Лекция и практическое задание по теме - Виды чугуна, классификация, состав, свойства, маркировка

Задание по дисциплине

ОП.04- Материаловедение

Дата занятия: 07.02.20.22г.

№ учебной группы: ТМ.П-204

ФИО преподавателя: Лесюк Василий Степанович

1. Внимательно прочитайте текст и ознакомьтесь с теоретической частью. Стр. 2 - 8

2. Посмотрите видео-ролики:

- «Технология получения чугуна»;

- «Серый чугун»;

- «Ковкий чугун»;

- «Высокопрочный чугун»

3. Законспектируйте теоретический материал.

4. Выполните индивидуально практическое и ответьте на контрольные вопросы и оформите отчет в формате Word.– стр.9

1. Теоретическая часть

Тема: «Виды чугуна, классификация, состав, свойства, маркировка и применение»

История

Технология изготовления чугуна пришла к нам из Китая, где «ходили» чугунные деньги еще в 10 веке нашей эры. Потомки монголов уже в 13 веке готовили котлы из этого сплава. На полях сражений в Столетней войне впервые применялись артиллерийские орудия и боеприпасы, отлитые из данного твердого раствора.

Каменская пушка

В России его широкое применение в изготовлении оружия было налажено в 16 веке после появления доменной печи. В связи с этим, в 1701 году был построен Уральский чугунолитейный завод, который стал началом народного промысла, получившего название «Каслинское литье».

Чугун – сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода

Чугун — самый распространенный железоуглеродистый нековкий литейный материал, содержащий свыше 2% углерода, до 4,5% кремния, до 1,5% марганца, до 1,8% фосфора и до 0,08% серы. В практике применяют чугуны, содержащие 3÷3,5% углерода.

Чугун обладает высокими литейными свойствами, поэтому широко используется в литейном производстве в качестве конструкционного материала. Он хорошо обрабатывается резанием.

Недостаточная прочность и большая хрупкость чугуна объясняются наличием в нем крупных включений углерода в виде графита. Чугуны состоят из металлической основы (перлита, феррита) и неметаллических включений графита. Они различаются главным образом формой графитовых включений.

Смотри видео «Технология получения чугуна»

Белый чугун имеет ограниченное применение. На разрезе светлый, благодаря присутствию карбида железа. Подвергается дальнейшей переработке на ковкий чугун и сталь. Поэтому сорт называют передельным. Свойства – хрупкость и твердость, слабо обрабатываемый, практически не годится для самостоятельного использования.

Микроструктуры белых чугунов

Эти чугуны отличаются большой твердостью (450—550 НВ) из-за присутствия в них большого количества цементита. Поэтому они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Отливки из белого чугуна служат для последующего изготовления ковкого чугуна. Белый используется главным образом для изготовления деталей, от которых требуется высокая твердость и износоустойчивость (например, для изготовления валов прокатных станов, лемехов плугов, крестовин, тормозных колодок и других деталей).

Серый чугун - представляет собой сплав железа с углеродом, в котором содержится 2,5—3,7% углерода

Серый чугун широко применяется в машиностроении, так как он дешев, хорошо обрабатывается резцом, обладает высокими литейными и механическими свойствам. Такое название он получил по серому цвету излома, обусловленному наличием в структуре чугуна свободного углерода в виде пластинчатого графита.

Серый чугун также называют литейным из-за его отличных литейных свойств. Литейный (серый) чугун имеет хорошую текучесть, поэтому он отлично заполняет литейные формы.

Микроструктуры серых чугунов

По ГОСТ 1412-85 буквы «С» – серый, «Ч»- чугун. Двузначная цифра соответствует пределу прочности при растяжении σ_в МПа. Стандарт нормирует предел прочности серых чугунов σ_в = 274÷637 МПа, твердость — 143÷637 НВ.

Например, для марки СЧ24 предел прочности составляет 240 МПа.

Смотри видео – «Серый чугун»

Чугуны серые литейные, их основные свойства и применение

Ковкий чугун. В структуре ковкого чугуна графит имеет хлопьевидную форму. Такой графит называют углеродом отжига. По сравнению с серым чугуном ковкий чугун обладает более высокой прочностью, пластичностью и вязкостью. Свое название он получил потому, что имеет повышенную пластичность. Ковке в прямом понимании этого слова чугун не подвергается.

Микроструктуры ковких чугунов

По ГОСТ 1215-79 маркируется ковкий чугун - «К» – ковкий, «Ч» – чугун и цифрами. Например, марка чугуна КЧ 33-8 означает, что данный чугун имеет предел прочности σ_в = 32.4 Н/мм2 (33 кгс/мм2) и относительное удлинение δ =8 %.

Чугуны ковкие, их основные свойства и применение

Смотри видео – Ковкий чугун

Высокопрочный чугун - Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства, так как структура углерода в нем – шаровидный графит. Специально обработанный чугун (высокопрочный) по показателям качества успешно конкурирует со стальным литьем и кованой сталью. Введение в жидкий чугун небольшого количества магния и церия изменили форму графита, он стал шаровидным. Чугун приобрел прочность и утратил хрупкость. Такой чугун (его называют высокопрочным) по-своему качеству не уступает конструкционным углеродистым сталям. Стойкость деталей, изготовленных из этого чугуна, увеличилась почти в три раза.

Микроструктуры высокопрочных чугунов

Стандарт предусматривает 10 марок высокопрочных чугунов:

ВЧ 38-17, ВЧ 42-12, ВЧ 45-5, ВЧ 50-7, ВЧ 50-2, ВЧ 602, ВЧ 70-2, ВЧ 80-2, ВЧ 100-2, ВЧ 120-2. Стандарт или справочник дает дополнительные сведения об этом чугуне: предел текучести σ_т = 274 Н/мм2 (28 кгс/мм2), твердость-140÷200 НВ.

В обозначение их марки входят два числа — первое указывает предел прочности на разрыв, второе — относительное удлинение.

Например, марка чугуна ВЧ 42-12 означает, что данный чугун имеет предел прочности σ_в = 412 Н/мм2 (42 кгс/мм2) и относительное удлинение δ =12%.

Из высокопрочных чугунов изготовляют многие детали (в том числе фасонные), которые ранее получали из стали, базовые и корпусные детали повышенной прочности (корпуса и станины станков, крупные планшайбы, гильзы, каретки, цилиндры, кронштейны, зубчатые колеса, накладные направляющие станков и детали с поверхностной закалкой).

а б в

а)станина станка; б) планшайба; в)каретка

Смотри видео – Высокопрочный чугун

Интересные факты

По мнению профессора Мариенбаха, свое название чугун получил от китайского слова – «чжугун», что в переводе означает «литейщик».

Чугунная посуда издавна используется по всему миру и очень удобна для приготовления различных видов пищи.

Неотъемлемым атрибутом русских народных сказок является печь, в которой в чугунке – сосуде определенной формы и отлитой из данного сплава, герои варили главное блюдо – картошку в мундире.

Чугунок

Самые лучшие блины получаются на чугунной сковородке.

Чугунная сковорода

До появления электрических утюгов, хозяйки использовали тяжелые чугунные утюги, с идеально гладкой подошвой нагревая её до красна, над источником огня.

Угольный чугунный утюг

Следующим этапом, были угольные чугунные утюги по своей конструкции напоминающие маленькие печки. Для их разогрева внутрь помещали березовый уголь. Такой утюг даже имел трубу для получения необходимой тяги.

Известные нам с детства канализационные люки для смотровых колодцев имели круглую форму, отливались из чугуна и были впервые изготовлены сто пятьдесят лет назад.

1. Практическая часть.

Задание 1. Расшифровать марки чугунов

Задание 2. Для каждой марки выписать структуру, свойства и применение. Результат оформить в виде таблицы

Контрольные вопросы.

1. Ответьте как называется агрегат, в котором выплавляют чугун?

2. Кратко охарактеризуйте достоинства и недостатки чугунов.

3. Разъясните причину ограниченного применения белого чугуна для изготовления деталей машин.

4. Разъясните какой чугун называется литейным и по какой причине?

5. Охарактеризуйте структуры серого, ковкого и высокопрочного чугунов.

6. Раскройте причину получения высоких механических свойств у высокопрочных чугунов.

7. Разъясните в связи с чем белый и серый чугуны получили такие названия?

9