Характеристика и классификация

План работы

Определения понятия чугун

Характеристика и классификация

Антифрикционный высокопрочный чугун2 (АЧВ 2)

ГОСТ 1585-85 - Чугун антифрикционный для отливок

УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ЧУГУНА В УЗЛАХ ТРЕНИЯ

ВЫВОД

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Чугу́н — сплав железа с углеродом (содержанием обычно более 2,14 %), характеризующийся эвтектическим превращением. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Свойства чугуна зависят главным образом от содержания в нем углерода и других примесей, неизбежно входящих в его состав: кремния (до 4,3%), марганца (до 2%), серы (до 0,07%) и фосфора (до 1,2%). Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и связанном состоянии (в виде химического соединения -- цементита Fe3C), но также в свободном состоянии -- в виде графита. При этом форма выделений графита и структура металлической основы (матрицы) определяют основные типы чугуна и их свойства.

Классификация чугуна с различной формой графита производится по ГОСТ 3443-77. По специально разработанным шкалам оценивают форму включений графита, их размеры, характер распределения и количество, а также тип металлической основы.

Классификация чугуна осуществляется по следующим признакам: по состоянию углерода -- свободный или связанный;по форме включений графита -- пластинчатый, вермикулярный, шаровидный, хлопьевидный;по типу структуры металлической основы (матрицы) -- ферритный, перлитный; имеются также чугуны со смешанной структурой: например феррито-перлитные;

По химическому составу -- нелегированные чугуны (общего назначения) и легированные чугуны (специального назначения).

В зависимости от формы выделения углерода в чугуне различают:белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3C;

- половинчатый чугун, в котором основное количество углерода (более 0,8 %) находится в виде цементита; серый чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита;отбеленный чугун, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой -- белого;высокопрочный чугун, в котором графит имеет шаровидную форму;ковкий чугун, получающийся из белого путем отжига, при котором углерод переходит в свободное состояние в виде хлопьевидного графита. Формирование микроструктуры чугуна зависит от его химического состава и скорости охлаждения (толщины) отливки. Структура металлической основы определяет твердость чугуна.

Углерод в составе чугуна может присутствовать в виде химического соединения -- цементит Fe3C, графита или их смеси. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Места его залегания можно считать нарушениями сплошности металла. Чугун как бы пронизан включениями графита, ослабляющими его металлическую основу. По мере округления графитных включений (за счет модифицирования чугуна присадками SiCa, FeSi, Al, Mg) их отрицательная роль как надрезов металлической основы снижается и механические свойства чугуна растут.Например, серый чугун (пластинчатая форма графита) имеет низкие характеристики механических свойств, так как пластинки включений графита играют роль концентратов напряжений в отливке. Однако серый чугун имеет ряд преимуществ: обладает высокой жидкотекучестью и малой литейной усадкой; включения графита делают стружку ломкой, позволяя легко обрабатывать чугун резанием; благодаря смазывающему действию графита чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами; хорошо гасит вибрации и резонансные колебания. Из высокопрочных чугунов (шаровидная форма графита) изготавливают ответственные детали: зубчатые колеса, коленчатые валы. Кремний способствует графитизации чугуна. Изменяя его содержание и скорость охлаждения отливки, можно получить чугун различной структуры. Марганец препятствует графитизации и нейтрализует вредное влияние серы, образуя с ней тугоплавкие соединения MnS. Фосфор не оказывает существенного влияния на процесс графитизации. При повышенном содержании фосфора в структуре чугуна образуются твердые включения фосфидной эвтектики, которая повышает его литейные свойства.Сера является вредной примесью. Она обусловливает ухудшение литейных свойств чугуна, увеличение усадки, повышение склонности к трещинообразованию, снижение температуры красноломкости чугуна.Чугун — дешевый машиностроительный материал. В Украине объем производства чугуна 25,676 млн т.

АЧВ 2 – антифрикционный высокопрочный с шаровидным графитом чугун. Антифрикционные высокопрочные (с шаровидным графитом) чугуны имеют структуру ферритно-перлитной («50 % перлита). Химический состав и свойства высокопрочных чугунов регламентируются ГОСТ 7293-85 и маркируются буквами «В» — высокопрочный, «Ч» — чугун и числом, обозначающим среднее значение предела прочности чугуна при растяжении МПа (или 100 кг/мм2). Таб. 1

Химический состав в % материала АЧВ-2

C	Si	Mn	S	P	Mg
2.8 - 3.5	2.2 - 2.7	0.5 - 0.8	до 0.03	до 0.2	до 0.03

 

Таб.2

Твердость АЧВ 2

Твердость материала АЧВ-2

HB 10 -1 = 167 - 197 МПа

Высокопрочным антифрикционным чугуном АЧВ-2 называют чугун с шаровидной формой графита, получаемой в процессе кристаллизации отливки. Такая форма графитовых включений имеет меньшую поверхность по сравнению с пластинчатой и хлопьевидной при одинаковом объеме, уменьшает концентрацию напряжений. Высокопрочным называется чугун с шаровидной формой графита. Его получают специальной обработкой — модифицированием жидкого серого чугуна. В качестве модификаторов, вызывающих сфероидизацию графита, применяют магний, церий, иттрий и другие элементы в количестве 0,03-0,08% от массы обрабатываемого чугуна.

Основными легирующими элементами, обеспечивающими антифрикционные свойства чугунов, являются Cr - хром, Ni - никель, Cu - медь и Ti - титан. Высокопрочные антифрикционные чугуны близки по свойствам к литой углеродистой стали, но обладают лучшими литейными свойствами, хорошо обрабатываются резаньем, сохраняют высокую износостойкость. Углерод не оказывает сущ. Влияния на мех. Свойства высокопрочного чугуна. форме мелких пластинок графита. Кремний —играет заметное влияние на структуру и мех. Свойства высокопрочного чугуна, он увеличивает его жидкотекучесть, улучшает литейные свойства и делает чугун более пластинчатым. Марганец повышает прочность, но уменьшает пластичность. Фосфор повышает хрупкость чугуна. В высокопрочном антифрикционном чугуне графит шаровидной формы имеет меньшее отношение его поверхности к объему, что определяет наибольшую однородность металлической основы и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным графитом, в зависимости от химического состава чугуна и скорости охлаждения 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).

Для повышения пластичности и вязкости отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке: отжигу, нормализации. Одновременно с повышением пластичности при температурной обработке снижаются остаточные напряжения в отливках, что повышает их работоспособность. Антифрикционные чугуны имеют высокую износостойкость и хорошие литейные свойства. По сравнению с антифрикционными сплавами цветных металлов (баббитом и бронзой) чугун имеет значительно меньшую стоимость, но несколько худшую прирабатываемость, что приводит к ограничению допустимых скоростей скольжения и давлений. Антифрикционный чугун может работать как заменитель цветных сплавов в подшипниковых узлах. Однако для удовлетворительной работы требуется: 1) чистая механическая обработка и точное сопряжение трущихся поверхностей деталей; 2) непрерывная и хорошая смазка; 3) повышенные против обычных на 15—30% зазоры; 4) приработка на холостом ходу и постепенное повышение рабочих нагрузок. При ударной нагрузке антифрикционный чугун работает хуже. Свариваемость:

Трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг. МИКРОЛЕГИРОВАНИЕ антифрикционного чугуна: Основными легирующими элементами, обеспечивающими антифрикционные свойства чугунов, являются Cr - хром, Ni - никель, Cu - медь и Ti - титан. ПРИМЕНЕНИЕ: для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с сырым (в состоянии поставки) валом.

Механические свойства:

sв - Предел кратковременной прочности, [МПа]

sТ - Предел текучести, [МПа]

s0,2 - Предел пропорциональности (допуск на остаточную деформацию - 0,2%), [МПа]

d5 - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]

y - Относительное сужение, [ % ]

KCU - Ударная вязкость, [ кДж / м2]

HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

HV - Твердость по Виккерсу, [МПа]

HSh - Твердость по Шору, [МПа]

Физические свойства:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]

E - Модуль упругости первого рода, [МПа]

a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T), [1/Град]

l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]

r - Плотность материала, [кг/м3]

C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T), [Дж/(кг·град)]

R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

 

ГОСТ 1585-85 - Чугун антифрикционный для отливок. Действующий ГОСТ,пришел взамен ГОСТУ 1585- 79 в части марок чугуна. Данный стандарт распространяется на антифрикционный чугун для отливок, работающих в узлах трения со смазкой, и устанавливает марки, определяемые химическим составом, микроструктурой и твердостью. 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. Определяющими критериями для оценки антифрикционного чугуна для отливок по ГОСТ 1585-85 являются: химический состав, микроструктура и твёрдость. По ГОСТ 1585-85 антифрикционные чугуны получают на основе высокопрочных чугунов с шаровидным графитом (марки АЧВ-1 и АЧВ-2). Отливки из антифрикционного чугуна ГОСТ 1585-85: заготовки

Корпус подшипника

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Содержание сурьмы, свинца и магния определяют по методикам, согласованным между изготовителем и потребителем.

Отбор проб для определения химического состава производят по ГОСТ 7565.

ИЗДЕЛИЯ ИЗ ЧУГУНА

Вывод

Высокопрочные антифрикционные чугуны близки по свойствам к литой углеродистой стали, но обладают лучшими литейными свойствами, хорошо обрабатываются резаньем, сохраняют высокую износостойкость. Для повышения пластичности и вязкости отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке: отжигу, нормализации. Одновременно с повышением пластичности при температурной обработке снижаются остаточные напряжения в отливках, что повышает их работоспособность. Антифрикционные чугуны имеют высокую износостойкость и хорошие литейные свойства. По сравнению с антифрикционными сплавами цветных металлов (баббитом и бронзой) чугун имеет значительно меньшую стоимость, но несколько худшую прирабатываемость, что приводит к ограничению допустимых скоростей скольжения и давлений. Антифрикционный чугун может работать как заменитель цветных сплавов в подшипниковых узлах. При ударной нагрузке антифрикционный чугун работает хуже.

Список литературы

1. http://bila.ru/azc.html

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Чугун

3. http://bibliotekar.ru/slesar/14.htm

План работы

Определения понятия чугун

Характеристика и классификация