22 Высокопрочные чугуны. Структура, свойства, маркировка, область применения.

Высокопрочный чугун имеет металлическую основу и шаровидные включения графита. Из него изготовляют отливки со стенками большой толщины и высокой прочности (коленчатые валы, зубчатые колеса, детали турбин). Высокопрочный чугун получают модифицированием жидкого серого чугуна магнием. В результате модифицирования в чугуне образуется графит шаровидной формы. В отличие от обычного серого чугуна этот чугун обладает повышенной пластичностью и большей прочностью. Плохая свариваемость. Высокопрочный чугун, по сравнению с обыкновенным серым, обладает меньшей склонностью к отбелу.

Пример условного обозначения высокопрочного чугуна по ГОСТ 7293-85: ВЧ 60.

Буквы «ВЧ» обозначают высокопрочный чугун, первые две цифры – значение временного сопротивления при растяжении σ_в, МПа·10^-1.

23 Ковкие чугуны. Структура, свойства, маркировка, область применения.

Ковкий чугун получают путем длительного нагрева при высоких температурах (950-1000 °С) (отжигом) отливок из белого чугуна. При отжиге образуется графит, имеющий компактную хлопьевидную форму. При такой форме графита, отливки перестают быть хрупкими, приобретают способность выдерживать ударные нагрузки (свободный углерод в них имеет форму, промежуточную между пластинчатой и шаровидной – хлопьевидную).

Марки ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79 обозначаются буквами КЧ» (ковкий чугун) и двумя числами через тире, первое число – значение временного сопротивления при растяжении σ_в, МПа·10^-1, второе число – минимальное относительное удлинение δ, %.

Название «ковкий чугун» условно и указывает лишь на то, что этот материал по сравнению с серым чугуном является пластичным. В действительности же ковкий чугун никогда ковке не подвергают, из него, так же как из серого чугуна, изготовляют лишь фасонные отливки для машиностроения. Ковкий чугун по механическим свойствам занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью. Детали, изготовленные из такого чугуна, хорошо работают в среде влажного воздуха, поточных газов и воды. В зависимости от способа производства ковкого чугуна его подразделяют на группы: ферритный и перлитный.

Ферритный ковкий чугун получают при отжиге отливок из белого чугуна в нейтральной среде. Такой чугун имеет бархатный черный излом и состоит из феррита и графита отжига. Из ферритного ковкого чугуна с повышенной пластичностью изготовляют ответственные детали для автомобилей и сельскохозяйственных машин, для этих целей используют марки КЧ 37-12; КЧ 35-10. Для малоответственных деталей (гайки, фланцы и др.) применяют КЧ 30-6; КЧ 33-8.

Перлитный ковкий чугун получают после отжига белого чугуна в окислительной атмосфере. Вследствие обезуглероживания в процессе отжига отливок получают чугун с меньшей вязкостью. Этот чугун находит ограниченное применение в машиностроении. Из него изготовляют карданные валы, звенья цепей конвейера, муфты и др.

24 Классификация и маркировка стали.

Стали классифицируются по:

- по положению на ДС (доэвтектоидные, эвтектоидные; заэвтектоидные);

- по структуре (Ф+П, П, П+Ц_II, Ау);

- химическому составу (углеродистые – постоянные примеси, легированные – другие или постоянные в большей концетрации);

По химическому составу сталь подразделяют на углеродистую и легированную.

Углеродистые стали разделяют по содержанию углерода на:

• - малоуглеродистые: менее 0,3 % углерода;

• - среднеуглеродистые: 0,3-0,7 % углерода;

• - высокоуглеродистые: более 0,7 % углерода.

Легированные стали разделяют по общему содержанию легирующих элементов на:

• - низколегированные: менее 2,5 %;

• - среднелегированные: 2,5-10,0 %;

• - высокоуглеродистые: более 10,0%.

- по степени раскисления и характеру затвердевания (кипящая – CO, спокойная – CO испаряется, полуспокойная);

Кипящие стали содержат минимальное количество кремния (не более 0,07 %), дешевы, хорошо поддаются холодной листовой штамповке, но по сравнению со спокойными имеют высокий порог хладноломкости, и их нельзя использовать для изготовления ответственных конструкций в условиях Сибири и Севера. Порог хладноломкости – отрицательная температура, при которой металл переходит в хрупкое состояние.

- качеству (содержанию вредных примесей);

Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Основными показателями для их разделения служат нормы содержания вредных примесей – серы S и фосфора P.

В зависимости от их содержания стали разделяют по качеству на:

- стали обыкновенного качества (рядовые): до 0,06% S, до 0,07% P;

- качественные стали: до 0,04% S, до 0,035% P;

- высококачественные стали: до 0,025% S, до 0,025% P;

- особо высококачественные стали: до 0,015% S, до 0,025% P.

- по назначению.

По назначению углеродистые стали делятся на конструкционные и инструментальные.

Стали, из которых изготовляют детали и узлы машин и механизмов, называются конструкционными. Они должны обладать высокой конструктивной прочностью (определен­ным комплексом механических свойств), иметь хорошие технологические свойства. Обычно они содержат не более 0,6-0,7 % углерода и имеют ферритно-перлитную структуру, т. е. являются сталями доэвтектоидными.

Инструментальные стали идут на изготовление режущего и контрольно-измерительного инструмента. Они содержат не менее 0,7 % углерода, должны обладать высокой твердостью, прочностью и износостойкостью, предназначены для изготовления инструментов. Это стали эвтектоидные и заэвтектоидные, их структура – перлит или перлит и цементит вторичный.

Углеродистые инструментальные стали У8, У10, У11,У12, У13 вследствие малой устойчивости переохлажденного аустенита имеют небольшую прокаливаемость, и поэтому эти стали применяют для инструментов небольших размеров.

Стали У10, У11, У12, У13 применяют для режущего инструмента (фрезы, зенкеры, сверла, шабера, напильники и т. д.). Для деревообрабатывающего инструмента применяют стали У7 и У8.