Чугун серый состав: марки, химический состав, структура. Серый чугун и применение СЧ

alexxlab | 12.12.2022 | 0 | Разное

марки, химический состав, структура. Серый чугун и применение СЧ

Основные составляющие серого чугуна (СЧ) – железо, углерод и графит. И если первые два элемента являются стандартным сочетанием для большинства сталей, то графит, присутствующий в сером чугуне в виде отдельных включений (хлопья, волокна, пластины), наделяет данный сплав весьма необычными свойствами. Прежде всего, это высокие литейные свойства, которые позволяют применять СЧ для отливки массивных станин промышленных станков, поршней, цилиндров и прочих изделий, вынужденных противостоять силам сжатия.

При этом серый чугун, благодаря всё тому же графиту, является сплавом хрупким, т.е. разрушающимся при относительно небольшой ударной нагрузке. Другими словами, элементы из СЧ не могут применяться в механизмах, работающих на изгиб или растяжение.

Структура серого чугуна

В основу классификации серых чугунов заложены особенности структуры материала, а именно – формы включений из графита. Этот элемент может присутствовать в структуре в виде:

  • игольчатых включений
  • пластинчатых завихренных
  • пластинчатых прямолинейных
  • гнездообразных

Свою роль играет и металлическая основа серого чугуна, которая может быть:

  • перлитной
  • ферритной
  • феррито-перлитной

Химический состав

Для всех марок данного сплава характерен следующий химсостав:

  • C – в пределах 2,9-3,7%
  • Si – в пределах 1,2-2,6%
  • Mn – в пределах 0,5-1,1%
  • P – до 0,2-0,3%
  • S – до 0,12-0,15%

Дополнительно серый чугун может легироваться при помощи хрома (Cr), никеля (Ni) или меди (Cu). Если же в составе материала присутствуют такие элементы как магний (Mg) или церий (Ce), то вкрапления графита приобретают глобулярную форму, в свою очередь, обеспечивающую максимально высокую прочность сплава.

Серый чугун: марки чугуна, маркировка и применение

Данный сплав всегда маркируется символами СЧ, после которых ставятся цифры, указывающие на предел прочности (кг/мм²). Так, существуют сплавы СЧ20, СЧ30 и т.д. Для высокопрочных чугунов технологи используют обозначение «ВЧ», а к цифрам, указывающим прочность, добавляется показатель относительного удлинения (%). К примеру, ВЧ50-2.

На сегодня распространение получили следующие марки чугуна: СЧ10, СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ21, СЧ25, СЧ30, СЧ35.

Считается, что серый чугун наиболее дешев в производстве, к тому же на фоне его отличных литейных качеств ему находят крайне широкое применение в машиностроении. В частности, СЧ незаменим для отливки разнообразных деталей, которые в процессе эксплуатации не подвергаются большим механическим нагрузкам. Вместе с тем, для серого чугуна с перлитной металлической структурой характерна очень высокая прочность на сжатие, что позволяет отливать из этого материала высоконагруженные детали различных механизмов.

Стоит отметить, что СЧ участвует в производстве более чем 80% всех чугунных отливок. Особой востребованностью пользуется материал с пластинчатыми вкраплениями графита.

Серый чугун: применение, свойства, структура, состав

Серый чугун своим названием обязан графитовым включениям, дающим на изломе характерный оттенок. Хорошие литейные свойства обеспечили сплаву широкое применение в машиностроении. Из него получают отливки, требующие высокой прочности и износостойкости.

Химический состав

Основные свойства и химический состав серого чугуна регламентируются ГОСТом 1412-85.

Оптимальное содержание углерода составляет 2,4-3,7%. При более низкой концентрации он полностью растворится в железе, а ее превышение приведет к потере твердости и упругости.

Кремний – 1,2-2,5%. Он участвует в процессе графитизации, повышая твердость металла и снижая его вязкость. Влияние углерода и кремния рассматривается в совокупности, с учетом их суммарной концентрации.

Сера соединяется с железом с образованием сульфида FeS, который снижает свойства прочности и пластичности сплава. Допускается содержание серы не более 0,12-0,15%.

Марганец смягчает вредное влияние серы и способствует образованию свободных карбидов железа. Его количество определяется содержанием серы, и обычно составляет 0,5-1.1%.

Концентрация фосфора не превышает 0,2-0,3%. Элемент образует включения фосфидной эвтектики, увеличивая твердость и износоустойчивость.

В зависимости от марки допускается включение в состав серого чугуна:

  • хрома – он увеличивает карбидообразование, а с этим процессом повышаются твердость и прочность материала;
  • олова, способствующего равномерному распределению твердости по разным сечениям;
  • никеля и молибдена – для повышения сопротивляемости коррозийным процессам и улучшения обрабатываемости;
  • меди – ее присутствие способствует ускорению графитизации, увеличению упругости и стойкости к коррозии, улучшению обрабатываемости;
  • сурьмы – до 0,08%, оказывает влияние на процессы кристаллизации.

Структура сплава

Свойства и применение серого чугуна зависят от его состава и структуры. Один из важных факторов, влияющих на формирование металлической основы – скорость охлаждения после отвердевания. В зависимости от нее формируется металлическая основа структуры сплава.

Перлитная основа. Чем быстрее охлаждается заготовка, тем большую долю составляет в ней перлитная структура, состоящая из феррита и карбида наряду с тонкими пластинками графита. Она отличается высокой твердостью и прочностью.

Ферритно-перлитная. При щадящем охлаждении в структуре серого чугуна возрастает доля феррита – сплава железа с оксидами Fe2O3 и других металлов. Образуется основа, состоящая из феррита, перлита и пластинчатого графита. Обладает более высокой пластичностью.

Ферритная основа образуется при быстром охлаждении. Она состоит из вязкого феррита и свободного углерода в виде пластинок графита. Их присутствие ухудшает механические свойства металла, снижает его прочность и сопротивляемость растяжению. В то же время графит:

  • повышает износоустойчивость сплава, действуя подобно смазке;
  • улучшает обрабатываемость;
  • снижает усадку в процессе литья;
  • гасит вибрацию деталей.

Механические свойства

Главные характеристики, обеспечивающие применение сплава в литейном производстве:

  • небольшая температура отвердевания;
  • высокая текучесть в жидком состоянии;
  • отсутствие склонности к образованию раковин;
  • малая объемная усадка.

Важное значение имеют показатели:

  • прочности серого чугуна;
  • износостойкости при трении;
  • герметичности, то есть устойчивости к образованию трещин и пор.

Они зависят от его структуры и твердости. Чем меньше размеры графитовых пластинок, тем выше эти показатели. Особенно высокой твердостью должны обладать детали, которые подвергаются постоянным ударно-абразивным нагрузкам. Высокие требования герметичности предъявляются к изделиям, эксплуатирующимся в условиях большого давления жидкостей или газов:

  • трубопроводам;
  • насосам и компрессорам;
  • гидравлическим приводам.

Степень герметичности зависит:

  • от параметров текучести;
  • изменения давления;
  • наличия транзитной микропористости.

Наибольшими прочностными характеристиками обладает перлитный серый чугун, что позволяет применять его в производстве нагруженных деталей машин.

Сплав склонен к растрескиванию при сварке, к ней прибегают только при необходимости:

  • восстановления сильно изношенных механизмов;
  • изготовления комбинированных узлов с другими металлами;
  • устранения имеющихся в отливках дефектов.

Некоторые сорта вообще не поддаются сварке.

Расшифровка маркировки

ГОСТом 1412-85 установлена группа марок серого чугуна. Они маркируются буквенно-числовым обозначением:

  • буквы СЧ постоянны для всех сплавов;
  • за ними следуют цифры, обозначающие наименьший показатель предела прочности на растяжение в кг/мм2.

Например, для марки СЧ24 предел прочности составляет 24 кг/мм2 или 240 МПа. Для высокопрочных сплавов применяется маркировка ВЧ с указанием предела прочности и процента относительного удлинения – ВЧ60-2. Каждому типу сплава соответствует свой интервал значений предела прочности:

  • марки до СЧ10 относятся к ферритным чугунам;
  • СЧ10-СЧ18 – ферритноперлитным;
  • выше СЧ25 – перлитным.

Физические и технологические свойства металла изменяются в зависимости от типа структуры и марки. С увеличением количества углерода:

  • плотность снижается с 6,8 до 7,4 г/см3;
  • предел прочности повышается с 240 до 400 МПа;
  • линейная усадка растет с 1,0 до 1,3%.

 Область применения

Серый чугун является одним из самых востребованных продуктов черной металлургии. Его доля в общем объеме производства составляет не менее 80%. В машиностроении применяются марки с высоким содержанием графита, так как они способны поглощать вибрационные колебания, возникающие при работе механизмов. Сплав используется для получения ответственных деталей:

  • втулок;
  • станин для станков
  • тяжелых оснований.

Необходимые свойства серому чугуну придают при помощи легирования молибденом или хромом. Высокая износостойкость при трении в отсутствие смазки необходима:

  • для нажимных дисков сцепления;
  • блоков;
  • крышек подшипников;
  • тормозных дисков или барабанов.

Из марок с перлитной структурой производят детали, испытывающие большие нагрузки: гильзы и головки цилиндров; распределительные валы.

И сегодня остаются востребованными чугунные изделия различного назначения:

  • сантехника для дома;
  • кухонная посуда;
  • трубы и радиаторы отопления;
  • чугунные ограждения и скульптуры.
Отливки 1 класса

Для производства каждой детали из серого чугуна подбирается марка, соответствующая по своим характеристикам условиям эксплуатации. К 1 классу относятся изделия, которые должны обладать:

  • пределом прочности на растяжение – 25-30 кг/мм2;
  • модулем упругости – 1,15-1.30*10-6 МПа;
  • стабильностью геометрической формы.

Отливки 1 класса подвергаются высоким нагрузкам, давлению или трению скольжения:

  • зубчатые колеса;
  • поперечины и ползуны;
  • кронштейны;
  • станины шлифовальных станков;
  • гидроцилиндры;
  • пневматическое оборудование.

В зависимости от толщины изделий, для их изготовления используются марки:

  • СЧ21-СЧ40;
  • СЧ28-СЧ48.

Детали 1 класса, подвергающиеся сильному износу, должны иметь мелкопластинчатую структуру перлита и твердость до 180 НВ. Для ответственных деталей допустимо применение серого чугуна марки СЧ32-СЧ-52.

Детали 2 класса

К отливкам 2 класса относят корпусные части и базовые детали, не работающие на износ:

  • станины токарных или револьверных станков;
  • листопрокатные валки;
  • детали сменного оборудования.

Однако к ним тоже предъявляются повышенные требования предела прочности – до 20-25 кг/мм2. Для достижения таких показателей рекомендуется использовать марки:

  • СЧ15-СЧ32;
  • СЧ21-СЧ40.

Изделия, изготовленные из литого чугуна, характеризуются большим сроком эксплуатации, при этом – минимальной стоимостью.

Серый чугун

Что такое серый чугун?

Серый чугун, также известный как серый чугун, является популярным типом чугуна, используемым в отливках. В состав серого чугуна входит 2,5–4% углерода, 1–3% кремния и некоторые добавки марганца от 0,1 до 1,2%. Серый чугун содержит графитовые микроструктуры, придающие железу серый цвет. Это железо легко отливается, но его нельзя ковать или обрабатывать механическим способом, ни горячим, ни холодным. Хотя прочность на растяжение и ударопрочность серого чугуна слабее, чем у большинства других металлов, прочность на сжатие эквивалентна низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали. Для большинства применений серый чугун обычно имеет приемлемую пластичность, предел прочности при растяжении, предел текучести и ударопрочность.


Серый чугун Свойства:

Твердость (по Виккерсу): 161-321

Прочность на растяжение: в среднем 7 тонн на квадратный дюйм

Прочность на растяжение, предельная: 16700-102000 фунтов на кв. Сила, выход: 9500-60900 фунтов на квадратный дюйм (65,5-420 МПа)

Прочность доходности сжатия: 83000-200000 фунтов на кв.

Использование серого чугуна дает много уникальных преимуществ. Одним из наиболее примечательных является улучшенная смазка серого чугуна. Графитовые чешуйки в сером чугуне обеспечивают лучшую смазку, уменьшая износ чугуна. Это делает серый чугун отличным выбором для таких деталей, как тормозные диски. Серый чугун также обладает способностью гасить вибрации, что делает его отличным выбором для жилищного или промышленного применения, например, для машинных оснований. Кроме того, серый чугун обладает высокой теплопроводностью, что позволяет ему легче перемещать тепло через металл.

Серый чугун может выдерживать термические циклы, то есть чугун может выдерживать высокие и низкие температуры без деформации. Термическое циклирование может вызвать напряжение и преждевременный выход из строя других форм металлического литья, однако серый чугун постоянно доказывает свою способность выдерживать термоциклирование. Серый чугун очень устойчив к окислению. Серый чугун образует на поверхности защитную пленку или окалину, что делает его более устойчивым к коррозии, чем кованое железо или низкоуглеродистая сталь.


Серый чугун Недостатки

Одно из самых больших преимуществ серого чугуна — это также его самый большой недостаток. Чешуйки графита, которые придают серому чугуну дополнительную смазку и устойчивость к износу, также создают слабые места в металле, где могут начаться трещины. Эти переломы могут привести к расколам и поломкам. Именно из-за разрушения серый чугун имеет низкую прочность на растяжение и ударную вязкость.


Серый чугун Области применения

Серый чугун имеет множество применений и часто используется во всех отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, строительство и производство.

Примеры применения из серого чугуна:


  • Шестерни
  • Компоненты гидравлики
  • Компоненты автомобильной подвески
  • Лапы плужные
  • Насосы
  • Связи
  • Части печи
  • Поворотные кулаки
  • Запчасти для тракторов
  • Клапаны
  • Компоненты подвески грузовика
  • Другие запчасти для грузовиков
  • Корпуса ветряных турбин.
  • Колонны корпуса
  • Грузы и противовесы
  • Основания машин

Свяжитесь с нами

Серый чугун Состав и свойства

Серый чугун (Серый чугун) назван так потому, что цвета поверхности перелома. Содержит 1,5-4,3% углерода. и 0,3-5% кремния плюс марганец, сера и фосфор. это хрупкий с низкой прочностью на растяжение, но легко отливается.

Все данные в этом документе относятся к китайскому стандарту ГБ/Т 9439-1988.

Образец одиночной отливки Прочность на растяжение Свойство

Серый чугун класс

Одноместный образец
Прочность на растяжение
σb≥/МПа

Серый чугун отливки

Стена толщина/мм

Растяжение сила
σb≥/МПа

НТ100

100

>2,5~10
>10~20
>20~30
>30~40

130
100
90
80

HT150

150

>2,5~10
>10~20
>20~30
>30~40

175
145
130
120

НТ200

200

>2,5~10
>10~20
>20~30
>30~40

220
195
170

160

HT250

250

>4,0~10
>10~20
>20~30
>30~50

270
240
220
200

HT300

300

>10~20
>20~30
>30~50

290
250
230

HT350

350

>10~20
>20~30
>30~50

340
290
260

 

Прочность на растяжение прикрепленных к отливкам образцов Свойство

Серый чугун град

Стена толщина
/мм

Растяжение прочность σb≥/МПа

Растяжение прочность (эталонная)
σb≥/МПа

Прилагается тестовый купон

Прилагается испытательный блок

Ø30 мм

Ø50 мм

R15мм

R25мм

HT150

>20~40
>40~80
>80~150
>150~300

130
115
–
–

–
(115)
105
100

120
110
–
–

–
–
100
90

120
105
90
80

НТ200

>20~40
>40~80
>80~150
>150~300

180
160
–
–

–
(155)
145
135

170
150
–
–

–
–
140
130

165
145
130
120

HT250

>20~40
>40~80
>80~150
>150~300

220
200
–
–

–
(190)
180
165

(210)
190
–
–

–
–
170
160

205
180
165
150

HT300

>20~40
>40~80
>80~150
>150~300

260
235
–
–

–
(230)
210
195

(250)
225
–
–

–
–
200
185

245
215
195
180

HT350

>20~40
>40~80
>80~150
>150~300

300
270
–
–

–
(265)
240
215

(290)
260
–
–

–
–
230
210

285
255
225
205

 

Другое механическое имущество отливок из серого чугуна

Марка

Сжатие

Прочность
σbc/МПа

Стрижка Прочность
τb/МПа

Воздействие Тестирование
αKV/(Дж/см2)

Безопасный диапазон
напряжение
σ-1/МПа

Модуль Эластичность
Ε/ГПа

HT150

500~700

150~250

–

60~90

70~90

НТ200

600~800

200~300

2~5

80~90

80~110

HT250

800~1000

250~350

4~8

100~140

100~130

HT300

1000~1200

300~450

7~10

120~160

120~140

HT350

1100~1300

350~500

9~11

140~180

130~160

 

Отливки из серого чугуна Твердость

Серый чугун класс

Твердость класс

Твердость Ассортимент
HBS

Металлография

НТ100

h245

≤170

Феррит

HT150

х275

150~200

Феррит + Перлит

НТ200

х295

170~220

Перлит

HT250

х315

190~240

Перлит

HT300

х335

210~260

Перлит (модифицированное железо
)

HT350

х355

230~280

Перлит (модифицированное железо
)

 

Термическая обработка литья из серого чугуна

Литейный блок
Вес
кг

Пуск
Температура
/°C

Нагрев
Скорость
/(°C/ч)

Консервация температура

Тепло Сохранение
Время
/ч

Охлаждение
Скорость
/(°C/ч)

Финал Температура
/°C

Чугун

Низколегированный чугун

Простой отливки

<200

≤200

≤100

500~550

550~570

4~6

30

200

200~2500

≤200

≤80

500~550

550~570

6~8

30

200

>2500

≤200

≤60

500~550

550~570

8

30

200

Точность Отливки

<200

≤200

≤100

500~550

550~570

4~6

20

200

200~2500

≤200

≤80

500~550

550~570

6~8

20

200

 

Отливка из серого чугуна, стандарты не указаны химический состав, поэтому мы предлагаем только следующее химия на основе фактического производства.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *