Выбор материала для изготовления вкладышей подшипников с толщиной 15-20 мм

Федеральное агентство  по образованию

Кузбасская  государственная педагогическая академия

Кафедра МОПиМПОТД

Курсовая работа

Выбор материала для изготовления вкладышей подшипников с толщиной 15-20 мм

г. Новокузнецк, 2010

Содержание

Введение

Первые сведения о чугуне относятся к 6 веку до нашей эры. В Китае из высокофосфористых железных руд получали чугун, содержащий до 7% Р, с низкой температурой плавления, из которого отливали различные изделия. Чугун был известен и античным металлургам 4-5 веков до нашей эры. Производство чугуна в Западной Европе началось в 14 веке с появлением первых доменных печей для выплавки чугуна из руд. Полученный чугун использовали или для передела в сталь в кричном горне, или для изготовления различных строительных деталей и оружия (пушки, ядра, колонны и др.). В России производство чугуна началось в 16 веке; в дальнейшем оно непрерывно расширялось, и при Петре I Россия по выпуску чугуна превзошла все страны, но через столетие вновь отстала от западно-европейских стран. Появление во второй половине 18 века вагранок позволило литейным цехам отделиться от доменных, т. е. положило начало независимому существованию чугунолитейного производства . В начале 19 века возникает производство ковкого чугуна. Во второй четверти 20 века начинают применять легирование чугуна, что дало возможность существенно повысить его свойства и получать специальный чугун (износостойкие, коррозионностойкие, жаростойкие и т.д.).

Чугун как материал для производства художественных отливок  использовался ещё средневековыми мастерами. Например, в 10 веке нашей эры в Китае из чугуна было отлито уникальное изваяние льва весом более 100 тонн. С конца 15 века в Германии, а затем и в других странах Европы художественное литьё из чугуна получило особенно широкое распространение -парковая скульптура, надгробия, решётки, ограды, садовая мебель и пр. В России художественное литье появилось в конце 17 века, и, в первую очередь, благодаря мастерам Каслинского завода.

Во второй половине 19- начале 20 веков более массивное, чем бронзовое, но и более дешёвое чугунное литьё со свойственной ему выразительностью тяжёлой массы материала и глухого тона применяется почти так же широко, как и бронзовое. С конца 18 века чугунное литье находит самое широкое разнообразное применение в архитектуре. Особенно характерно использование чугунных конструкций для зодчества 19 века, справедливо называемым «веком Чугуна».

Глава I. Чугуны

1.1 Общие сведения о чугуне

Чугун — сплав Fe (основа) с С (обычно 2...4 %), содержащий постоянные примеси (Si, Mn, S, Р), а иногда и легирующие элементы (Cr, Ni, V. Аl и др.); как правило, хрупок.

Углерод в чугуне может находиться в виде цементита, графита или одновременно в виде цементита и графита. Образование  стабильной фазы - графита в чугуне может происходить в результате непосредственного выделения его из жидкого (твердого) раствора или вследствие распада предварительно образовавшегося цементита (при замедленном охлаждении расплавленного чугуна цементит может подвергнуться разложению РезС —> Fe + ЗС с образованием феррита и графита). Процесс образования в чугуне (стали) графита называют графитизацией.

Графит повышает износостойкость и антифрикционные  свойства чугуна вследствие собственного смазочного действия и повышения  прочности пленки смазочного материала. Чугуны с графитом, как мягкой и хрупкой составляющей, хорошо обрабатываются резанием (с образованием ломкой стружки) и обеспечивают более чистую поверхность, чем стали (кроме автоматных сталей).

Присутствие эвтектики  в структуре чугунов обусловливает  его использование исключительно в качестве литейного сплава. Высокие литейные свойства при небольшой стоимости обеспечили широкое применение чугунов в промышленности.

Механические  свойства чугуна обусловлены, главным  образом, количеством и структурными особенностями графитной составляющей. Влияние графитных включений на механические свойства чугуна можно оценить количественно (ГОСТ 3443—87). Чем меньше графитных включений, чем они мельче и больше степень их изолированности, тем выше прочность чугуна при одной и той же металлической основе. Наиболее высокую прочность обеспечивает шаровидная форма графитной составляющей, а для хлопьевидной составляющей характерны высокие пластические свойства. Чугун с пластинчатым графитом можно рассматривать как сталь, в который графит играет роль надрезов, ослабляющих металлическую основу.

Применяемые для  отливок чугуны имеют в среднем  состав: С — 2...40o,Si—1.5...40o,Mn—0,6...1.250o,P—0,l...l,20o,S<0,060o.

Углерод определяет количество графита в чугуне: чем  выше его содержание, тем больше образуется графита и тем ниже механические свойства. В то же время для обеспечения высоких литейных свойств (хорошей жидкотекучести) должно быть не меньше 2,4 % С.

Кремний оказывает  большое влияние на структуру  и свойства чугунов, так как величина температурного интервала, в котором в равновесии с жидким сплавом находятся аустенит и графит, зависит от его содержания. Чем больше содержание кремния, тем шире эвтектический интервал температур. Таким образом, кремний способствует процессу графитизации, действуя в том же направлении, что и замедление скорости охлаждения. Изменяя, с одной стороны, содержание в чугуне углерода и кремния, а с другой — скорость охлаждения, можно получить различную структуру металлической основы чугуна.

Сера и марганец являются вредными технологическими примесями, содержание которых в чугунах ограничивают. Сера ухудшает механические и литейные свойства. И сера, и марганец препятствуют графитизации.

Фосфор не влияет на графитизацию, а при повышенном (до 0,4...0,5 °) содержании повышает износостойкость чугунов, так как образуются твердые включения фосфоидной эвтектики.

Самым распространенным видом термообработки чугунов является отжиг отливок при 430...600 °С для  уменьшения литейных напряжений, которые  могут вызвать даже коробление фасонных изделий. Нормализация чугуна проводится для аустенизации ферритной и ферритно-перлитной матриц и последующего перлитного превращения, что обеспечивает упрочнение. Закалку чугуна на мартенсит с нагревом до 850...930 °С и охлаждением в воде и масле применяют для повышения прочности и износостойкости.

После закалки  проводят низкий отпуск (200 °С) для уменьшения закалочных напряжений или высокий  отпуск (600...700 °C для получения микроструктур  сорбита или зернистого перлита, обеспечивающих повышенную вязкость.

Классификацию чугунов проводят по виду и форме углеродосодержащей структурной составляющей, то есть по наличию и форме графита.

По виду структурной  составляющей выделяют чугуны без графита  — белые чугуны, в которых практически  весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита. Промежуточное положение занимает половинчатый чугун, большая (« 0,8 %) часть углерода которого находится в РезС. Структура половинчатого чугуна — перлит, ледебурит и пластинчатый графит.

Чугуны с  графитом в зависимости от формы последнего разделяют на серые, ковкие и высокопрочные. Серыми называют чугуны, в структуре которых графит имеет пластинчатую форму. В ковких чугунах графит имеет хлопьевидную форму, в высокопрочных чугунах -шаровидную. К числу высокопрочных относят также чугуны с графитом вермикулярной (греч. — червячок) формы, которые по свойствам (ГОСТ 28394—89) занимают промежуточное положение между чугунами с шаровидным и пластинчатым графитом.

1.2 Состав и свойства чугуна

К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, содержание которого превышает 2,14%, В этих сплавах обычно присутствует также кремний и некоторые количества марганца, серы и фосфора, а иногда и другие элементы, вводимые как легирующие добавки для придания чугуну определенных свойств. К числу таких легирующих элементов можно отнести никель, хром, магний и др.

В зависимости  от структуры чугуны подразделяют на белые и серые. В белых чугунах  весь углерод связан в химическое соединение карбид железа Fe3C - цементит. В серых чугунах значительная часть углерода находится в структурно-свободном состоянии в виде графита. Если серые чугуны хорошо поддаются механической обработке, то белые обладают очень высокой твердостью и режущим инструментом обрабатываться не могут. Поэтому белые чугуны для изготовления изделий применяют крайне редко, их используют главным образом в виде полупродукта для получения так называемых ковких чугунов. Получение белого или серого чугуна зависит от его состава и скорости охлаждения.

В зависимости  от структуры чугуны классифицируют на высокопрочные (с шаровидным графитом) и ковкие. По степени легирования чугуны подразделяют на простые, низколегированные (до 2,5% легирующих элементов), среднелегированные (2,5- 10% легирующих элементов) и высоколегированные (свыше 10% легирующих элементов). Шире всего используют простые и низколегированные серые литейные чугуны.

Чугун получил  широкое распространение как  конструкционный материал в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности в связи с рядом  преимуществ перед Другими материалами, среди которых в первую очередь надлежит Упомянуть следующие: невысокая стоимость, хорошие литейные свойства. Изделия, изготовленные из него, имеют достаточно высокую прочность и износостойкость при работе на трение и характеризуются меньшей, чем сталь чувствительностью к концентраторам напряжений. Наряду с перечисленными преимуществами изделия из серого литейного чугуна хорошо обрабатываются режущим инструментом. Последнее вместе с хорошими литейными свойствами позволяет оценить чугун как весьма технологичный материал.

Главный процесс, формирующий структуру чугуна, - процесс графитизации (выделение  углерода в структурно-свободном  виде), так как от него зависит  не только количество, форма и распределение  графита в структуре, но и вид металлической основы (матрицы) чугуна. В зависимости от степени графитизации матрица может быть перлитно-цементитной (П -f- Ц), перлитной (П), перлитно-ферритной (П Ч- Ф) и ферритной (Ф). Цементит перлита называют эвтектоидным, остальной цементит - структурно-свободным. Некоторые элементы, вводимые в чугун(в порядке силы действия: С, Si, Ni, Co, Cu ), способствуют графитизации, другие - препятствуют(S, V, Cr, Sn, Mo, Mn). Наибольшее графитизирующее действие оказывают углерод и кремнии, наименьшее - кобальт и медь.

Наиболее сильно задерживают процесс графитизации (оказывают отбеливающее действие) сера, ванадий, олово. Поэтому в серых  литейных чугунах всегда содержится значительное количество кремния.

1.3 Ковкий чугун

Ковким или  адусированным чугуном называется железный продукт, получаемый прямо из чугуна, посредством продолжительного нагревания его при высокой температуре каления в присутствии какого-нибудь окисляющего вещества, называемого цементом. Разные мелкие предметы сперва отливаются из чистого белого чугуна, а потом прокаливаются в горшках вместе с окисляющим веществом и металл, бывший до этой обработки твердым, хрупким и легкоплавким, приобретает все свойства железа — делается мягким, трудноплавким, способным к обработке и получает известную степень ковкости. Про этот способ первый раз упоминается в литературе Реомюром в 1722 г., откуда видно, что ковкий чугун был уже в употреблении в XV, XVI и XVII столетиях; потом как-то прекращается и, наконец, в конце XVIII и в начале XIX столетия опять появляется под названием литой стали. В Германии он был введен в 1829 г., во Франции — в 1836 г., в Бельгии — в 1838 г. С тех пор этот способ начинает все больше и больше развиваться и, благодаря различным улучшениям и усовершенствованиям, ковкий чугун нашел теперь большое применение в технике. В особенности большую услугу приносит ковкий чугун в производстве мелких, сложных фигурных изделий, для приготовления которых из стали или железа пришлось бы подвергать их очень трудной и продолжительной обработке. В настоящее время из ковкий чугуна изготовляют не только мелкие вещи, как, например разные оковки, ключи, замки, крючки, шпоры, подвески, но также и разные части ружейных стволов, швейных машин, колеса, шкивы и проч. Материалом для приготовления ковкий чугуна служит белый чугун, не заключающий в себе графита. Кроме того, он не должен содержать много марганца, кремния, фосфора и серы. Марганец сильно задерживает обезуглероживание; фосфор уменьшает прочность и способность выделения графита; кремний придает хрупкость и тоже замедляет обезуглероживание. Чугун для отливки предметов не употребляется прямо из домны, но чаще всего переплавляется в тиглях или, в редких случаях, в вагранках. Тигли делаются из огнеупорной глины или из графита, вместимостью от 15 до 30 кг, редко 50 кг. Для расплавления чугуна употребляется самодувный горн, в котором на решетке помещается один или два тигля. Часто таких печей ставится несколько, кругом дымовой трубы, наподобие горнов, употребляемых для переплавки стали. Формы приготовляются из сырого песка. Обыкновенная формовочная земля пригодна для этой цели. Модели могут быть деревянные, но чаще всего употребляются металлические. После заливки, дают время для охлаждения, а потом разгружают формы и очищают предметы от приставшего песка.

Цементным веществом  служит чистая железная руда, чаще всего  красный железняк или шпатовая руда в порошкообразном состоянии, а  иногда с примесью окалины или  молотобойны. Процесс адусирования ведется в чугунных сосудах вроде  ящиков или тиглей. Эти ящики наполняются попеременными слоями чугуна и порошкообразного цемента, закрываются герметически крышкой и помещаются в печь для медленного нагревания. Сначала печь медленно подогревается до светло-красного каления (около 1000°), на что потребуется от 20 до 30 часов; при этой температуре поддерживают печь от 60 до 80 часов и затем медленно охлаждают в продолжение 30 часов. Печи, в которых совершается адусирование, бывают различной формы, в зависимости от горючего материала и от количества помещаемых зараз горшков. Фигура представляет одну из обыкновенных печей, нагреваемую пламенем.

1.4 Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун — чугун, имеющий графитные  включения сфероидальной формы.

Графит сфероидальной  формы имеет меньшее отношение  его поверхности к объему, что  определяет наибольшую сплошность металлической основы, а, следовательно, и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным (сфероидальным) графитом такая же, как и в обычном сером чугуне, то есть, в зависимости от химического состава чугуна, скорости охлаждения (толщины стенки отливки) могут быть получены чугуны со следующей структурой: феррит + шаровидный графит (ферритный высокопрочный чугун), феррит + перлит + шаровидный графит (феррито-перлитный высокопрочный чугун), перлит + шаровидный графит (перлитный высокопрочный чугун).

Наиболее часто  применяется для изготовления изделий  ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных  труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы). Изделия и трубы  из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.

Высокопрочный чугун, обладая высокими технологическими и служебными свойствами, а также  экономичностью, вытеснил за последние  четыре десятилетия значительный тоннаж отливок из стали, ковкого и серого чугунов, стальных паковок и сварных конструкций.

В обывательском  понимании чугун это нечто  хрупкое и не прочное. И это  справедливо можно отнести только к изделиям из серого чугуна. Высокопрочный  чугун по эксплуатационным параметрам не уступает стали, а практически по всем технологическим значительно превосходит литую сталь. Основное отличие серого чугуна от высокопрочного чугуна в форме графита. Если в первом в процессе кристаллизации он формируется в виде пластин и фактически надрезов в металлической основе, то в ВЧ графит по средствам специальных модифицирующих воздействий формируется в виде изолированных шаровидных включений. Т.е. в процессе эксплуатации изделия из ВЧ работает непосредственно металлическая матрица и отрицательного воздействия графитовых включений (или фактически "пустот") нет.

Благодаря уникальным свойствам изделий из высокопрочного чугуна рост производства в мире этого  материала впечатляющий и на рубеже 2000 года общее производство его перевалило за 20 миллионов тонн в год. В качестве примера можно привести номенклатуру изделий из высокопрочного чугуна для автомобиля. Это детали трансмиссии (шестерни, зубчатки, картера), ступицы колёс, суппорта и детали рулевого управления. Классический пример использование вместо кованной стали высокопрочный чугун это коленвалы для легковых и грузовых автомобилей.

Широкое применение высокопрочный чугун нашёл и  в строительстве, в том числе  и для систем поверхностного водоотвода. За последние 15-ть лет практически все ведущие фирмы, работающие в этой области, стали изготавливать решётки только из этого материала, что позволило значительно облегчить каналы, увеличить нагрузку и снизить цену.

Разумеется, как  и всякий высокотехнологичный материал, производство труб из ВЧ требует применения специальных технологий, оборудования, качественных материалов, обученного персонала и наличия специальных средств контроля. В России есть ряд литейных заводов, которые могут делать надёжно отливки из высокопрочного чугуна, как и в Европе, США и Японии.

1.5 Легированный чугун

Легированные  чугуны. Для улучшения прочностных, эксплуатационных характеристик или  придания чугуну особых свойств (износостойкости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионностойкости, немагнитности и т.д.) в его состав вводят легирующие элементы (Ni, Cr, Cu, Al, Ti, W, V, Mo и др.). Легирующими элементами могут служить также Mn при содержании > 2% и Si при содержании > 4%. Легированные чугуны классифицируют в соответствии с содержанием основных легирующих элементов - хромистые, никелевые, алюминиевые и т.д. По степени легирования различают низколегированные (суммарное количество легирующих элементов < 2,5%), среднелегированные (2,5-10%) и высоколегированные (> 10%). Низколегированные чугуны имеют перлитную или бейнитную структуру матрицы, среднелегированные - обычно мартенситную, высоколегированные - в большинстве случаев аустенитную или ферритную.

Глава II. Серый чугун

2.1 Классификация серого чугуна

Серый чугун  можно рассматривать как структуру, которая состоит из металлической основы с графитными включениями. Свойства чугуна зависят от свойств металлической основы и характера графитных включений.

Металлическая основа может быть: перлитной, когда 0,8 % С находится в виде цементита, а остальной углерод в виде графита; феррито-перлитной, когда количество углерода в виде цементита менее 0,8 % С; ферритной, когда углерод находится практически в виде графита.

В зависимости  от формы графитных включений  серые чугуны классифицируются на:

-   чугун с пластинчатым графитом;

-   чугун с хлопьевидным графитом (ковкий чугун);

-   чугун с шаровидным графитом (высокопрочный чугун);

-   чугун с вермикулярным графитом.

Чугун с пластинчатым графитом для отливок

На долю серого чугуна с пластинчатым графитом приходится около 80 % общего производства чугунных отливок.

Пластины графита  с острыми краями уменьшают живое  сечение металлической матрицы  и, главное, являются внутренними концентраторами  напряжений, способствующими зарождению и развитию трещин. Коэффициент концентраций растягивающих напряжений около пластин графита достигает 7,5. Пластины графита сильно снижают прочность и пластичность чугуна при растяжении. Относительное удлинение серых чугунов с пластинчатым графитом, как правило, не превышает 0,5–1,0 % и стандартом не гарантируется. На прочность при сжатии включения графита влияют значительно слабее, поэтому чугун особенно выгодно использовать для изготовления деталей, работающих на сжатие.

Наличие большого количества внутренних концентраторов напряжений в виде пластин графита делает серый чугун малочувствительным к внешним концентраторам напряжений: резким переходам между сечениями отливки, надрезам, выточкам, царапинам и другим неровностям поверхности отливки.

Количественные  параметры структуры чугуна оценивают  в соответствии с ГОСТ 3443–87. Форму, размер, распределение и объемную долю включений графита, соотношение феррита и перлита и дисперсность пластинчатого перлита определяют сравнением с эталонными структурами.

Серый чугун  с пластинчатым графитом маркируют  буквами СЧ, за которыми следует число, обозначающее гарантируемое временное сопротивление при растяжении в МПа · 10–1. ГОСТ 1412–85 включает шесть основных марок серого чугуна — от СЧ 10 до СЧ 35 (табл. 7.1). По требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ 18, СЧ 21, СЧ 24. Сдаточной характеристикой является только s в. Приведенный в табл. 7.1 химический состав не является сдаточной характеристикой, но от него зависят структура чугуна и, соответственно, уровень s в. Химический состав устанавливает завод-изготовитель отливок для обеспечения необходимого уровня s в.

Чем выше углеродный эквивалент, тем ниже прочность. У  чугуна СЧ 10 Сэ = 4,25–4,6, а у чугуна СЧ 35 Сэ = 3,3–3,5. Чугун СЧ 10 по структуре  эвтектический или слегка заэвтектический, а чугун СЧ 35 — доэвтектический.

Снижение прочности  с увеличением Сэ обусловлено  большой полнотой графитизации, образованием более крупных включений графита  и уменьшением доли перлита (увеличением  доли феррита). Чугун СЧ 10 имеет ферритную  основу, а чугун СЧ 35 — перлитную.

Чугун с шаровидным графитом для отливок

При введении в  чугун перед разливкой » 0,5 % магния или церия графит кристаллизуется  в шаровидной или близкой к  нему форме (рис. 7.4). Этот процесс называется модифицированием. Шаровидный графит в меньшей степени, чем пластинчатый, ослабляет сечение металлической матрицы и, главное, не является таким сильным концентратором напряжений. Это обстоятельство в сочетании с возможностью формировать необходимую структуру металлической матрицы позволяет придавать чугунам высокую прочность, пластичность и повышенную ударную вязкость.

Чугуны с  шаровидным графитом, используемые в  промышленности с 40-х годов, называют высокопрочными и, в соответствии с  ГОСТ 7293–85, маркируются буквами  ВЧ, за которыми следует число, указывающее значение временного сопротивления при растяжении в МПа · 10–1 (например ВЧ 50).

Сдаточными (гарантируемыми) характеристиками высокопрочных чугунов  являются s в и s 0,2 , а при наличии  требований в нормативно-технической  документации допускается устанавливать значения относительного удлинения d , твердости НВ и ударной вязкости KCV в соответствии с нормами, указанными в ГОСТ 7293–85.

2.2 Структура серого чугуна

Структура серого (литейного) чугуна состоит из металлической  основы с графитом пластинчатой формы, вкрапленным в эту основу. Такая структура образуется непосредственно при кристаллизации чугуна в отливке в соответствии с диаграммой состояния системы Fe—С (стабильной). Причем, чем больше углерода и кремния в сплаве и чем ниже скорость его охлаждения, тем выше вероятность кристаллизации по этой диаграмме с образованием графитной эвтектики. При низком содержании углерода и кремния чугун модифицируют небольшими дозами некоторых элементов (например, алюминий, кальций, церий).

Модифицирование металлов — введение в металлические расплавы модификаторов, то есть веществ, небольшие количества которых (обычно не более десятых долен %) способствуют созданию дополнительных искусственных центров кристаллизации, и следовательно, образованию структурных составляющих в измельченной или округлой форме, что улучшает механические свойства металла.

Для характеристики структуры серого чугуна необходимо определять размеры, форму, распределение  графита, а также структуру металлической  основы. В обычном сером чугуне при медленном охлаждении во время кристаллизации графит очень слабо разветвляется. Он похож на розетку с небольшим числом изогнутых лепестков.

Металлическая основа серых чугунов формируется  из аустени-та при эвтектоидном распаде  и может быть перлитной, ферритной и ферритно-перлитной. Образование перлита происходит легко, в сравнительно короткий промежуток времени. Для получения ферритного белого чугуна используют изотермическую выдержку при 690...650 °С, в результате которой цементит перлита распадается на феррит и пластинчатый графит.

С увеличением  содержания углерода и кремния увеличивается  степень графитизации и склонность к образованию ферритвой структуры  металлической основы. Это ведет  к разупрочнению чугуна без повышения  пластичности. Лучшими прочностными свойствами и износостойкостью обладают перлитные серые чугуны.

2.3 Механические свойства

Механические  свойства серых чугунов зависят  от свойств металлической основы и, главным образом, от количества, формы  и размеров графитных включений. Перлитная основа обеспечивает наибольшие значения показателей прочности и износостойкости. Марки серых чугунов согласно ГОСТ 1412—85 состоят из букв «СЧ» и цифр, соответствующих минимальному пределу прочности при растяжении Ств, МПа / 10. Чугун СЧ10 — ферритный; СЧ15, СЧ18, СЧ20 — ферритно-перлитные чугуны, начиная с СЧ25 — перлитные чугуны.

2.4 Методы повышения прочности  у серого чугуна

Применение  чугуна для ответственных деталей  потребовало улучшения качества чугуна, главным образом его структуры. Для получения легированных и модифицированных чугунов появилась необходимость введения в чугун специальных добавок.

Задача получения наиболее доброкачественной отливки из серого чугуна с улучшенной структурой сводится к получению совершенно однородного  перлитного чугуна во всех частях отливки независимо от толщины стенок. Перлитная структура чугуна может быть получена регулированием химического состава, температуры выпускаемого из печи чугуна и скорости охлаждения его в форме. Для этого суммарное содержание в отливке углерода и кремния обеспечивают равным 4%. Чугун перегревают до температуры примерно 1500° и замедляют охлаждение его в форме.

Легированными называются чугуны, в состав которых введены специальные  примеси: Ni , Cr , Mo , Ti и др. В результате добавки этих примесей наблюдается повышение механических свойств чугуна. Влияние легирующих элементов весьма разнообразно и в настоящее время позволяет применять чугун там, где раньше применялась сталь. Наибольшее значение на практике имеет модифицирование чугуна.

Отливками из модифицированного  серого чугуна называются отливки, полученные из серого чугуна, содержащего около 3% Си 1,2—1,5% Si , в который во время  выпуска из вагранки или другого  плавильного агрегата Добавляется  небольшое количество (0,1—0,6%) специальных графитизирующих присадок — модификаторов. Серый излом этих отливок объясняется тем, что структурно модифицированный чугун представляет собой перлит с включениями пластинок графита.

Термообработка модифицированного  серого чугуна повышает механические свойства, приближая их к свойствам литой стали. В качестве модификаторов может служить 75%-ный ферросилиций, силикокальций (сплав кремния и кальция), алюминий и др.

Введение этих присадок (в  заранее отвешенных порциях или  при помощи специальных дозаторов) может производиться в ковш во время наполнения его чугуном или же на желоб, в струю металла, во время выпуска чугуна из плавильного агрегата.

После ввода модификаторов  и перемешивания чугуна время  выдержки до заливки чугуна в формы  должно быть очень небольшим — 2—4 мин. При более длительных выдержках заметного изменения структуры и механических свойств не произойдет.

В результате модифицирования  образуется более мелкозернистая металлическая  основа чугуна, кроме того, графитовые включения равномернее распределяются в металлической основе в виде тонких и коротких включений. Это обеспечивает значительное повышение механических свойств модифицированных чугунов по сравнению с обычными серыми.

Модифицированный чугун  применяется для чрезвычайно  разнообразных ответственных деталей машиностроения. Из него изготавливаются рамы двигателей, тонкостенные отливки сложных форм (с толщиной стенок до 6 мм ), поршневые кольца и др. (МСЧ 28-48); цилиндры, малые коленчатые валы, шестерни (МСЧ 32-52); втулки, колеса, поршни, звездочки, крупные коленчатые валы, штампы (МСЧ 38-60); головки блока, станины (МСЧ 35-56) и т. д.

Модифицирование применяется  также как способ устранения отбела в тонких сечениях чугунных отливок. В ряде случаев модифицированный чугун применяется в качестве антифрикционного материала — заменителя бронзы.

2.5 Отливки из серого чугуна

Серый чугун  является наиболее распространенным материалом для изготовления различных отливок. В сером чугуне углерод содержится в виде графита, который имеет  пластинчатую форму. Серый углерод маркируется СЧ10-СЧ25... Буква означает принадлежность данного сплава к серым чугунам, цифры показывают временное сопротивление разрыву.

Серый чугун обладает высоким  временным сопротивлением (? вр = 100...450 МПа).

Твердость серого чугуна повышенная (НВ 140...238).

Относительное удлинение  малое.

Вследствие низкой пластичности этот чугун не используют для деталей  машин, работающих при ударных нагрузках. Однако серый чугун хорошо работает при сжимающих нагрузках, не чувствителен к внешним надрезам, гасит вибрации, имеет антифрикционные свойства, легко обрабатывается резанием.

Серый чугун  имеет хорошие литейные свойства; высокую жидкотекучесть, позволяющую  получать отливки с толщиной стенки 3-4 мм; малую усадку (0.9-1.3%) , обеспечивающую изготовление отливок без усадочных раковин, пористости и трещин.