Получение и исследование физико-химических, химических и механических свойств сплава СЧ 15
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Одесский национальный политехнический университет
Кафедра ТУЛП
Курсовая работа
по дисциплине:
«Литейные сплавы и плавка»
на тему:
«Получение и исследование
физико-химических, химических и
Одесса 2011
СОДЕРЖАНИЕ:
ЗАДАНИЕ……………………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………
РАЗДЕЛ 1.ПЛАВКА ЧУГУНА В ВАНРАНКАХ……………………………….8
1.1.Устройство вагранки………………………………………………………8
1.2.Ваграночный комплекс……………………………………………………9
РАЗДЕЛ 2.МАТЕРИАЛЫ ВАГРАНОЧНОЙ ПЛАВКИ………………………12
2.1.Серый чугун.Свойства серого чугуна.Маркировка серых чугунов….13
2.2.Диаграмма состояния железо – графит………………………………...16
2.3.Общая характеристика СЧ 15…………………………………………..22
РАЗДЕЛ 3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПЛАВКИ……………………24
3.1.Основы ваграночной плавки…………………………………………….25
3.2.Контроль за ходом плавки и качеством выплавляемого чугуна……...27
3.3.Комплексная
механизация и автоматизация
ваграночного процесса
плавки………………………………………………………………
РАЗДЕЛ 4.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ВАГРАНОК И ПРОЦЕССОВ ПЛАВКИ ЧУГУНА……………………………………………..32
РАЗДЕЛ 5.ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ВАГРАНОЧНОГО ПРОЦЕССА………...35
РАЗДЕЛ 6. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ СПЛАВА СЧ 15……………..36
6.1.Свариваемость металлов……………………………………………….36
6.2.Обрабатываемость резанием…………………………………………...38
6.3.Испытания технологических свойств………………………………….39
6.4.Обрабатываемость давлением металлов………………………………41
6.5.Химические и технологические свойства металлов………………….42
6.6.Удельное
электрическое сопротивление и тепловые
свойства материалов……………………………………………………
6.7. Физические свойства металлов………………………………………..46
6.8. Методика исследования жаропрочности сплава……………………..49
6.9. Методика исследования жаростойкости сплава……………………...50
6.10. Методика исследования на жидкотекучесть………………………..52
6.11. Определение хладноломкости и трещиностойкости материала…...55
6.12. Определение ударной вязкости материала………………………….56
6.13. Испытания на ползучесть материала………………………………..57
6.14. Испытания на усталость металла……………………………………59
6.15. Определение твёрдости методами Роквелла, Виккерса и Шора…..60
6.16. Определение твердости методом Бринелля…………………………61
6.17. Механические свойства материалов и методы их определения…...63
6.18. Микроскопический анализ металла…………………………………65
6.19. Методы изучения структуры металла……………………………….66
РАЗДЕЛ 7.ОРГАНИЗАЦИЯ И ОХРАНА ТРУДА…………………………….69
7.1. Организация труда на складе шихтовых материалов……………….69
7.2.Техника безопасности в электросталеплавильном производстве…...70
7.3. Организация производства и требования техники безопасности….70
7.4.Охрана окружающей среды…………………………………………….71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………….74
ЗАДАНИЕ: получение и исследование физико-химических, химических и механических свойств сплава СЧ 15
ВВЕДЕНИЕ
В 1962 г. по переплавке металла
в вагранках наша страна вышла
на первое место в мире. Решением
исторического XXII съезда КПСС намечено
дальнейшее развитие отечественного машиностроения,
а также других отраслей промышленности.
В связи с этим выпуск чугунных
отливок и количество переплавленного
металла в вагранках с каждым годом будет
увеличиваться. Одновременно с повышением
производительности вагранок и ростом
выпуска чугунных отливок должно быть
улучшено качество последних, а также
уменьшен вес литых деталей без снижения
их прочности и эксплуатационных свойств.
Помимо применения вагранок в чугунолитейных
цехах получат также распространение
вагранки, предназначенные для выпуска
жидкого полупродукта, используемого
при выплавке стали в мартеновских и электросталеплавильных
печах, работающих скрап процессом, и в
конвертерах с применением кислорода.
До последних лет вагранку рассматривали
в основном как теплотехнический агрегат,
не учитывая в должной мере протекающих
в ней сложных металлургических процессов.
Производительность вагранок использовалась
неполностью, а качество получаемого чугуна
порой не только не улучшалось, а ухудшалось.
Чугун содержал большое количество серы,
окислов и газов.
Создание условий для активизации металлургических
процессов ваграночной плавки и правильное
управление ими — одна из важнейших задач,
обеспечивающая повышение производительности
вагранок и получение качественного чугуна.
Практика эксплуатации вагранок подтвердила,
что интенсификация протекающих в них
металлургических процессов в основном
определяется конструкцией плавильного
агрегата, применяемыми исходным шихтовыми
материалами, воздушным и тепловым режимами
вагранки и свойствами образующегося
шлака. Разработанные и проверенные за
последние годы в производственных условиях
мероприятия по усовершенствованию конструкций
вагранок, повышению тепловых режимов
в них, более правильному выбору исходных
шихтовых материалов, питанию оптимальным
количеством воздуха, подбору соответствующих
составов шлаков и применению прогрессивных
методов ведения плавки позволяют более
полно использовать металлургические
возможности ваграночного процесса. К
таким мероприятиям относятся:
1. Оборудование вагранок водяным
охлаждением. При водяном
2. Рациональное использование шихтовых
металлических материалов. В качестве
исходных ваграночных шихтовых металлических
материалов, помимо доменного литейного
чугуна, используют также передельные
чугуны различных марок (наряду с чугунным
и стальным ломом, возвратом собственного
производства) и стружку. Получаемый металл
из вагранки на основе перечисленных компонентов
шихты всегда отличается высоким качеством
благодаря замене высококремнистых доменных
литейный чугунов низкокремнистыми и
передельными.
3. Создание повышенного теплового режима
в вагранках. Получение из вагранки перегретого
чугуна (1430—1470° С) способствует резкому
сокращению литейного брака и повышению
качества металла благодаря более полному
растворению содержащихся в нем твердых
фаз, большей раскисленное и меньшему
насыщению серой. Кроме того, снижается
окисление кремний, марганца и железа
в чугуне.
При обычном незначительном перегреве
чугуна (до 1380— 1400° С) окисление содержащегося
в шихте кремния составляет в среднем
15%, а иногда повышается дб 30% и более, а
марганца 20—25%. Таким образом, большое
«количество окислов кремния и марганца
переводится в шлак в виде безвозвратных
потерь.
Помимо этих потерь, у чугуна, насыщенного
окислами, снижаются технологические
и механические свойства.
4. Управление шлаковым режимом ваграночного
процесса. С введением водяного охлаждения
в вагранках материал футеровки печи в
меньшей степени участвует в шлакообразовании,
поэтому характер шлаков в основном определяется
составом применяемых флюсов.
В зависимости от количества и химического
состава вводимого флюса могут быть получены
кислые или основные шлаки. Основные шлаки
целесообразно применять при выплавке
серого чугуна, поскольку они позволяют
существенно снизить содержание серы
в металле. Такой чугун обладает повышенными
технологическими и механическими свойствами
по сравнению с обычным чугуном. При обработке
малосернистого металла модификаторами
вне вагранки с целью получения высокопрочного
чугуна сокращается их расход и во многом
упрощается технологический процесс модифицирования.
Основные шлаки позволяют получать высокопрочный
или белый (ковкий) чугун непосредственно
из вагранки путем обработки металла модификаторами
в горне или копильнике вагранки.
Ваграночный малосернистый металл может
быть также успешно использован в качестве
полупродукта при плавке стали в сталеплавильных
печах.
РАЗДЕЛ 1.ПЛАВКА ЧУГУНА В ВАНРАНКАХ
Несмотря на создание в настоящее время ряда новых плавильных агрегатов, основное количество чугуна для отливок выплавляется в вагранках.
1.1.Устройство вагранки
Вагранка (рис.1.1.) представляет собой шахтную печь, диаметр которой колеблется в пределах 700— 2300 мм, а производительность 4— 50 т/ч. По конструктивным особенностям вагранки делят на два типа: с копильником и без него. Первые применяют при производстве крупных отливок, когда необходимо накопить большое количество расплава, а вторые — при получении мелких и средних отливок с небольшой толщиной стенок, когда требуется расплав, обладающий более высокой жидкотекучестью.
Рис.1.1.Схема устройства вагранки
открытого типа с копильником:
1-летка,2-дверцы днища,3-горн, 4-колонны,
5-подовая плита,6 –лещадь,7-окна,8-фурмы,9
-кирпичная кладка,10-кожух,11-чугунные кирпичи,12-загрузочное
окно,13-искроуловитель,14-
Кожух вагранки 10 изготовляют из листовой
стали в виде цилиндра, внутренняя поверхность
которого выкладывается огнеупорным кирпичом
9. Между кожухом и огнеупорным
кирпичом оставляется зазор размером 20—50 мм, который засыпается
кварцевым песком. Кожух вагранки устанавливается
на массивную стальную подовую плиту 5,
имеющую посредине отверстие (равное внутреннему
диаметру футеровки), которое закрывается
дверцами 2, снабженными запорным устройством.
В свою очередь, подовая плита опирается
на четыре колонны 4, установленные на
бетонный фундамент.
Дно 6 вагранки, называемое лещадью,
набивается слоем формовочной смеси. В
нижней части вагранки у лещади предусмотрено
отверстие — летка 1 для выпуска чугунного
расплава в копильник 13, а затем через
летку 19 и желоб 20 в разливочный ковш. Для
выпуска шлака в копильнике предусмотрена
шлаковая летка. Для введения необходимого
для горения топлива воздуха в шахте вагранки
предусмотрены окна 7 и специальные трубы S, называемые фурмами;
в них воздух поступает из фурменной коробки,
соединенной с вентилятором. Чтобы обеспечить
равномерность распределения воздуха,
он вводится в плавильную зону двумя рядами
фурм, располагаемых в шахматном порядке.
Завалка исходных материалов
в вагранку производится с колошниковой
площадки через загрузочное окно 12 бадьей
15. Отходящие при плавке газы удаляются
через верхнюю часть шахты 14, после чего
направляются в искроуловитель 13. Для
предохранения футеровки печи от ударов
кусками загружаемой шихты верхнюю часть
шахты вагранки выкладывают пустотелыми
чугунными кирпичами 11.
По виду используемого при плавке
топлива вагранки подразделяют на коксовые,
коксогазовые и газовые. В связи с необходимостью
защиты окружающей среды вагранки с открытыми
искроуловителями (см. рис.1.1) заменяют
на вагранки закрытого типа (рис.1.2).
Рис.1.2.Схема устройства вагранки
закрытого типа без копильника:
1 — узел герметизации загрузки
шихты, 2 — узел отбора ваграночных газов,
3 — водоохлаждаемая шахта, 4 — фурменные
трубы. 5 — сифонный шлакоотделитель, 6
— опорная часть, 7 — фурма
Нормы производительности вагранки представлены в табл.1.1.
Табл.1.1.
|
Внутренний диаметр шахты вагранки, мм |
Средняя производительность вагранки , т/ч | |
с подогревом дутья до 400-500 °C |
без подогрева дутья | |
|
1300 |
12 |
9 |
1.2.Ваграночный комплекс
Современные литейные
цехи характерны использованием коксогазовых
вагранок закрытого типа, которые снабжаются
системами очистки
ваграночных газов от пыли и подогрева
дутья, устройствами для механизации и
автоматизации операций по дозированию,
набору и загрузке в вагранку шихты, выдачи
из нее расплава, а также уборке отходов
и грануляции шлака (рис.1.3). Подогрев дутья
до 400—600°С за счет теплоты, выделяющейся
при дожигании ваграночных газов и сжигания
природного газа, позволяет получить из
вагранки расплав чугуна с температурой
до 1550°С, а оборудование плавильного пояса
и фурм системой водяного охлаждения —
продлить цикл плавки без выбивки и текущего
ремонта до нескольких недель. Автоматизация
управления процессом плавки позволяет
стабилизировать температуру и химический
состав выплавляемого чугуна, что является
залогом высокого качества производимых
в цехах отливок.
Рис.1.3.Технологическая схема
устройства ваграночного комплекса:
1 — вагранка закрытого типа, 2 — система
очистки ваграночных газов, 3 — система
дожигания к использования теплоты ваграночных
газов, 4 — системы подачи и подогрева
дутья, 5 — системы дозирования, набора
и загрузки в вагранку шихтовых материалов,
6 — миксер. 7 — устройства для грануляции
шлака, уборки отходов, 8 — пульт управления
РАЗДЕЛ 2.МАТЕРИАЛЫ ВАГРАНОЧНОЙ ПЛАВКИ
К ним относят огнеупоры, металлургическую
шихту, флюсы и топливо.
Огнеупоры —
обладающие высокой температурой плавления
материалы и изделия, применяемые для
оформления рабочего пространства (шахты)
вагранки, благодаря которым обеспечивается
процесс плавки в условиях высоких (свыше
1580°С) температур. В качестве огнеупоров
для футеровки горна, плавильного пояса
и фурменной зоны чаще всего применяют
шамотный кирпич марок ШАВ и ШБВ, поставляемый
литейным цехам по ГОСТ 3272—71. Для заделки
швов кирпичной кладки используют массу,
состоящую из кварцевого песка (80—85%),
огнеупорной глины (20—15%), крошки шамота
и воды.
Металлургическая
шихта — строго подобранный набор исходных
металлических материалов, обеспечивающих
требуемый (заданный) химический состав
получаемого чугуна. В состав ваграночной
шихты могут входить выплавляемые в доменных
печах чушковые чугуны (литейные и передельные),
чугунный и стальной лом, возврат собственного
производства (литники, сплески, брак отливок),
а также различные присадки (ферросилиций,
ферромарганец и др.). При получении высококачественных
чугунов в шихту вводят специальные легированные
(содержащие хром, никель) чугуны.
Флюсы — неметаллические шихтовые материалы,
которые вводят в вагранку для понижения
температуры плавления неметаллических
включений и перевода в шлак золы топлива,
кварцевого песка, а также вредных (серы
и фосфора) и посторонних примесей. В качестве
флюса в ваграночной плавке наиболее широко
применяют известняк (содержащий не менее
97% СаСО3), расход которого составляет 2,5—4,0%
от массы расплавляемой шихты, реже плавиковый
шпат и др.
Топливо. Наиболее распространенным видом топлива
для ваграночной плавки является кокс,
при горении которого выделяется теплота,
обеспечивающая плавление исходных шихтовых
материалов и образующегося шлака, понижение
его вязкости, с тем чтобы наиболее полно
протекали металлургические процессы
между расплавом чугуна и шлаком. Расход
кокса в вагранках составляет 10—12% от
массы расплавляемой шихты.
Перед использованием шихтовые материалы подвергают обработке: металлические (чушковые чугуны, лом и отходы собственного производства) измельчают и разрезают на более мелкие части специальным оборудованием (чушколомами, аллигаторными ножницами, копрами и др.), а крупные куски флюсов — в щековых дробилках и в шаровых мельницах. Для интенсификации горения кокса его перед использованием просеивают на специальных ситах — грохотах для отсеивания мелочи.
2.1.Серый чугун. Свойства серого чугуна. Маркировка серых чугунов
Чугуном называется сплав железа, углерода (более 2%) и других элементов (кремния, марганца, фосфора, серы и др.).
В чугуне углерод может находиться
в химически связанном
Серый чугун является самым дешевым из литейных сплавов. Его механические свойства зависят от величины зерна металла, от размеров и характера распределения включений графита, а также от соотношения между общим, связанным и свободным углеродом (графитом). В обычном сером чугуне графит кристаллизуется в виде пластинок, которые расчленяют основную металлическую массу и действуют как внутренние трещины. По этой причине серый чугун с пластинчатым графитом обладает низкой прочностью и малой пластичностью (до 0,3%). Однако наличие графита в чугуне придает ему меньшую чувствительность к внешним надрезам. Вследствие этого конструкционную прочность чугунной отливки незначительно снижает наличие острых углов, резких переходов, неметаллических включений, небольших газовых раковин и пор.
Серый чугун обладает способностью рассеивать вибрационные колебания при переменных нагрузках. Это свойство называют циклической вязкостью. Благодаря высокой демпфирующей способности серый чугун является хорошим конструкционным материалом, которым во многих случаях можно заменить более дорогостоящую сталь, например при изготовлении коленчатых валов. Серый чугун имеет хорошие литейные свойства. Кроме того, отдельные марки серого чугуна обладают достаточно высокой прочностью и износостойкостью. Все это обусловливает широкое применение серого чугуна для изготовления разнообразных машиностроительных деталей.
Те или иные свойства отливки или отдельных ее частей зависят от структуры чугуна.
Микроструктура чугуна. Чугунные отливки
могут иметь следующие
По микроструктуре чугуны подразделяют на белый (рис.2.1, I), в котором имеется ледебуритный цементит и перлит; серый перлитный чугун с перлитом и графитом (рис.2.1, III); серый ферритный чугун с ферритом и графитом (рис.2.1, V). Кроме основных видов чугуна, применяют чугуны с промежуточными микроструктурами: половинчатый, в котором содержится перлит, ледебурит и графит (рис.2.1, II); перлитно-ферритный с ферритом, перлитом и графитом (рис.2.1, IV).
Рис.2.1.Схемы микроструктур
В обычном сером чугуне графит имеет пластинчатое строение (рис.2.1, V), а в высокопрочном чугуне – шаровидную форму (рис.2.1, IV).
Механические свойства чугуна обусловлены его микроструктурой. По общесоюзному стандарту имеется 11 марок серого чугуна: СЧ 00, СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36, СЧ 21-40, СЧ 24-44, СЧ 28-48, СЧ 32-52, СЧ 36-56, СЧ 40-60, СЧ 44-64 (буквы СЧ означают серый чугун, первое число – минимальный предел прочности при растяжении, второе число – минимальный предел прочности при изгибе).
Чугуны СЧ 00 и СЧ 12-28 имеют ферритную структуру; начиная с СЧ 24-44 до СЧ 44-64 – перлитную структуру, а остальные – ферритно-перлитную структуру.
На образование той или иной микроструктуры оказывает влияние химический состав чугуна и скорость охлаждения отливки.
В сером чугуне обычно содержится 2,9-3,6% С; 1,5-3,5% Si; 0,4 – 1% Mn; 0,2-0,6% Р; 0,03-0,12% S; в легированном чугуне содержатся и другие элементы. Углерод и кремний способствуют выделению графита; хром, сера и частично марганец – образованию цементита.
Скорость охлаждения отливки влияет на образование той или иной структуры чугуна. С увеличением скорости охлаждения отливки повышается содержание в чугуне цементита; с уменьшением скорости охлаждения отливки увеличивается содержание в чугуне графита (Fe3С = 3Fe + С).
Поэтому отливки со стенками разной толщины и с различной скоростью охлаждения при одном и том же химическом составе имеют разную микроструктуру, а следовательно, и механическую прочность. В зонах отливки, где металл охлаждается с большей скоростью, например, около поверхности, образуется более мелкое зерно и выделяется более мелкий графит, а, следовательно, они имеют более высокие механические свойства, а в средней зоне, охлаждаемой с меньшей скоростью, образуется более крупное зерно.
Риc. 2.2. График совместного влияния суммы углерода и кремния и толщины стенки отливки на микроструктуру чугуна
Совместное влияние углерода, кремния и скорости охлаждения на структуру чугуна видно из диаграммы, показанной на рис.5. На диаграмме по оси ординат дано содержание в чугуне суммы углерода и кремния, а на оси абсцисс толщина стенок отливки, характеризующая скорость охлаждения.
Диаграмма сплошными линиями делится на пять зон: I – белый чугун; II – половинчатый чугун; III – серый чугун со структурой перлит + графит; IV – серый со структурой перлит + + феррит + графит; V – серый со структурой феррит + графит.
Эта диаграмма имеет большое практическое применение. Она показывает, что в отливках со стенками различной толщины, например в клинообразной отливке, образуются различные микроструктуры чугуна (в тонкой части может образоваться белый чугун, а в толстостенной части – ферритный чугун), а, следовательно, отливка характеризуется различными механическими свойствами.
На механические свойства чугуна также оказывает влияние строение графита. Минимальную прочность имеет чугун с пластинчатым строением графита, максимальную – с шаровидным. Для повышения качества отливку иногда подвергают термической обработке: отжигу для удаления отбеленного слоя (структуры белого чугуна), отпуску для снятия внутренних напряжений. Повышение прочности серого чугуна возможно легированием и модифицированием.
2.2.Диаграмма состояния железо – углерод.
В результате превращения углерод может не только химически взаимодействовать с железом, но и выделяться в элементарном состоянии в форме графита. Жидкая фаза, аустенит и феррит могут находиться в равновесии и с графитом.
Диаграмма состояния железо – графит показана штриховыми линиями на рис.2.3. Линии диаграммы находятся выше линий диаграммы железо – цементит. Температуры эвтектического и эвтектоидного преврашений,соответственно, 1153oС и 738oС. Точки C, E, S – сдвинуты влево, и находятся при концентрации углерода 4,24, 2,11 и 0,7 %, соответственно.
Рис.2.3. Диаграмма состояния железо – углерод: сплошные линии – цементитная система; пунктирные – графитная
При высоких температурах цементит разлагается с выделением графита, поэтому диаграмма состояния железо – цементит является метастабильной, а диаграмма железо – графит – стабильной. Процесс образования графита в сплавах железа с углеродом называется графитизацией.
Процесс графитизации.
Графит – это
полиморфная модификация
С другой стороны, при нагреве цементит разлагается на железо и углерод. Следовательно, графит является более стабильной фазой, чем цементит.
Возможны два пути образования графита в чугуне.
- При благоприятных условиях (наличие в жидкой фазе готовых центров кристаллизации графита и очень медленное охлаждение) происходит непосредственное образование графита из жидкой фазы.
- При разложении ранее образовавшегося цементита. При температурах выше 738oС цементит разлагается на смесь аустенита и графита по схеме
При температурах ниже 738oС разложение цементита осуществляется по схеме:
При малых скоростях охлаждение степень разложения цементита больше.
Графитизацию из жидкой фазы, а также от распада цементита первичного и цементита, входящего в состав эвтектики, называют первичной стадией графитизации.
Выделение вторичного графита из аустенита называют промежуточной стадией графитизации.
Образование эвтектоидного графита, а также графита, образовавшегося в результате цементита, входящего в состав перлита, называют вторичной стадией графитизации.
Структура чугунов зависит от степени графитизации, т.е. от того, сколько углерода находится в связанном состоянии.
Рис.2.4. Схема образования структур при графитизации
Выдержка при температуре больше 738oС приводит к графитизации избыточного нерастворившегося цементита. Если процесс завершить полностью, то при высокой температуре структура будет состоять из аустенита и графита, а после охлаждения – из перлита и графита.
При незавершенности процесса первичной графитизации, выше температуры 738oС структура состоит из аустенита, графита и цементита, а ниже этой температуры – из перлита, графита и цементита.
При переходе через критическую точку превращения аустенита в перлит, и выдержке при температуре ниже критической приведет к распаду цементита, входящего в состав перлита (вторичная графитизация). Если процесс завершен полностью то структура состоит из феррита и графита, при незавершенности процесса – из перлита, феррита и графита.
Строение, свойства, классификация и маркировка серых чугунов.
Из рассмотрения структур чугунов можно заключить, что их металлическая основа похожа на структуру эвтектоидной или доэвтектоидной стали или технического железа. Отличаются от стали только наличием графитовых включений, определяющих специальные свойства чугунов.
В зависимости от формы графита и условий его образования различают следующие группы чугунов: серый – с пластинчатым графитом; высокопрочный – с шаровидным графитом; ковкий – с хлопьевидным графитом.
Схемы микроструктур чугуна в зависимости от металлической основы и формы графитовых включений представлены на рис.2.5.
Рис.2.5. Схемы микроструктур чугуна в зависимости от металлической основы и формы графитовых включений
Наиболее широкое распространение получили чугуны с содержанием углерода 2,4…3,8%. Чем выше содержание углерода, тем больше образуется графита и тем ниже его механические свойства, следовательно, количество углерода не должно превышать 3,8 %. В то же время для обеспечения высоких литейных свойств (хорошей жидкотекучести) углерода должно быть не менее 2,4 %.
Влияние состава чугуна на процесс графитизации.
Углерод и кремний способствуют графитизации, марганец затрудняет графитизацию и способствует отбеливанию чугуна. Сера способствует отбеливанию чугуна и ухудшает литейные свойства, ее содержание ограничено – 0,08…0,12 %. Фосфор на процесс графитизации не влияет, но улучшает жидкотекучесть, Фосфор является в чугунах полезной примесью, его содержание – 0,3…0,8 %.
Влияние графита на механические свойства отливок.
Графитовые включения можно рассматривать как соответствующей формы пустоты в структуре чугуна. Около таких дефектов при нагружении концентрируются напряжения, значение которых тем больше, чем острее дефект. Отсюда следует, что графитовые включения пластинчатой формы в максимальной мере разупрочняют металл. Более благоприятна хлопьевидная форма, а оптимальной является шаровидная форма графита. Пластичность зависит от формы таким же образом. Относительное удлинение ( ) дпя серых чугунов составляет 0,5 %, для ковких – до 10 %, для высокопрочных – до 15%.
Наличие графита наиболее резко
снижает сопротивление при
Положительные стороны наличия графита:
- графит улучшает обрабатываемость резанием, так как образуется ломкая стружка;
- чугун имеет лучшие антифрикционные свойства, по сравнению со сталью, так как наличие графита обеспечивает дополнительную смазку поверхностей трения;
- из-за микропустот, заполненных графитом, чугун хорошо гасит вибрации и имеет повышенную циклическую вязкость;
- детали из чугуна не чувствительны к внешним концентраторам напряжений (выточки, отверстия, переходы в сечениях);
- чугун значительно дешевле стали;
- производство изделий из чугуна литьем дешевле изготовления изделий из стальных заготовок обработкой резанием, а также литьем и обработкой давлением с последующей механической обработкой.
