяжении

• Ковкий чугун хорошо поддается запрессовке, расчеканке и легко заполняет зазоры.
• Изготавливают детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Маркировка ковкого чугуна

• ГОСТ 1215–79 «Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия».

относительное удлинение (в %)

предел прочности (в МПа) на разрыв

ковкий чугун

Высокопрочный чугун

1

• Структура графита шаровидная.
• Получают добавкой в жидкий чугун небольшого количества щелочных или щелочноземельных металлов (Mg, Ce, Y, Ca), которые округляют графитные включения.
• Структура сплава может быть :

• феррито-графитовой. феррито-перлито-графитовой. перлито-графитовой.
• феррито-графитовой.
• феррито-перлито-графитовой.
• перлито-графитовой.

После термической обработки или легирования основа чугуна:

• После термической обработки или легирования основа чугуна:

• игольчато-трооститной, мартенситной, аустенитной
• игольчато-трооститной, мартенситной, аустенитной
• игольчато-трооститной,
• мартенситной,
• аустенитной

2

3

.

Высокопрочный чугун

• Шаровидный графит не сильно, ослабляет металлическую основу,
• присадки из Mg, Ce, Y, Ca увеличивают поверхностное натяжение, что приближает механические свойства к свойствам углеродистых сталей:

• пластичность хорошие литейные свойства жидкотекучесть, малая линейная усадка, хорошая обрабатываемость резанием.
• пластичность
• хорошие литейные свойства
• жидкотекучесть,
• малая линейная усадка,
• хорошая обрабатываемость резанием.

• Может заменять стальные литые и кованые детали коленчатых валов двигателей, компрессоров и т.д

Маркировка высокопрочного чугуна

ГОСТ 7293–85 «Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки».

относительное удлинение (в %)

минимальное временное сопротивление разрыву кгс/мм 2

высокопрочный чугун

ЧВГ - чугун с вермикулярным графитом

• Углерод в форме свободного графита в виде коротких изогнутых прутиков.
• Специальные добавки: магний и редкоземельные металлы .
• Занимают промежуточное положение между серыми и высокопрочными чугунами.
• Имеют повышенные прочность и теплопроводность,
• Имеют пониженные чувствительность механических свойств к толщине отливки, скорость охлаждения, линейную усадку.

.

Маркировка чугуна с вермикулярным графитом

ГОСТ 28394-89 Чугун с вермикулярным графитом для отливок. Марки

минимальное временное сопротивление разрыву кгс/мм 2

вермикулярным графит

чугун

Название легированного чугуна

силал

Количество и наименование основной легирующей добавки

ферросилид

Основные свойства

5–7 %

кремний

чугаль

12–18 %

кремний

жаростойкий

высокая коррозионная стойкость в растворах щелочей, солей, кислот (кроме соляной)

19–25 % алюминий

антихлор

жаростойкость в воздушной среде и средах, содержащих серу.

12—18% коемний, легированный молибденом

— нихарды

высокой стойкостью в соляной кислоте.

хром (до 2,5%)

икель (до 6%)

коррозионностойкие и жаропрочные

Марки легированных чугунов

Чугун

легированный

Цифра – содержание элемента (в %)

Б- буква, указывающая легирующий элемент

Если в чугуне регламентирована шаровидная форма графита, в конце марки добавляется буква Ш

Если чугун антифрикционный в начале марки добавляется буква А

• ЧН19ХЗ
• ЧН19ХЗШ
• ЧХ9Н5
• ЧХ16М2
• ЧХ28Д2
• ЧХ2

• ЧЮХШ
• ЧЮ7Х2
• ЧЮ30
• ЧНМШ,
• ЧН11Г7Х2Ш
• ЧН14Х2Д7

• ЧХНМД
• ЧН2Х
• ЧХ28
• ЧС13
• ЧС17

• http://k-a-t.ru/materialovedenie/6-1_thuguny/index.shtml
• Структуры чугунов http://www.microstructure.ru/ruqview2/forshura_4219.aspx?page=1
• \