содержание .. 1 2 3 4 ..

Проектирование и производство литых заготовок - часть 3

1.2.1. Серый чугун

В табл. 1.1 приведены основные характеристики и примеры применения

наиболее распространенных марок чугунов. Серые чугуны содержат 2,4…3,6%

; 0,5…3%

; 0,2 …1%

; 0,04…0,3%

; 0,02…0,2%

Согласно ГОСТ 1412 – 85 механические свойства чугунов (табл. 1.2) оп-

ределяются по результатам испытаний на растяжение образцов, вырезанных из
отдельно залитых цилиндрических брусков диаметром 30 мм.

Таблица 1.1.

Характеристика и примеры применения отливок из серого чугуна.

Марка чу-

гуна по

ГОСТ

1412-85

Характеристика

Примеры применения

СЧ 10

Неответственное литье, к
которому  предъявляется
главным  образом  требо-
вание  легкости  обработ-
ки, а не прочности

Плиты, грузы, корыта, крышки, кожухи и т.п.

СЧ 15

Малоответственное ли-
тье с толщиной стенки
δ

ст

÷15 мм; невысокие

требования к износо-
стойкости

Детали  сложной  конструкции  при  недопустимо-
сти  большого  коробления  и  невозможности  их
старения;  маховики,  шкивы;  поршневые  кольца,
арматура,  сосуды  работающие  под  давлением;
тонкостенные отливки с развитыми габаритными
размерами.

СЧ 20

Ответственное литье с
δ

ст

=10

÷30 мм; детали,

требующие

значитель-

ной прочности и рабо-
тающие при температуре
до 300

С.

Корпуса, блоки цилиндров, зубчатые колеса, ста-
нины с направляющими большинства металлоре-
жущих станков, диски сцепления, тормозные ба-
рабаны и т.п.

СЧ 25

Ответственное сложное
литье с

ст

=20

÷60 мм;

детали, работающие при
температуре до 300

С.

Корпуса  насосов  и  гидроприводов,  поршни  и
гильзы  дизелей  и  бесклапанных  двигателей,  ци-
линдры и головки дизелей, рамы, штампы для хо-
лодной  вытяжки  и  другие  детали,  работающие
под высоким давлением

СЧ 30

Ответственное высоко-
нагруженное литье с
δ

ст

=20

÷100 мм; детали,

работающие при темпе-
ратуре до 300

С.

Цилиндры  и  крышки  паровых  машин,  малые  ко-
ленчатые  валы,  клапаны  и  кулачки  распредели-
тельных  механизмов,  зубчатые  колеса,  цепные
звездочки,  тормозные  барабаны,  муфты,  диски
сцепления, клапаны, поршневые кольца и другие
интенсивно нагруженные детали

СЧ 35

Ответственное тяжело-
нагруженное литье с
δ

ст

≥20 мм.

Крупные толстостенные втулки, крупные колен-
чатые валы, цепные звездочки, зубчатые и чер-
вячные колеса, тормозные барабаны, муфты, дис-
ки сцепления, клапаны и другие детали.

Вследствие чувствительности чугуна к изменению скорости охлаждения

прочность в различных узлах отливки может отличаться от прочности, характе-
ризующей данную марку.

Таблица 1.2.

Механические свойства отливок серого чугуна с пластинчатым графиком

по ГОСТ 1412 – 85.

, МПа

Твердость

НВ

Марка
чугуна

Не менее

МПа

кгс/мм

СЧ 10
СЧ 15
СЧ 18
СЧ 20
СЧ 21
СЧ 24
СЧ 25
СЧ 30
СЧ 35
СЧ 40
СЧ 45

147
176
196
206
235
245
294
343
392
441

274
314
358
392
392
421
451
490
539
588
637

1402…2246
1599…2246
1668…2246
1668…2364
1668…2364
1668…2364
1766…2452
1755…2501
1932…2638
2030…2795
2246…2835

143…229
163…229
170…229
170…241
170…241
170…241
180…250
181…255
197…269
207…285
229…289

В сером чугуне присутствие графита пластинчатой формы действует как

внутренние надрезы, поэтому серый чугун характеризуется сравнительно низ-
кой прочностью и особенно низкой пластичностью. Вместе с тем, наличие гра-
фита придает чугуну ряд ценных качеств (например, низкая чувствительность к
внешним надрезам, высокая циклическая вязкость и др.).

Серый чугун обладает лучшими литейными свойствами, чем сталь. Детали

из серого чугуна легко обрабатываются режущим инструментом, хорошо со-
противляются износу, впитывают и удерживают смазочные масла на трущихся
поверхностях.

При производстве чугунов высоких марок (СЧ 25, СЧ 30, СЧ 35, СЧ 40)

используют модифицирование, легирование и термообработку.

При модифицировании, в качестве графитизирующего модификатора ис-

пользуют ферросилиций ФС75Л; комплексные сплавы на основе Si, содержа-
щие

Са

, РЗМ и модифицирующие смеси, которые в виде кусков

1…5 мм вводят в струю чугуна при сливе из печи в ковш.

Эффективность модифицирования может быть повышена при введении

модификаторов непосредственно в процессе заливки формы.

Для легирования используют в основном

. Все эти

элементы (за исключением

) препятствуют выделению феррита и повышают

дисперсность перлита.

При термической обработке чугунов применяют отжиг для снятия литей-

ных напряжений, нормализацию и закалку для повышения прочностных пока-
зателей.

Отжиг проводится при температурах 500…570

С. Выдержка при темпера-

туре отжига составляет 3…10 ч. Охлаждение после отжига медленное, вместе с
печью.

Нормализацию применяют для повышения механических свойств и изно-

состойкости чугуна путем исправления структуры чугуна и получения перлит-
ной металлической основы. Нормализацию проводят при температуре
850…950

С с последующим охлаждением отливок на воздухе. После охлажде-

ния на воздухе (обычно до 500

С) отливка получает структуру – перлит. Для

снижения напряжений ниже температуры 500

С отливки охлаждаются медлен-

но вместе с печью (примерно 40 град/ч).

Закалка и отпуск применяется для повышения прочности, твердости и из-

носостойкости с температуры 880…930

С в масле. Отпуск для деталей, рабо-

тающих на износ, производится при температуре 250…300

С, для остальных

при 400…600

С. Вследствие низкой пластичности чугунов, в отливках при

объемной закалке могут образоваться трещины. В связи с этим для чугунов на-
шла  широкое  применение  поверхностная  закалка  (нагрев  ТВЧ  или  горелками
поверхности  отливки  с  последующим  водоструйным  охлаждением).  При  по-
верхностной  закалке  обеспечивается  получение  закаленного  слоя  глубиной
1,5…4 мм.

1.2.2. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом

Чугун обладает некоторыми специфическими, технологическими и экс-

плуатационными свойствами: хорошей жидкотекучестью, малой величиной ли-
нейной усадки, незначительной склонностью образования горячих трещин, из-
носостойкостью,  высокими  антифрикционными  свойствами,  высокой  жаро-
стойкостью  при  легировании  его  кремнием  и  алюминием;  хорошо  поддается
механической  обработке  на  станках,  кислородной  резке  и  допускает  заварку
литейных дефектов.

Высокопрочный чугун сохраняет свои механические свойства до темпера-

туры 450…500

С.

Отливки из высокопрочного чугуна почти однородны по всему сечению.

Поэтому в пределах одной отливки допускается сочетание стенок 30…100 мм и
100…300 мм.

Применяя различные виды термической обработки чугуна с шаровидным

графитом (отжиг, нормализацию, изотермическую закалку), можно получить
чугун с различной структурой и различными свойствами.

По ГОСТу 7293 – 85 чугун с шаровидной формой графита имеет следую-

щие механические свойства и области применения (табл. 1.3).

Высокопрочный чугун по сравнению со сталью обладает большей износо-

стойкостью, лучшими антифрикционными и антикоррозийными свойствами,
лучшей обрабатываемостью. Отливки легче стальных на 8…10%. Из высоко-
прочного чугуна, в отличие от ковкого, можно отливать детали любого сечения.

Таблица 1.3.

Механические свойства и области применения высокопрочного чугуна.

, МПа

δ,%

Твердость

НВ

МПа

Марка

чугуна

Не менее

ВЧ 38-17
ВЧ 42-12

ВЧ 45-5

ВЧ50-7

ВЧ 60-2
ВЧ 70-2
ВЧ 80-2

ВЧ 100-2
ВЧ 120-2

373
412
441
490
588
686
784
981

1177

235
274
333
343
393
441
490
686
882

17
12

5
7
2
2
2
2
2

1373…1668
1373…1962
1570…2158
1678…2364
1962…2550
2246…2943
2453…3237
2649…3532
2963…3728

П р и м е ч а н и е :   Область  применения:  Как  новый  материал  и  как  замени-
тель стали, ковкого и серого чугуна. Примеры применения: в станкострое-
нии – суппорты, резцедержатели, тяжелые планшайбы, шпиндели, рычаги и
др.; для прокатного и кузнечно-прессового оборудования – прокатные вал-
ки, станины, шаботы, траверсы пресса (48000 кг) и  др.; для других видов
оборудования    -  барабан  тельфера  экскаватора (1900 кг),  коленчатый  вал
(2800 кг) и т.п.

Основной операцией технологического процесса получения высокопроч-

ного чугуна является введение магния в жидкий чугун. Введение чистого маг-
ния в жидкий чугун при атмосферном давлении сопровождается интенсивным
выделением дыма, выплесками металла и пироэффектом, что вызывает необхо-
димость проведения специальных мероприятий и использования специального
оборудования, обеспечивающих высокую производительность, хорошее усвое-
ние магния в расплаве и безопасность труда работающих.

Весьма эффективным методом, обеспечивающим максимальное усвоение

магния при минимальном расходе лигатуры, является модифицирование чугуна
непосредственно в полости литейной формы (рис. 1.3).

Мелкодробленую лигатуру помещают в специальную реакционную камеру

литниковой системы. При применении этого метода необходимо обеспечить
правильный расчет элементов литниковой систем, однородность состава лига-
туры и низкое содержание серы в базовом чугуне.

1.2.3 Ковкий чугун

Ковкий чугун является конструкционным материалом, используемым для

изготовления мелких тонкостенных отливок для сельскохозяйственных машин,
автомобилей, тракторов, арматуры, фитингов и других деталей массового про-
изводства. Благодаря компактной форме графита (углероду отжига) чугун от-
личается высокими механическими свойствами (табл. 1.4), занимая в этом от-
ношении промежуточное положение между серым чугуном и сталью.

содержание .. 1 2 3 4 ..