Графитизирующий отжиг, режимы отжига, ускорение процесса отжига.

Графитизированый отжиг проводят в нейтральной или слабоокислительной среде. При полном графитизирующем отжиге получают ферритный ковкий чугун. Типовой режим графитизированого отжига состот из пяти периудов:

1. Нагрев до 930-970, во время которого перлит + цементит превращается в аустенит + цемментит

2. Выдержка при этой температуре

3. Охлаждение до температуры около 760

4. Медленное, контролируемое охлаждение до 700-720, при котором цементит перлита разлогается на феррит и графит

5. Окончательное охлаждение

 

Для ускорения отжига применяют различные меры: чугун модифицируют Алюминием (реже – бромом, висмутом и другими элементами), повышают температуру нагрева чугуна перед разливкой, применяют перед отжигом старение, чаще в процессе нагрева до температуры отжига при 350-400С повышают температуру стадии графитизации, но не выше 1080С.

Литейные свойства ковкого чугуна. Свойства и характеристики ковкого чугуна:

Ковкие чугуны по своим механическим свойствам находятся в промежутке между сталью и серым чугуном. В отличие от углеродистой стали для них характерна жидкотекучесть, способность поглощения вибрации при циклических нагрузках (демпфирующая способность) и износостойкостью .Ковкий чугун обладает высокими антикоррозийными свойствами, поэтому среда влажного воздуха, топочные газы и вода ему не страшны.

Отливки из ковкого чугуна по условиям изготовления почти полностью свободны от остаточных напряжений. Структура ковкого чугуна обеспечивает высокую плотность металла.

Ковкий чугун удовлетворительно работает при пониженных температурах, но обладает в сравнении с серым чугуном увеличенной склонностью к хрупкому динамическому разрушению.

Механические свойства ковкого чугуна в значительной мере зависят от общего объема содержащихся в нем включений углерода отжига и поэтому для получения высококачественного сплава следует отдавать предпочтение низкоуглеродистому чугуну (2,4—2,7% С).

Применение отливок из ковкого чугуна.

Ковкий чугун используют главным образом при получении тонкостенного литья (толщина стенок 3—40 мм). Требование равномерности толщины стенок отливок из ковкого чугуна является обязательным условием обеспечения высокого качества и экономичности производства изделий.

 

Отливки из ковкого чугуна используются во многих отраслях промышленности благодаря комплексу присущих им свойств. Механические свойства КЧ близки к свойствам литой стали и ЧШГ. КЧ обладает высоким сопротивлением ударным нагрузкам при комнатной и низких температурах и более высокой износостойкостью, чем ЧШГ. Они хорошо обрабатываются резанием и свариваются.

 

Высокопрочный чугун с шаровидной и вермикулярпой формой графита. Легированные чугуны. Химический состав, структура и механические свойства высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита. Литейные свойства и область применения высокопрочных чугунов. Чугун с вермикулярным графитом, особенности химического состава, свойства и область применения. Синтетический чугун. Легированные чугуны. Классификация. Физико-механические, эксплуатационные и литейные свойства хромистых, кремнистых, алюминиевых, никелевых и ванадиевых чугунов. Применение легированных чугунов.

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН с шаровидной формой графита.

Чугун с повышенными показателями прочности.

Получают высокопрочный чугун главным образом модифицированием чугуна Mg, Ca, Се путем введения в ковш с жидким чугуном специальных присадок модификаторов. Модификаторы играют роль искусственных центров кристаллизации и, равномерно распределяясь по объему жидкого металла, приводят к началу кристаллизации не только от стенок литейной формы, но и внутри самого объема этой формы.

Микроструктура высокопрочного чугуна характеризуется наличием графита шаровидной формы, что и обеспечивает повышение прочности. В чугуне с шаровидной формой графита исключается возможность распространения трещин, так как графит имеет форму сферы, и такой чугун имеет значительно более высокую прочность при растяжении и изгибе, чем серый чугун.

 

Химический состав, структура и механические свойства ВЧШГ.

Структура металлической основы у таких чугунов феррито-перлитная с большим или меньшим количеством перлита.

Отличительной особенностью ВЧШГ являются его высокие механические свойства обусловленные шаровидной формой графита, который не оказывает сильного надрезывающего воздействия на металлическую основу, вследствие чего вокруг сфероидов графита не возникает концентрация напряжений. При этом ВЧШГ, как и другие чугуны, можно получать со всеми известными структурами металлической основы, выбирая состав металла, в том числе его легирование, технологию производства и методы термической обработки

Кроме того, ВЧШГ имеет хорошие коррозионную стойкость, жаростойкость, хладостойкость, антифрикционные свойства, обрабатываемость и может подвергаться сварке и автогенной резке.

Шаровидная форма графита зависит от состава металла, условий модифицирования, шихтовых материалов и других условий плавки и от скорости охлаждения отливки. Чем больше скорость охлаждения, тем ближе к шаровидной форме и дисперсией включения графита. Для получения заданных свойств в отливках с большей толщиной стенки уменьшают содержание С и Si в чугуне с повышением их соотношения. Для получения чугуна высоких марок используют легирование небольшим количеством Ni, Сr, Сu

Литейные свойства и область применения ВЧШГ

Литейные войства: высокая жидкотекучесть, малая усадка, малая склон. к образованию трещин.

Применение: для изготовления изделий назначениых в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение,, газо-, нефте-проводы). Изделия и трубы из высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами. взамен серого чугуна — для удлинения срока службы отливок (изложниц, поршней; взамен стали — с целью упрощения и удешевления производства, шестеренок и др.);

 

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН с вермикулярной формой графита.

На ряду с шаровидным графитом высокопрочные чугуны могут содержать некоторое количество вермикулярного графита. В пространстве такой графит, имеет форму изогнутых лепестков. От пластинчатого вермикулярный графит отличается округлыми краями, меньшими размерами и меньшим отношением длины лепестка к его толщине. Поэтому вермикулярный графит не является таким концентратором напряжений, как пластинчатый. Его можно рассматривать как переходную форму от пластинчатого к шаровидному графиту.

При одинаковом содержании углерода и кремния соотношение количества шаровидного и вермикулярного графита в чугуне зависит от условий его получения, главным образом от обработки расплава лигатурами, содержащими магний и редкоземельные металлы.

Марку чугуна можно изменить, применив термообработку, от которой зависит структура основы (ферритная, перлитная, бейнитная). При одинаковом строении матрицы механические свойства чугуна с вермикулярным графитом являются промежуточными между значениями свойств серого чугуна с пластинчатым графитом и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Чугуны марок ЧВГ прочнее, а при одинаковой прочности пластичнее чугунов марок СЧ.

Для ЧВГ характерны высокая жидкотекучесть, малая усадка. Чугуны с вермикулярным графитом широко используются в автомобилестроении, тракторостроении, судостроении для деталей, работающих при значительных механических нагрузках в условиях износа, гидрокавитации, переменном повышении температуры. Например, ЧВГ используется взамен СЧ для производства головок цилиндров крупных морских дизельных ДВС.

СИНТЕТИЧЕСКИЙ ЧУГУН

Производство синтетического чугуна заключается в выплавке его из стальных отходов без использования литейных или передельных доменных чугунов с соответствующим науглероживанием (источ­ники углерода — электродный бой, кокс, графитизированный по­рошок, каменный уголь и т.п.).

Синтетический чугун отличается низким содержанием серы, фосфора, Н₂, 0₂, N₂ и других примесей и неметаллических включений. Синтетическим может быть чугун любой структурной группы: серый, высокопрочный, с вермикулярным графитом, ковкий и бе­лый. Размер включений графита в синте­тическом сером чугуне меньше, перлит более дисперсный, что обус­ловливает его более высокие механические свойства. При производстве синтетического ковкого чугуна из-за низко­го содержания фосфора наблюдается соответствующее увеличе­ние пластичности. Вместе с тем заметно некоторое увеличение длительности отжига.

При производстве синтетического высокопрочного чугуна на­блюдается более стабильное воздействие модификатора.

От обычных синтетические чугуны отличаются и по литейным свойствам: меньшая жидкотекучесть, большая склонность к отбелу и образованию междендритного графита, повышенная склонность к холодным трещинам. Однако герметичность отливок син­тетического чугуна выше, чем отливок обычного чугуна.