Чугуны

1.

КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
«УССУРИЙСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»
чугуны
Пивоварова Т.В.
Уссурийск-2020

2.

ЧУГУНЫ
Чугунами называют железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода
более 2,14%.
Значительную часть чугуна перерабатывают в
сталь,
и только 20%
используют для
изготовления литых деталей.
Из-за низкой пластичности чугун не подвергают
обработке
давлением.
В
практике
машиностроения
используют
чугун
с
содержанием 2,5-4,0 % С.
Чугун - это литейный сплав, т.к. отличается
исключительно
высокими
литейными
свойствами: высокой жидкотекучестью, низкой
усадкой,
трещиноустойчивостью,
незначительной
ликвацией,
невысокой
температурой плавления.

3.

Структуры чугунов зависят от химического
состава и скорости охлаждения.
Кремний (Si = 0,5 - 4,5 %) способствует
графитизации чугуна.
Марганец (Mn = 0,4 - 1,3%) препятствует
графитизации и способствует отбеливанию
чугуна, т.е. получению структуры цементита.
Сера (S = 0,08 - 0,12%) – вредная примесь,
снижает
жидкотекучесть,
способствует
отбеливанию чугуна, увеличивает усадку.
Фосфор (Р = 0,3 - 1,25%) – полезная примесь,
увеличивает жидкотекучесть, но понижает
механические
свойства
чугуна.
Поэтому
чугуны
с
содержанием
1,0-1,25
%
Р
используют для художественного литья, в
обычном литье
0,1-0,9 % Р, а в
высококачественном литье не более 0,4 %Р.

4.

5.

6. Графитизация чугуна

На структуру и свойства чугуна влияет скорость
охлаждения отливок - быстрое охлаждение
способствует отбеливанию чугуна, медленное –
графитизации.
Графит имеет низкую механическую прочность,
он действует на металлическую основу как
надрез, как трещина. Чем мельче и разобщеннее
графитные включения, тем выше механические
свойства чугуна (рис. 1). Графит повышает
износостойкость и антифрикционные свойства
чугуна, улучшает обрабатываемость резанием.
На структуру чугунов влияет также и
металлическая
основаферрит
мягкий
пластичный, а перлит прочный и твердый.

7. Включения пластинчатого графита до травления

8. Белый чугун

Белым называют чугун, в котором весь
углерод
находится
в
связанном
состоянии в виде цементита.
Получил название по виду излома, который
имеет белый цвет благодаря цементиту.
Структуры белых чугунов определяются
диаграммой железо-цементит.
Белые чугуны для изготовления деталей не
применяют,
так
как
имеют
высокую
твердость и хрупкость, практически не
поддаются обработке резанием.
Применяют
белые
чугуны,
для
получения стали.

9. Белый доэвтектический чугун.

Содержание углерода
от 2,14 до 4.3%.
структура перлит +
цементит вторичный
+ ледебурит.
Применяется для
получения ковкого
чугуна, путем отжига.

10. Белый эвтектический чугун.

Содержание
углерода 4,3%,
структура
ледебурит.

11. Белый заэвтектический чугун.

Содержание
углерода от 4, 3
до 6,67 %,
структура
ледебурит +
цементит
первичный.

12. Структуры белых чугунов

а-доэвтектический; бэвтектический; взаэвтектический белый чугун

13. ОТБЕЛЕННЫЙ ЧУГУН

Отбеленный чугун – это чугун в котором
поверхностный слой 12-30 мм белого чугуна,
а сердцевина - серого.
Получают отбеленный чугун путем быстрого
охлаждения отливок серого
чугуна в
металлических формах – кокилях.
Он имеет повышенную поверхностную
твердость, износостойкость.
Изготавливают валки листовых прокатных
станов,
колеса,
шары
для
мельниц,
тормозные
колодки
и
другие
детали,
работающие в условиях износа.

14. Серый чугун

Серый чугун - это чугун, в котором графит
имеет форму пластинок.
Содержание углерода в сером чугуне 3,0-3,8
%.
Структура серых чугунов подобна структуре
стали, но в ней присутствует графит.
Маркируется
буквами
СЧ – серый
чугун (ГОСТ 1412-85). После букв следуют
цифры,
указывающие
временное
сопротивление при растяжении кгс/мм 2.
Например СЧ21, СЧ – серый чугун, 21 временное сопротивление при растяжении
кгс/мм2.

15. Серый ферритный чугун (СЧ 10, СЧ 15, СЧ 18).

Структура состоит из
феррита
и
пластинчатого графита.
Применяют
для
малоответственных
деталей, испытывающих
небольшие нагрузки.
СЧ 10 используют для
строительных
колон,
фундаментальных плит.
СЧ 15 и СЧ 18 для литых
малонагруженных
деталей
автомобилей,
тракторов,
например,
фланцы,
маховики,
крышки.

16. Серый ферритно-перлитный чугун (СЧ 21, СЧ 25).

Серый ферритноперлитный чугун (СЧ 21, СЧ
25).
Структура состоит из
феррита, перлита и
пластинчатого
графита.
Применяют при
повышенных
динамических и
статических
нагрузках (станины
станков, блоки
двигателей).

17. Серый перлитный чугун (СЧ 30, СЧ 35, СЧ 40, СЧ 45).

Структура
перлит
и
пластинчатый
графит.
Применяют
для
деталей
работающих на износ, в
условиях больших давлений.
Перлитные чугуны часто
подвергают модифицированию
ферросилицием
или
силикокальцием,
в
результате чего графитные
включения
дробятся,
измельчаются,
вследствие
чего повышается механическая прочность чугуна.

18. Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун – это
чугун,
в
котором
графит
имеет форму шара.
Содержание углерода 3,0-3,6 %.
Получают его путем введения
модификатора магния (0,5% от
массы отливки)
или церия в
жидкий серый чугун.

19. Высокопрочный чугун

По ГОСТ 7293-85 высокопрочный чугун
маркируется буквами ВЧ и цифрами,
указывающими
величину
временного
сопротивления при растяжении кгс/мм2.
Высокопрочный чугун имеет более высокие
механические свойства, не уступающие
свойствам
литой
углеродистой
стали,
сохраняя при этом хорошие литейные
свойства и обрабатываемость резанием,
высокую
износостойкость,
способность
гасить вибрации.

20. Ферритные высокопрочные чугуны

структура
феррит +
графит
МаркировкаВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45

21. Перлитные высокопрочные чугуны

структура
перлит и
графит
Маркировка
–
ВЧ 50, ВЧ 60,
ВЧ 70, ВЧ 80,
ВЧ 100

22. ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ПЕРЛИТНЫЙ ЧУГУН

23. Высокопрочный чугун

Отливки
из
высокопрочных
чугунов
используются в автостроении - коленчатые
валы, крышки цилиндров; машиностроении
– детали прокатных станов;
в кузнечно-прессовом оборудовании – для
шабот-молотов,
траверс
прессов,
прокатных валков:
в химической промышленности – корпуса
насосов и вентилей.

24. Ковкий чугун

Ковкий чугун -это чугун, в котором
графит имеет форму хлопьев.
Термин «ковкий чугун»
название
условное, поскольку изделия из него,
также как и из любого другого чугуна,
изготавливают не ковкой, а литьем.
Содержание углерода в ковком чугуне
2,4- 2,9%.

25. Ковкий чугун

Получают
его
из
белого
доэвтектического
чугуна
путем
длительного отжига. Толщина сечения
отливок должна быть не более 50 мм. При
большем размере отливок в сердцевине
образуется пластинчатый графит.
Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и
цифрами (ГОСТ 1215-79). Первые две
цифры
указывают
временное
сопротивление
на
разрыв
(кгс/мм2),
вторая – относительное удлинение в %.

26. Ковкий ферритный чугун

Ковкий ферритный чугун
структура (Ф+Г)
Ферритные ковкие чугуны КЧ
37-12,
КЧ 35-10 используют
для изготовления деталей,
эксплуатируемых при высоких
динамических и статических
нагрузках (картеры
редукторов, ступицы, крюки,
скобы,
КЧ 30-6 и КЧ 33-8 – для менее
ответственных деталей
(головки, хомутики, гайки,
глушители, фланцы, муфты).

27. График отжига на ковкий ферритный чугун

28. Получение ковкого ферритного чугуна

Отливки
из
белого
доэвтектического
чугуна
укладывают в металлические ящики, пересыпают
металлическими
опилками
или
песком,
гермитически закрывают, обмазывая разъем глиной
и отжигают в печи, т.е. в нейтральной среде.
В результате длительного отжига (90 часов)
происходит распад цементита
в две стадии с
образованием графита хлопьевидной формы.
Первая стадия графитизации – распад цементита
при температуре 9500С на аустенит + графит. Затем
отливки
охлаждают
до
температур,
соответствующих
интервалу
эвтектоидного
0
превращения (740 С), аустенит распадается с
образованием структуры феррит + графит – вторая
стадия графитизации

29. Ковкий перлитный чугун

Перлитные ковкие чугуны
КЧ50-5, КЧ 55-4 обладают
высокой прочностью,
умеренной пластичностью,
и хорошими антифрикционными свойствами.
Из перлитного ковкого
чугуна изготавливают
вилки карданных валов,
звенья, ролики цепей
конвейера, втулки, муфты,
тормозные колодки.

30. График отжига: 1- на ковкий ферритный чугун (среда нейтральная) 2- на ковкий перлитный чугун(среда кислая)

Отжиг на перлитный чугун
(2) проводят в
окислительной среде.
Отливки из белого чугуна
нагревают до температуры
10000С и выдерживают в
течение 100 часов.
В этом случае
увеличивается
продолжительность первой
стадии графитизации, после
которой производят
непрерывное охлаждение
отливок до температуры
200С. Структура состоит из
перлита и графита.

31. Перлитный ковкий чугун

Перлитные ковкие
чугуны КЧ50-5, КЧ 55-4
обладают высокой
прочностью, умеренной
пластичностью, и
хорошими
антифрикционными
свойствами.
Из перлитного ковкого
чугуна изготавливают
вилки карданных
валов, звенья, ролики
цепей конвейера,
втулки, муфты.

32. Контрольные вопросы

1. Что такое чугун?
2. Какие элементы входят в состав чугуна и как они влияют на
его свойства?
3. Укажите литейные свойства чугуна?
4. Что влияет на процесс графитизации чугуна?
5. Что такое белый чугун, его структуры, свойства?
6. Что такое серый чугун?
7. Структуры серых чугунов, применение и маркировка?
8. Как получают высокопрочный чугун?
9. Структуры высокопрочных чугунов, маркировка,
применение?
10. Как получают ковкий чугун?
11.Структуры ковких чугунов, маркировка и применение?
12. Чем отличаются серые, высокопрочные и ковкие чугуны?