Чугуны белые: применение, маркировка, состав, свойства, виды

alexxlab | 24.06.1982 | 0 | Разное

применение, маркировка, состав, свойства, виды

Металлические сплавы железа и углерода, где содержание второго элемента превышает 2,14%, называют чугунами. К белым чугунам относят такие сплавы, в которых углерод представлен в виде карбида железа Fe3C (цементита). Именно из-за светлого цвета на изломе их и называют белым.

Условия изготовления отливок из белой марки приведены в ГОСТ 1215-79 и ГОСТ 26358-84. В них указаны технические требования, порядок приемки, испытаний, транспортирования и хранения чугунных сплавов. Маркируется буквами БЧ.

Виды выпускаемого белого чугуна

В зависимости кристаллической структуры, а так же наличия и соотношения составляющих элементов белые чугуны подразделяют на:

• обыкновенный;
• легированный;
• жаропрочный;
• нержавеющий.

 

 

Отдельным видом выделяют чугунные сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением.

Внутренняя структура обыкновенного белого чугуна содержит углерод в виде цементитных зерен. Количество углерода влияет на температуру плавления и в зависимости от этого чугуны подразделяют на:

1. доэвтектические с более низкой температурой плавления, углерода не боле 4,3%;
2. эвтектический с содержанием углерода 4,3%;
3. заэвтектические – более 4,35% и может достигать – 6,3%.

Эффекта отбеливания чугуна достигают путем быстрого охлаждения отливки, которая в результате получается неоднородной по своему составу. Верхний слой, толщиной до 30 мм, становится белым, а остальная сердцевина представляет собой обычный серый чугун.

Достоинства и недостатки 

Как и все чугунные сплавы, белые отличаются большой прочностью в сочетании с хрупкостью при сильных механических ударах. В числе основных положительных качеств белого чугуна следует назвать:

• высокую твердость;
• большое удельное сопротивление;
• износостойкость;
• повышенное сопротивление коррозии.

Важным качеством белых чугунов считается очень хорошая устойчивость к воздействию высоких температур, которая используется для снижения количества трещин в первоначальных отливках.

К основным недостаткам относят такие качества, как:

• хрупкость и возможность разрушения при механических воздействиях;
• низкие литейные качества и плохое заполнение форм;
• вероятность образования внутренних трещин при отливке;
• сложная и некачественная механическая обработка.

Образование дефектов при сваривании из-за быстрого выгорания углерода и образования пор.

Область применения

Обыкновенный белый чугун используют весьма ограниченно, поскольку он плохо применим к механической и термической обработке. Для производства изделий он часто применяется в виде необработанных или частично обработанных отливок.

Самое широкое применение сплав получил при изготовлении крупных деталей простой конфигурации. Это корпуса и детали станков и прокатных станов, шары для мельниц, приводные и опорные колеса. Кроме этого белый чугун используют для изготовления узлов агрегатов, которые испытывают на себе постоянное воздействие абразивных материалов.

Важным моментом является использование обычного чугуна в качестве сырья для изготовления ковких сортов железоуглеродистых чугунных и стальных сплавов.

Легирование белого чугуна

Наличие в составе сплава легирующих добавок сильно изменяет его физические свойства, которые значительно расширяют его область применения. В качестве легирующих элементов в металлургии используют очень распространенные вещества.

Для повышения твердости в железоуглеродистый чугунный сплав могут быть добавлены: никель, фосфор, марганец, хром, ванадий, кремний, медь, титан и сера.

В том случае, если количество легирующих добавок примерно равно углеродному содержанию, чугун приобретает предельно возможную твердость.

Износостойкость, как физическая характеристика белого чугуна, рассматривается независимо от его твердости. Ее повышения достигают изменением структуры металла путем добавления карбидов и фосфидов в виде равномерно распределенных включений. Качество отливки деталей напрямую зависит от химического состава сплавов и количества легирующих элементов.

В зависимости от процентного содержания легирующих примесей белый чугун подразделяют на:

• низколегированный до 2,5%;
• среднелегированный до 10%;
• высоколегированный.

Уже готовые отливки из чугуна подвергаются дополнительной температурной обработке (отжигу), в результате которой снимаются внутренние напряжения металла и происходит стабилизация внешних размеров. Температура отжига белого легированного чугуна около 850°C.

Процесс нагрева и охлаждения происходит медленно для исключения образования внутренних трещин и других дефектов.

 

 

Легированные чугунные сплавы получили широкое применение в производстве:

• деталей промышленного оборудования и станков;
• узлов и деталей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственной техники;
• подвижного железнодорожного состава; труб, насосов, котлов;
• бытовых и хозяйственных изделий.

Это обусловлено улучшенными качествами металлов по сравнению с обычным белым чугуном.

Нержавеющие сплавы

Для повышения устойчивости белого чугуна к коррозии в него добавляют большое количество хрома. Это приводит к образованию оксидной пленки на поверхности и дальнейшему прекращению доступа кислорода. Кроме этого высокохромистый белый чугун приобретает устойчивость к щелочным растворам, серной и азотной кислоте.

Дополнительно процесс легирования хромом предупреждает возможность коагуляции карбидов при сильном нагреве сплава. Это позволяет получать качественные сварные соединения деталей из белого чугуна. Если в процессе легирования вместе с хромом добавлены никель и молибден, то полученный нержавеющий сплав по прочности можно сравнивать с лучшими жаропрочными сталями, которые намного дороже.

Хромосодержащий белый чугун применяют в случаях тяжелых эксплуатационных условий, присутствия щелочей и окислителей, потребности высокого электросопротивления.

Белый жаропрочный чугун

Для получения чугунного сплава способного сохранять первоначальные размеры в процессе циклических нагревов до высокой температуры в него, кроме хрома, добавляют:

• до 2,0% меди;
• 0,5% титана;
• 0,1% никеля.

При этом металл относится к группе нержавеющих белых чугунов и может использоваться во многих отраслях деятельности.

Сплавы с высоким удельным сопротивлением

Такие виды белого чугуна применяют для изготовления литых нагревателей электрических печей и сушек, работающих при температуре до 900°C. Для получения сплава в него добавляют:

• 3,0-5,0% никеля;
• 2,5-3,5% углерода;
• 2,0-2,5% кремния;
• 1,0-1,5% марганца.

Такой белый чугун с высоким удельным сопротивлением называют сормайт и используют для изготовления электронагревателей различной мощности.

Белый чугун нельзя назвать слишком распространенным сплавом из-за технических трудностей при его механической и термической обработке. Однако создание легированных сплавов значительно расширяет сферу применения этого материала в результате кардинального изменения его физических и химических свойств.

При этом процесс легирования не требует использования редких и очень дорогих добавок. Поэтому применение белого чугуна для изготовления изделий и заготовок будут расширяться.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 – 0 голосов

13.Белые чугуны, их структура, свойства, применение.

Белый чугун. Белые чугуны подразделяются на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. Доэвтектические белые чугуны содержат 2,14-4,3% углерода, эвтектический – 4,3%, заэвтектические – более 4,3%.

Диаграмма Fe – Fe3C отражает фазовые превращения, протекающие в белых чугунах при нагреве и охлаждении (рис. 1).

Кристаллизация белых доэвтектических чугунов начинается с выделения из жидкого раствора кристаллов аустенина; заэвтектических – с выделения первичного цементита.

При температуре 1147⁰C(линия EF) белые чугуны претерпевают эвтектическое превращение. Оно заключается в образовании из жидкого раствора, содержащего 4,3%C, эвтектической смеси, состоящей из кристаллов аустенита с концентрацией углерода 2,14% и кристаллов цементита. Смесь эта называется ледебуритом.

При дальнейшем понижении температуры уменьшается растворимость в аустените углерода, в результате чего последний выделяется из аустенита в виде вторичного цементита.

При температуре 727oC аустенит претерпевает, как и в углеродистых сталях, эвтектоидное превращение.

Рис. 1. Диаграммы метастабильного (сплошная линия) и стабильного (пунктир) равновесия железоуглеродистых сплавов.

Таким образом, структура белого доэвтектического чугуна при комнатной температуре состоит из ледебурита, перлита и вторичного цемента (рис.2, а). Ледебуритная составляющая представляет собой светлые цементитные поля с равномерно расположенными на них темными перлитными участками. Перлит образует темные зерна; вторичный же цементит частично виден в виде светлых выделений по границам перлитных зерен, а частично сливается с цементитом ледебурита.

Эвтектический белый чугун (рис.2, б) имеет в своей структуре один ледебурит.

Структура белого заэвтектического чугуна (рис.2, в) состоит из ледебурита, в матрице которого расположены крупные призматические кристаллы первичного цементита, выделившиеся из жидкого раствора.

Образованию белого чугуна способствует большая скорость охлаждения сплава, повышенное содержание Mg от 0,5 до 1,2% (и более), а также легирующих элементов (карбидообразователей): Cr, W, V.

Из-за большего содержания цементита белые чугуны обладают высокой твердостью (до 500-700 НВ) и хрупкостью, трудно обрабатываются резанием на станках, их можно лишь шлифовать абразивным инструментом. Поэтому в качестве конструкционных материалов их применяют редко, используя только для изготовления деталей, работающих в условиях повышенного абразивного изнашивания, т.е. соприкасающихся в процессе работы с частицами песка, руды и т.п. (детали гидромашин, пескометов и др.). Для увеличения износостойкости белые чугуны легируют Cr, V, Mo и другими карбидообразующими элементами.

Большее применение находит так называемый отбеленный чугун при изготовлении массивных изделий, обладающих большой поверхностной твердостью. При этом химический состав чугуна и скорости затвердевания отливки подбирают так, что белый чугун получается лишь на поверхности, а в середине – серый чугун. Такие изделия хорошо сопротивляются износу. Это прокатные валки, вальцы и шары мельниц, волочильные доски, бандажи вагонных колес, лемехи плугов и др. Однако основная часть получаемого заэвтектического чугуна идет в переплавку, а доэвтектического на переработку (специальной термической обработкой) в ковкий чугун. В судостроении белые чугуны практически не используются. На речном флоте из белого (отбеленного) чугуна отливают роульсы черпаковых скатов многочерпаковых земонарядов, шнеки для подборщиков, применяемых при перегрузке песка, эпатитов и т.п. грузов.

Рис.2. Структура белого чугуна а) доэвтектического; б) эвтектического;

в) заэвтектического.

15. Белые чугуны, их область применения.

В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида же­леза. Такой чугун в изломе имеет белый цвет и харак­терный металлический блеск. Структура состоит из пер­лита, ледебурита и избыточного цементита, поэтому чугун отличается высокой твердостью, хрупкостью, низ­кой прочностью и трудоемкостью механической обра­ботки. Из белого чугуна делают отливки деталей с по­следующим отжигом на ковкий чугун. Белые чугуны применяют для производства стали, поэтому их назы­вают передельными чугунами.

Ограниченное применение имеют отбеленные чугу­ны — отливки из серого чугуна со слоем белого чугуна в виде твердой корки на поверхности. Из них изготов­ляют прокатные валки, тормозные колодки и другие детали, работающие в условиях износа.

16. Серые чугуны, их маркировка и область применения.

В серых чугунах углерод в значитель­ной степени или полностью находится в свободном со­стоянии в форме пластинчатого графита. Из-за этого излом имеет серый цвет.

В зависимости от распада цементита различают ферритный, феррито-перлитный и перлитный серые чугуны. Серый чугун обладает высокими литейными свойствами, хорошо обрабатывается, менее хрупок, чем белый чугун, ему присущи хорошие антифрикционные свойства, что объясняется пористым строением и наличием графита. Иногда в структуре чугуна наряду с графитом содер­жится ледебурит. Такой серо-белый чугун называют половинчатым. Основные его свойства: высокая твер­дость, хрупкость и низкая прочность.

Серый чугун широко применяют в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении для производства отливок, поэтому его называют литейным. Из него изготавливают станины металлорежущих станков, бло­ки и гильзы автомобильных и тракторных двигателей, поршневые кольца, корпуса и др. Маркируется серый чугун по ГОСТ 1412-79 буквами СЧ и цифрами, кото­рые обозначают предел прочности при растяжении. Например, марка СЧ18 (всего по ГОСТу 11 марок) по­казывает, что чугун этой марки имеет G_в=176 МПа.

Выбор марки чугунов для конкретных условий ра­боты обусловливается совокупностью технологических и механических свойств. Ферритные серые чугуны СЧ10, СЧ15, СЧ18 предназначены для слабо- и средненагруженных деталей: крышки, фланцы, маховики, диски сцепления и др. Феррито-перлитные СЧ20, СЧ21, СЧ25 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоков цилин­дров, картеров двигателя, поршней цилиндров, бараба­нов сцепления и др. Перлитные серые модифицирован­ные чугуны СЧЗ0, СЧ35, СЧ40, СЧ45 обладают наи­более высокими механическими свойствами и их исполь­зуют для изготовления гильз цилиндров, распредели­тельных валов и др.

17. Высокопрочные чугуны, их маркировка и область применения.

В высокопрочном чугуне гра­фитовые включения имеют шаровидную форму. Это до­стигается модифицированием чугуна магнием до 0,5 % от массы чугуна. Шаровидная форма графита опреде­ляет наибольшую сложность металлической основы и не создает резкой концентрации напряжений, поэтому чугун имеет высокую прочность при растяжении и изгибе. Из высокопрочного чугуна изготавливают ответственные детали машин (коленчатые валы, зубчатые колеса, поршни и др.).

Высокопрочный чугун, так же как и серый, подраз­деляют на ряд марок в зависимости от механических свойств, причем основными показателями служат пре­дел прочности при растяжении и относительное удлине­ние. Механические свойства зависят от структуры ме­таллической основы, которая может быть перлитная, феррито-перлитная и ферритная. Лучшей структурой яв­ляется структура, состоящая из перлита и шаровидного графита, окруженного небольшими островками феррита.

Маркируется высокопрочный чугун по ГОСТ 7293-79 (всего по ГОСТу 10 марок) буквами ВЧ и цифрами, из которых первые две обозначают предел прочности при растяжении, а последние – относительное удлинение в процентах. Например, марка ВЧ 42-12 показывает, что чу­гун данной марки имеет G_в= 412МПа и б = 12 %.

3. Чугуны: белые, серые, высокопрочные, ковкие. Материаловедение: конспект лекций [litres]

3. Чугуны: белые, серые, высокопрочные, ковкие

Чугун – первичный продукт переработки железных руд путем плавки в доменных печах. В структуре чугунов могут быть разные составляющие в зависимости от того, какая часть углерода оказывается в структурно—свободном состоянии. Это же определяет название чугунов: белый, серый, высокопрочный, ковкий.

Чугун – самый распространенный железоуглеродистый литейный материал, содержащий свыше 2 % углерода, до 4,5 % – кремния, до 1,5 % – марганца, до 1,8 % – фосфора и до 0,08 % – серы. Чугун обладает высокими литейными свойствами, поэтому широко используется в литейном производстве в качестве конструкционного материала. Из чугуна, имеющего невысокий коэффициент трения, изготовляют подшипники скольжения.

Белый чугун представляет собой сплав железа с углеродом в виде карбида железа Fe ₃ C, т. е. углерод находится в связанном состоянии в виде химического соединения – цементита. Содержание углерода в белом чугуне колеблется в пределах от 2,14 до 6,67 %, причем первичная структура белых чугунов может содержать ледебурит, аустенит и первичный цементит. Кроме того, в микроструктуру белых доэвтектических чугу—нов входят перлит, вторичный цементит и ледебурит – при комнатных температурах. При содержании от 2,14 до 4,3 % углерода белые чугуны называются доэвтектическими, при 4,3 % – эвтектическими и при 4,3–6,67 % – заэвтектическими.

Серый чугун широко применяется в машиностроении. Такое название он получил по серому цвету излома, обусловленному наличием в структуре чугуна свободного углерода в виде графита. Металлургическая промышленность выпускает одиннадцать марок серых чугунов: СЧ 10 – из него изготавливают детали, для которых прочностная характеристика не является обязательной, – запорную арматуру (вентили, клапаны, задвижки), сковороды, крышки и так далее; СЧ 15, СЧ 18 – из них изготавливают рычаги, шкивы, фланцы, звездочки, корпусные малонагруженные детали.

Высокопрочный чугун получают путем введения магния – до 0,9 % и церия – до 0,05 % в жидкий серый чугун перед разливкой его в формы.

Высокопрочный чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и пониженное содержание марганца. В этом чугуне сочетаются ценные свойства стали и чугуна. В обозначение их марок входят два числа – первое указывает предел прочности на разрыв, второе – относительное удлинение.

Всего выпускают десять марок высокопрочного чугуна.

Например: ВЧ 38–17, ВЧ 42–12, ВЧ 45–5, ВЧ 50–7, ВЧ 100–2, ВЧ 120–2. Из высокопрочных чугунов изготавливают многие детали, в том числе фасонные, корпуса и станины станков, гильзы, цилиндры, зубчатые колеса и т. д.

Выпуска 11 марок ковкого чугуна, причем маркируется он по тому же принципу, что и высокопрочный. Ковкие чугуны могут иметь ферритную, перлитную и ферритил—перлитную металлическую основу.

Чугуны ферритного класса КЧ 35–10 и КЧ 37–12 используют для производства деталей, эксплуатируемых при высоких динамических и статических нагрузках, – картеров, редукторов, ступиц и т. д., а чугуны марок КЧ 30–6 и КЧ 33–8 – для изготовления менее ответственных деталей – хомутов, гаек, вентилей, колодок и т. д.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Чугуны (белый, серый, высокопрочный, ковкий). Получение, структура, маркировка, область применения

Белые чугуны: состав, свойства, область применения.

Углерод находится в виде цементита Fe₃C. Излом будет белый, если сломать. В структуре доэвтектического чугуна HB 550 наряду с перлитом и вторичным цементитом присутствует хрупкая эвтектика (ледебурит), количество которой достигает 100% в эвтектическом чугуне. Структура заэвтектического чугуна состоит из эвтектики (Лп) и первичного цементита, выделяющегося при кристаллизации из жидкости в виде крупных пластин. Высокая твёрдость, трудно обрабатывается резанием. Гл. свойство: высокая износостойкость. Чугун хрупкий. Редко применяется в машиностроении. Используется при изготовлении жерновов на мельнице, прокатные валки на прокатных станках, изгороди делают из этого чугуна. Если отливка небольшая (до 10 кг), то образуется белый чугун при быстром охлаждении.

Получение: В доменных печах выплавляют белые чугуны трех типов: литейный коксовый, передельный коксовый и ферросплавы.

Серый чугун.

Структура не оказывает влияние на пластичность, она остается чрезвычайно низкой. Но оказывает влияние на твердость. Механическая прочность в основном определяется количеством, формой и размерами включений графита. Мелкие, завихренной формы чешуйки графита меньше снижают прочность. Такая форма достигается путем модифицирования. В качестве модификаторов применяют алюминий, силикокальций, ферросилиций.

Серый чугун широко применяется в машиностроении, так как легко обрабатывается и обладает хорошими свойствами.

В зависимости от прочности серый чугун подразделяют на 10 марок (ГОСТ 1412).

Серые чугуны при малом сопротивлении растяжению имеют достаточно высокое сопротивление сжатию.

Серые чугуны содержат углерода – 3,2…3,5 %; кремния – 1,9…2,5 %; марганца –0,5…0,8 %; фосфора – 0,1…0,3 %; серы – < 0,12 %.

Структура металлической основы зависит от количества углерода и кремния. 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.

Учитывая малое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать этот материал для деталей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам. В станкостроении это – базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, направляющие; в автостроении – блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления. Отливки из серого чугуна также используются в электромашиностроении, для изготовления товаров народного потребления.

Обозначаются индексом СЧ (серый чугун) и числом, которое показывает значение предела прочности, умноженное на 10^-1СЧ 15.

Получение: Графит образуется в серых чугунах в результате распада хрупкого цементита. Этот процесс называют графитизацией. Распад цементита вызывают искусственно путем введения кремния или специальной термической обработки белого чугуна.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом.

Высокопрочные чугуны (ГОСТ 7293) могут иметь ферритную (ВЧ 35), феррито-перлитную (ВЧ45) и перлитную (ВЧ 80) металлическую основу.

Получают эти чугуны из серых, в результате модифицирования магнием или церием (добавляется 0,03…0,07% от массы отливки). По сравнению с серыми чугунами, механические свойства повышаются, это вызвано отсутствием неравномерности в распределении напряжений из-за шаровидной формы графита.

Чугуны с перлитной металлической основой имеют высокие показатели прочности при меньшем значении пластичности. Соотношение пластичности и прочности ферритных чугунов – обратное.

Высокопрочные чугуны обладают высоким пределом текучести,

,

что выше предела текучести стальных отливок. Также характерна достаточно высокая ударная вязкость и усталостная прочность,

,

при перлитной основе.

Высокопрочные чугуны содержат: углерода – 3,2…3,8 %, кремния – 1,9…2,6 %, марганца – 0,6…0,8 %, фосфора – до 0,12 %, серы – до 0,3 %.

Эти чугуны обладают высокой жидкотекучестью, линейная усадка – около 1%. Литейные напряжения в отливках несколько выше, чем для серого чугуна. Из-за высокого модуля упругости достаточно высокая обрабатываемость резанием. Обладают удовлетворительной свариваемостью.

Из высокопрочного чугуна изготовляют тонкостенные отливки (поршневые кольца), шаботы ковочных молотов, станины и рамы прессов и прокатных станов, изложницы, резцедержатели, планшайбы.

Отливки коленчатых валов массой до 2..3 т, взамен кованых валов из стали, обладают более высокой циклической вязкостью, малочувствительны к внешним концентраторам напряжения, обладают лучшими антифрикционными свойствами и значительно дешевле.

Обозначаются индексом ВЧ (высокопрочный чугун) и числом, которое показывает значение предела прочности, умноженное на ВЧ 100.

Получение: Высокопрочные чугуны (ГОСТ 7293—79) — разновидность серых чугунов, которые получают при модификации их магнием или церием. Графитовые включения в этих чугунах имеют шаровидную форму.

Ковкий чугун

Получают отжигом белого доэвтектического чугуна.

Хорошие свойства у отливок обеспечиваются, если в процессе кристаллизации и охлаждения отливок в форме не происходит процесс графитизации. Чтобы предотвратить графитизацию, чугуны должны иметь пониженное содержание углерода и кремния.

Ковкие чугуны содержат: углерода – 2,4…3,0 %, кремния – 0,8…1,4 %, марганца – 0,3…1,0 %, фосфора – до 0,2 %, серы – до 0,1 %.

Формирование окончательной структуры и свойств отливок происходит в процессе отжига, схема которого представлена на рис. 11.4. Отливки выдерживаются в печи при температуре 950…1000С в течении 15…20 часов. Происходит разложение цементита:Fe₃C→Fe_y(C)+C.

Структура после выдержки состоит из аустенита и графита (углерод отжига).При медленном охлаждении в интервале 760…720^oС, происходит разложение цементита, входящего в состав перлита, и структура после отжига состоит из феррита и углерода отжига (получается ферритный ковкий чугун).

При относительно быстром охлаждении (режим б, рис. 11.3) вторая стадия полностью устраняется, и получается перлитный ковкий чугун.

Структура чугуна, отожженного по режиму в, состоит из перлита, феррита и графита отжига (получается феррито-перлитный ковкий чугун)

По механическим и технологическим свойствам ковкий чугун занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью. Недостатком ковкого чугуна по сравнению с высокопрочным является ограничение толщины стенок для отливки и необходимость отжига.

Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках.Из ферритных чугунов изготавливают картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы, хомутики, муфты, фланцы.

Из перлитных чугунов, характеризующихся высокой прочностью, достаточной пластичностью, изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, тормозные колодки.

Обозначаются индексом КЧ (высокопрочный чугун) и двумя числми, первое из которых показывает значение предела прочности, умноженное на , а второе – относительное удлинение – КЧ 30 – 6.

Получение: Ковкие чугуны— разновидность серых чугунов, получаемая путем длительного (до 80 ч) выдерживания белых чугунов при высокой температуре. Такая термическая обработка называется томлением. При этом цементит распадается и выделив­шийся при его распаде графит образует хлопьевидные включения. В зависимости от температуры и длительности выдерживания ковкие чугуны получают на ферритной и ферритно-перлитной основах.

 

Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация :: Книги по металлургии

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ

 

СТРУКТУРА и износостойкость В НЕЙТРАЛЬНЫХ АБРАЗИВНЫХ СРЕДАХ

Изучение износостойких белых чугунов проводилось на стенде, где образцы изнашиваются, вращаясь по кругу в резервуаре, запол­ненном смесью песка и воды. Присутствие воды в абразивной массе вызывает коррозионное воздействие на образцы. Однако высокая абразивность остроугольных зерен песка и сравнительно слабое корро­зионное воздействие водопроводной воды позволили изучать износостойкость сплавов в нейтральной абразивной среде.

В белых чугунах, специально предназначенных для изготовления износостойких отливок, содержится 2,5—3,6 % углерода. Во избежа­ние графитообразования содержание кремния не должно превышать 1,0 %, для большего подавления образования в структуре графита вводят карбидообразуюшие легирующие элементы (чаше всего — хром).

Структура белых перлитных чугунов состоит из карбидов и перлита. При введении в состав белых чугунов определенных легирующих эле­ментов (Ni, Mo, Мп) перлитное превращение аустенита подавляется. После охлаждения аустенит в этих легированных чугунах частично превращается в мартенсит, а частично сохраняется в структуре. Такие структуры образуют основу мартенситных чугунов [27, 28, 87, 88].

Влияние легирующих элементов на свойства белых чугунов весьма велико. Легирующие элементы в значительной мере определяют тип карбидов и металлическую основу белых чугунов.

Свойства сплавов Fe—Сr—С обусловливаются двумя важными осо­бенностями хрома как легирующего элемента — ограничением у-области и образованием карбидов.

Высокое сродство хрома к углероду обусловливает образование в структуре хромистых сталей не только карбидов цементитного типа, но и более устойчивых специальных карбидов хрома. При относи­тельно малых содержаниях хрома в сталях образуется карбид железа — цементит (Fe₃C), в котором может быть растворено до 18—20 % Сr. В высокохромистых сплавах образуются специальные карбиды хрома (Сr, Fe)₇C₃ и (Сr, Fe)₄C. Тригональный карбид хрома (Сr, Fe)₇C₃ рас­творяет от 30 до 50 %, а кубический карбид (Сr, Fe)₄C — до 35 % Fe.

Из диаграммы системы Fe—Сr—С  видно, что чем больше в сплаве углерода, тем при более высоких концентрациях хрома обра­зуются карбиды (Cr, Fe)₇C₃ и (Cr, Fe)₄C. Чтобы исключить образова­ние карбида цементитного типа (Fe, Сr)₃С при содержании менее 1 % С достаточно 5—6 % Сr, а при 2 % С нужно не менее 17—18 % Сr.

Влияние хрома на превращения в сплавах Fe—Сr—С видно из псевдобинарных диаграмм состояния Fe—С при 5, 13, 25 % Сr.

В связи с уменьшением растворимости углерода в аустените под влиянием легирования хромом линия предельной растворимости карбидов в аустените, а вместе с ней эвтектоидная точка сдвигаются влево, в сторону меньших концентраций углерода, у-область в сталях под влиянием хрома сужается, но поскольку углерод, образуя карби­ды, выводит хром из твердого раствора, для полного исключения аустенита в структуре сплава Fe—Сr—С требуется тем больше хрома, чем больше углерода в сплаве. Так, полное исчезновение у-области в стали с 1 % С происходит при содержании хрома, превышающем 30 %, тогда как в безуглеродистых сплавах Fe—Сг достаточно 12 % Сr, чтобы получить чисто ферритную структуру. С увеличением содер­жания хрома эвтектическая точка сдвигается влево.

В табл. 2.1 приводится состав ряда белых износостойких чугунов разных марок, применяемых в России и за рубежом, и некоторых ста­лей и чугунов, износостойкость которых изучалась.

Эти чугуны могут быть разделены на несколько групп:

а)чугуны с карбидами Л/₃С подразделяются на перлитные и мартенситные;

б) чугуны с карбидами Л/₇С₃, М₄С и типа VC — на ферритные, аустенитные, мартенситные.

 

Перлитные чугуны с карбидами М₃С. Наличие в структуре чугунов карбидов делает их более износостойкими, чем конструкционные стали. Сравнительно мягкая перлитная металлическая основа и це­ментит делают эти сплавы наименее износостойкими из всех белых чугунов.

 

Мартенситные чугуны с карбидами М₃С.  К материалам с более вы­сокими характеристиками износостойкости, чем у белого перлитного чугуна, относится нихард (3—5 % Ni, 1,5—2,5 % Сr), в 1,5—2,5 раза бо­лее износостойкий, чем белый перлитный чугун.

В литом состоянии нихард имеет мартенситную матрицу с участ­ками остаточного аустенита или бейнита и сложные доэвтектические и эвтектические карбиды железа и хрома. Мартенситная структура матрицы литого нихарда обусловлена наличием никеля и хрома. Од­нако низкая температура конца мартенситного превращения приво­дит к тому, что в микроструктуре металлической основы наряду с мартенситом имеется остаточный аустенит.

В табл. 2.2 приведены составы наиболее распространенных чугу­нов “нихарда”. Состав сплава выбирается в зависимости от назначе­ния детали и условий ее работы. Так, для работы в условиях интен­сивного абразивного износа, где ударные нагрузки невелики, применяется высокоуглеродистый чугун нихард-1.

Чугун с низким содержанием углерода нихард-2 характеризуется меньшей износостойкостью, но более прочен, чем высокоуглероди­стый нихард-1 [43].

Для получения мартенситной структуры в деталях с массивными сечениями необходимо повысить содержание никеля, при этом воз­растает опасность появления в структуре графита. Поэтому для отли­вок применяют одну из разновидностей нихарда — сплав 3-2-1 [85], отличающийся более низким содержанием никеля (1,5—3,25 %) и на­личием 0.4-1.1 % Мо. Этот сплав по сравнению с другими распро­страненными никельхромовыми белыми чугунами обладает более вы­сокой износостойкостью, лучшими механическими и эксплуатацион­ными свойствами. Молибден так же, как и никель, подавляет образо­вание перлита при охлаждении в форме, но в отличие от никеля не является графитизатором. Уменьшение содержания никеля снижает склонность к образованию графита в толстостенных деталях и, кроме того, повышает износостойкость остаточного аустенита, который при износе превращается в более твердый и, следовательно, более износостойкий мартенсит.

Был создан сплав, в котором в целях экономии никеля часть его заменена медью. Комбинация из 1,5 % Сu, 3,5 % Ni и 2 % Сr обеспе­чивает свойства, близкие свойствам стандартных составов нихарда: 4 % Ni и 2 % Сr [126]. Однако в [43] указывается, что применение ни­харда с медью вызывает осложнение в производстве, так как возмож­но появление неоднородности в структуре, а также опасности увели­чения содержания меди в возврате.

Для нихарда рекомендуется сравнительно низкое содержание кремния (0,3—0,5 %), что вызвано влиянием на устойчивость аустени­та — кремний сдвигает С-образные кривые влево в области перлитно­го превращения [43]. В тонкостенных отливках желательно повышать содержание кремния до 0,75 %, если при этом не образуется свобод­ный графит. Содержание марганца стремятся поддерживать на отно­сительно низком уровне (0,3—0,7 %), так как марганец вызывает об­разование очень устойчивого аустенита, который трудно превращает­ся в мартенсит и бейнит при термической обработке и в процессе изнашивания, что снижает стойкость деталей.

Количество серы и фосфора в чугунах должно быть минимальным. При содержании фосфора более 0,25 % повышается хрупкость. Сера также способствует понижению прочности отливок. Никель — основ­ной элемент в нихарде. Он определяет твердость и прочность матри­цы. Недостаточное содержание никеля приводит к образованию низ­котемпературных продуктов распада аустенита—троостита или даже перлита, что резко снижает износостойкость сплава. Чрезмерное со­держание никеля способствует появлению остаточного аустенита, также понижающего износостойкость.

Хром в нихарде выполняет три функции. Во-первых, стабилизиру­ет карбид и подавляет графитизацию. Никель является графитизатором в нихарде, поэтому необходимо соблюдать соотношение никельхром. Во-вторых, хром способствует повышению твердости карбидов и, в-третьих, способствует стабилизации аустенита [47].

 

Белые чугуны с карбидами М₇С₃ и М₄С. Увеличение в белых чугунах содержания хрома выше 10 % приводит к образованию в их структуре первичного карбида три тонального типа, имеющего формулу (Сr, Fe)₇C₃.

При кристаллизации аустенитной хромистокарбидной эвтектики карбиды типа M₇С₃ в отличие от ледебурита с карбидами типа Л/₃С не образуют непрерывную фазу, а располагаются в виде изолированных тригональных карбидов в аустенитной основе.

Карбиды типа М₇С₃ более тверды и дисперсны, чем карбиды M₃С, что обеспечивает чугунам с карбидами первого типа более высокие износостойкость и прочность. Микротвердость карбидов (Сг, Fe)₇C₃ составляет 1200—1500 Нц, что значительно превышает микротвер­дость кварца (-1000 Нц), тогда как твердость карбидов цементного типа Fe₃C или (Fe, Сr)₃С близка к микротвердости кварца и составля­ет 800—1100 Нц. Отсюда становится объяснимой высокая износо­стойкость высокохромистых чугунов в условиях эксплуатации.

Как правило, применяют доэвтектические и эвтектические чугу­ны, так как в заэвтектических чугунах при кристаллизации образуют­ся крупные иглообразные карбиды, снижающие износостойкость и, особенно, прочность отливок. Поэтому необходимо так подбирать химический состав сплава, чтобы он не был заэвтектическим. При со­держании в чугунах 12—18 % Сr сплавы, содержащие более 3,6 % С, становятся заэвтектическими .

При содержании хрома в пределах 25—30 % и около 2,7 % С подав­ление перлитного превращения обеспечивается без добавки других легирующих элементов только в тонкостенных отливках.

При содержании в чугуне около 34 % Сг и 1,5—2,2 % С металличе­ская основа состоит из феррита, что приводит к сравнительно низкой износостойкости этого сплава в абразивных средах. Этот сплав обла­дает хорошей коррозионной стойкостью в окислительных средах (азотная, крепкая серная, уксусная, фосфорная, органические кисло­ты) и в щелочах, растворах солей, морской воде, обычной атмосфере и в сернистых газах. Высокохромистый чугун не стоек в соляной ки­слоте и в разбавленной серной. Этот чугун обладает хорошей жаро­стойкостью при r < 1200 °С [42].

Ванадиевые чугуны с карбидами типа VC. В этих чугунах форма се­чения карбидов близка к шаровидной. В зависимости от содержания марганца и других элементов, а также от термической обработки структура их металлической основы может быть аустенитной, ферритной или мартенситной. Эти чугуны обладают сравнительно хоро­шей износостойкостью, однако при аустенитной или ферритной мат­рице главным их преимуществом является относительно высокая для износостойких чугунов пластичность. Детали из чугуна с аустенитной структурой подвергаются нагреву до 1100 °С и охлаждению на воздухе.

 

Сравнительное исследование износостойкости белых чугунов. Дан­ные различных авторов об износостойкости белых чугунов разных марок противоречивы. Например, в работах [85, 86] указывается, что износостойкость чугуна “клаймэкс аллой-42” в два-три раза выше, чем чугуна нихард. Из этих же работ можно сделать вывод, что износостойкость чугуна с 27 % Сr выше, чем износостойкость ни-харда. В РТМ 28—61 приводятся данные лабораторных испытаний на износ, показывающие, что износостойкость нихарда в 3,7 раза выше, чем стойкость высокохромистых чугунов ИЧХ28Н2 и ИЧХ15М2 (состав последнего аналогичен чугуну “клаймэкс аллой-42”).

Если данные РТМ 28—61 (по-видимому, изданные в 1961 г.) о вы­сокой износостойкости чугуна “нихард” можно объяснить недоста­точным опытом исследования нихарда в СССР, то странным выгля­дит утверждение изданной в 2005 г. работы Е.И. Маруковича и М.И. Карпенко [78] о том, что в особо жестких условиях наибольшей износостойкостью, в том числе и против эрозии, отличаются мартен­ситные чугуны типа нихард (Заметим, в [78] приводится много рисун­ков из работ М.Е. Гарбера, Е.В. Рожковой и др. без ссылки на авторов).

Чугун серый и белый: условия образования – steel-guide.info

Чугуны являются тройными сплавами железо-углерод-кремний. Различают четыре основных типа чугунов:
– серый чугун;
– белый чугун;
– ковкий чугун;
– чугун с шаровидным графитом.

 

 

Химический состав этих четырех типов чугунов представлен в таблице ниже.

Таблица – Четыре основных типа чугунов

Серый чугун – графит, белый чугун – цементит

В сером чугуне формируется графитная эвтектика – углерод находится в нем с основном в форме графита, тогда как в белом чугуне образуется  цементитная эвтектика и углерод находится в основном в виде цементита Fe₃C.

Влияние кремния на тип эвтектики в чугунах

Добавление кремния позволяет графиту образовываться более легко, особенно при формировании непосредственно из жидкой фазы. Возможно, что более правильно было бы даже сказать, что добавка кремния делает более трудным образование цементита Fe₃C.

На рисунке 1 показано как кремний снижает температуру эвтектики аустенит-цементит и в то же время поднимает температуру эвтектики аустенит-графит.

Рисунок 1 – Изменение эвтектических температур графита и цементита Fe₃C
с увеличением содержания кремния в чугуне от 0 до 2 %

По рисунку 1 для сплава железо-углерод с содержанием кремния 2 % существует две эвтектические температуры: 1163 ºС при образовании графита и 1120 ºС при образовании цементита. В процессе охлаждения сплава жидкость между дендридами  продолжает обогащаться углеродом пока температура до тех пор, пока не образуется одна из этих эвтектик.

Конкуренция между графитом и цементитом

Между двумя типами эвтектик происходит своего рода конкуренция зато, какая из них образуется первой. Эта конкуренция включает три важных фактора:

1) Обе типа эвтектик до начала формирования эвтектики требуют некоторого переохлаждения ниже их эвтектических температур, которые показаны на рисунке 1.
2) Величина переохлаждения возрастает с ростом скорости охлаждения.
3) Величина переохлаждения для образования эвтектики аустенит-цементит меньше, чем та, что требуется для образования эвтектики аустенит-графит.

Медленное охлаждение – серый чугун

Предположим, что междендритная жидкость охлаждается до 1130 ºС и  при этом ни одна из эвтектик не сформировалась. Затем жидкость охлаждается еще на 33  ºС – с 1163 до 1130 ºС. Этого переохлаждения достаточно для образования графитной эвтектики. Для образования цементитной эвтектики этого охлаждения не достаточно, так как температура жидкости не опустилась ниже 1120 ºС. Поэтому в этих условиях цементитная эвтектика не может образоваться. Теоретически переохлаждения 33 ºС достаточно для образования графитной эвтектики и в результате этого получается серый чугун.

Быстрое охлаждение – белый чугун

Представим, что охлаждение того же железоуглеродистого сплава с 2 % кремния ведется быстрее, так, что необходимая величина переохлаждения для образования графитной эвтектики увеличивается с 33 до 53 ºС. Это значит, что графитная эвтектика не будет образовываться, пока междендритная жидкость не достигнет 1110 ºС. Однако при температуре 1110 ºС жидкость переохлаждается на 10 ºС температуры цементитной эвтектики 1120 ºС. Поскольку для формирования цементитной эвтектики достаточно небольшого переохлаждения – менее 10 ºС – этот сплав затвердеет как белый чугун.

Практика производства чугунов

Эти «теоретические» выкладки подтверждают практические рекомендации для производства серого и белого чугунов:
1) При одном и том же химическом составе чугуна он будет белым чугуном при быстром охлаждении или серым чугуном при медленном охлаждении.
2) Повышенное содержание кремния в чугуне способствует образованию серого чугуна. Различие графитной и цементитной эвтектических температур снижается с 43 ºС для содержания кремния 2 % до только 6 ºС в чугуне совсем без кремния.
3) В чугуне без кремния, как правило, образуется белый чугун. Это происходит потому, что междендритная жидкость раньше достигает  переохлаждения для «белой эвтектики», чем для «серой эвтектики».

Источник: John D. Verhoeven, Steel Metallurgy for Non-Metallurgists, 2007

Белый чугун | Металлургия для чайников

Знаете ли вы белый чугун?

Белый чугун – это нелегированный чугун с низким содержанием углерода и кремния, так что структура представляет собой твердый хрупкий карбид железа без свободного графита. Эти утюги ограничены в применении из-за недостаточной ударопрочности и сложности поддержания структуры в более толстых секциях. В некоторых случаях отливки проектируются и производятся так, чтобы иметь белую структуру в определенных областях и серую или чешуйчатую структуру в других местах для повышения ударной вязкости.

Белый чугун

Это железо, поверхность излома которого белая из-за присутствия цементита. При более низком содержании кремния и более быстром охлаждении углерод в белом чугуне выделяется из расплава в виде цементита метастабильной фазы, Fe3C, а не графита. Цементит, который выделяется из расплава, образует относительно крупные частицы, обычно в эвтектической смеси, где другой фазой является аустенит (который при охлаждении может превратиться в мартенсит).Эти эвтектические карбиды слишком велики, чтобы обеспечить дисперсионное твердение (как в некоторых сталях, где выделения цементита могут препятствовать пластической деформации, препятствуя движению дислокаций через ферритную матрицу).

Скорее, они увеличивают объемную твердость чугуна просто за счет своей собственной очень высокой твердости и значительной объемной доли, так что объемную твердость можно аппроксимировать правилом смесей.В любом случае они предлагают твердость за счет прочности. Поскольку карбид составляет значительную часть материала, белый чугун с полным основанием можно отнести к кермету.

Микроструктура Белый чугун

Белый чугун слишком хрупкий для использования во многих конструктивных элементах, но с хорошей твердостью и стойкостью к истиранию и относительно низкой стоимостью он находит применение в таких областях применения, как износостойкие поверхности (рабочее колесо и спиральная камера) шламовых насосов, гильзы корпуса и подъемные штанги в шаровые мельницы и мельницы автогенного помола, шары и кольца в измельчителях угля, а также зубья ковша экскаватора (хотя для этого применения более распространена литая среднеуглеродистая мартенситная сталь).

Трудно достаточно быстро охладить толстые отливки, чтобы расплав полностью застыл в виде белого чугуна. Однако быстрое охлаждение можно использовать для затвердевания оболочки из белого чугуна, после чего остаток охлаждается медленнее, образуя сердцевину из серого чугуна.

Полученная отливка, называемая охлажденной отливкой, имеет преимущества твердой поверхности и несколько более жесткой внутренней части.Сплавы белого чугуна с высоким содержанием хрома позволяют отливать массивные отливки (например, крыльчатку массой 10 тонн) в песчаные формы, т. Е. Не требуется высокая скорость охлаждения, а также обеспечивают впечатляющую стойкость к истиранию.

Возможно вам понравится

Случайные сообщения

• Типы материалов
  Металлы – это элементы, которые обычно обладают хорошей электрической и теплопроводностью. Многие металлы обладают высокой прочностью, высокой прочностью …
• Металлография
  Металлография – это исследование микроструктуры материалов.Анализ металлографической микроструктуры материала помогает в …
• Коррозия Нержавеющая сталь
  Все “нержавеющие” стали могут подвергаться коррозии в неправильных условиях …
• Что такое снятие напряжений?
  Снятие напряжения заключается в нагреве стали до температуры ниже критического диапазона для снятия напряжений в результате …
• Алюминиевая фольга
  Алюминиевая фольга изготовлена ​​из алюминиевого сплава, который содержит от 92 до 99 процентов алюминия….

Белый чугун – типы, микроструктура и применение

Наиболее распространенным износостойким черным металлом с содержанием углерода более 2 мас.% В форме цементита является белый чугун . Белая ограненная трещина из-за присутствия цементита – одна из основных характеристик белого чугуна. В промышленности используется много чугунов, каждый из которых имеет определенные характеристики и области применения. Для понимания см. Типы чугуна .

Микроструктура белого чугуна e Development

Для общего развития микроструктуры в высокоуглеродистом железном материале и понимания эффекта равновесного охлаждения и быстрого охлаждения, следуйте Развитие микроструктуры железа . Охлаждение или направленное отверждение оказывает огромное влияние на микроструктуру белого чугуна. Если быстрое охлаждение допускается только на поверхности, то получается чугун с серой структурой (чешуйки графита) в центральной области. Чтобы понять важность затвердевания, воспользуйтесь типами чугуна . Прочитав статью Типы чугуна , вы получите представление о том, насколько простым процессом затвердевания можно создать различные типы чугуна, которые можно использовать для различных приложений.

Здесь мы собираемся подробно обсудить микроструктуру белого железа…

Один важный термин, который будет вызывать наибольшую озабоченность, – это Углеродный эквивалент (CE) .В основном, наряду с углеродом, кремний увеличивает процесс графитизации и увеличивает вероятность зарождения графита. Вот почему кремний также рассматривается вместе с углеродом для определения окончательного типа чугуна. Следующая формула CE используется для развития микроструктуры;

Фазовая диаграмма затвердевания приведена ниже;

Сначала рассмотрим строку S1 , и пройти линию солидуса.Ниже линии солидуса начинаются дендриты аустенита. появляясь в расплавленной ванне железа и углерода. Вокруг этих дендритов образовалась область ванны расплава обогащена углеродом. Из-за высокой концентрации углерода и различные оксидные фазы, углерод осаждается в виде хлопьев, а не цементит, который образуется в результате эвтектической реакции. Это зарождение графита Количество хлопьев увеличивается при понижении температуры, в результате чего образуется серый чугун. К снизить активность углерода и предотвратить зародышеобразование графитовых чешуек после нескольких шаги обычно предпринимаются;

• Увеличение соотношения Mn, Cr и Mo / Si: Увеличение количества легирующих элементов предотвращает активность углерода в жидкой ванне, а также ограничивает осаждение хлопьев.Это способствует образованию карбида.
• Быстрое охлаждение: Это приводит к переохлаждению жидкой ванны. При быстром охлаждении температура резко падает и активность углерода снижается. Углерод не успевает образоваться из ванны расплава. Итак, после перехода от линии эвтектики ледибурит (эвтектическая смесь аустенита и цементита) образуется непосредственно из жидкой ванны железа и углерода.
• Давление: Повышение давления всегда сопровождается образованием углеродных чешуек.Применение контроля давления может вызвать эффект охлаждения толстых отливок для предотвращения образования серого чугуна.

Конструкция из белого чугуна

Конечная микроструктура белого чугуна выглядит следующим образом;

Эта микроструктура изображает перлитную матрицу с непрерывной толстой цементитной матрицей, образовавшейся в результате эвтектической реакции. Наличие толстой сетки является основной причиной хрупкости соответствующей микроструктуры.

Типы белого чугуна

Итак, мы упомянули здесь, что существуют различные механизмы, которые могут производить микроструктуру белого чугуна , такую ​​как легирование, сверхбыстрое охлаждение и давление. Эти процессы литья оказывают определенное влияние на микроструктуру белого чугуна.

По этим причинам белый чугун делится на две группы;

1. Низколегированный чугун: Чугун с содержанием сплава менее 4%
2. Высоколегированный чугун: Чугун с содержанием сплава более 4%

Низколегированный чугун

Его также называют перлитным белым чугун .Мы упоминали ранее, что при относительно более быстром охлаждении можно предотвратить зарождение углеродных чешуек.

Микроструктура перлитного белого чугуна показана выше.

Перлитная структура также возможна при высокой концентрации сплава. В зависимости от процесса затвердевания и состава микротвердость и микроструктура перлитного белого чугуна могут изменяться.

Твердость, достигаемая в обычной песчаной форме и низколегированном чугуне, составляет 350 HV.HV – это испытание на микротвердость по Виккеру, подробные сведения об испытании на микротвердость и способ считывания числа твердости можно найти в Испытание на твердость по Виккеру . Если вместо песка использовать металлическую форму, эффект охлаждения увеличивается, и перлитные полосы выглядят более тонкими, повышая твердость до 500 HV.

Белый перлитный чугун используется в элеваторах Bucker, как показано на рисунке ниже. Он также используется в сельском хозяйстве из-за низкой стоимости и высокой твердости.

Охлаждающий чугун

Отливка в кокиль производится путем вставки металлической пластины внутрь песчаной формы для быстрого отвода тепла от композиции, содержащей большое количество кремния, чтобы вызвать графитизацию остальной части железа.В результате получается белая оболочка и серый сердечник, обладающие высокой твердостью и ударной вязкостью.

Чаще всего применяется для литья в кокиль. – это молот, используемый при дроблении угля и цемента. Этот молот используется в фрезерных и дробильных установках с молотком, состоящим из белого чугуна, конструкция которого состоит из серого чугуна.

Высоколегированный чугун

Высоколегированный чугун – это термин, обычно используемый для белого чугуна с содержанием сплава более 4%.Литье из таких черных металлов выполняется для материалов с высокой стойкостью к истиранию, таких как детали, необходимые в станках для резки и шлифования.

Микроструктура высоколегированного чугуна – влияние легирующих элементов

Игольчатая матрица изображает мартенсит . Область рядом с игольчатым мартенситом – остаточный аустенит. Сплошная сетка, показывающая матрицу выше, состоит из карбидов металлов. Эти карбиды могут быть из хрома, ванадия или железа.

Содержание сплава имеет различные целей. Просто для понимания, хром добавлен для защиты от коррозии и вторичные карбиды, повышающие твердость. Металлическую матрицу можно регулировать от мягкого к твердому для оптимизации микроструктуры между твердым и жестким литьем железо.

Подробная информация о влиянии легирующих элементов приведена ниже;

Углерод: С увеличение процентного содержания углерода, процент образования карбида увеличивается, в результате придавая большую твердость.

Никель: Никель способствует мартенситному и бейнитному превращению в матрице белого железа. Белый чугун с перлитной матрицей кажется мягким с лучшей ударной вязкостью и характеристиками поглощения ударов. С добавлением никеля поле графита увеличивается, что приводит к подавлению перлитного образования, что дает высокий процент мартенсита. Если количество никеля велико, образуется больше остаточного аустенита, что приводит к снижению твердости. Оптимальное содержание никеля необходимо для оптимальной стойкости к истиранию и твердости белого чугуна.

Хром: сплав чугун, где высокая абразивная и износостойкость важны, особенно в в таких областях применения, как дробление и измельчение, хром является важным легирующим веществом. добавление. С добавлением никеля процесс графитации также ускоряется. образование хлопьев с высоким содержанием углерода. Добавление хрома подавляет графитизацию Процесс инициирован за счет добавления никеля и углерода. В основном он существует в карбидные фазы, образующие больше карбидов и, как следствие, повышающие твердость.Отношение хрома к никелю обычно составляет 1: 2 или 1: 2,5.

Силикон: Силикон является одним из очень важных литейных добавок, повышающих текучесть расплава. а также удаляет поглощенный кислород из расплава. Он действует как окислитель и удаляет весь поглощенный кислород, тем самым устраняя важные дефекты литья, но также сильно графитизирован. С добавлением силикона шансы графита увеличивается образование чешуек и, тем самым, снижается стойкость к истиранию белого цвета. чугун.Таким образом, кремний следует добавлять до минимального уровня, чтобы кремний выполнять свои обязанности по литью и не допускать, чтобы он был промоутером хлопьев.

Марганец: Марганец Добавка улучшает раскисление, а также закаливаемость белого чугуна. Улучшение прокаливаемости не наравне с никелем, но тем не менее, он обеспечивает результат. Его следует добавлять до минимального уровня 0,5%.

Молибден: It добавляется для общего улучшения мартенситного образования в центре отливки вместе с никелем.Он существует в основном с карбидными фазами и помогает в упрочнении. конструкция в центре отливки.

Медь: Прокаливаемость также улучшается добавлением меди, но улучшение только вдвое меньше, чем Никель. Он также может охрупчивать белое железо из-за образования игольчатых осаждается после реакции с кислородом.

Эта добавка для легирования делит высоколегированный белый чугун на две группы;

Сера и фосфор: Они также снижают стойкость к истиранию, и их следует поддерживать на минимальном уровне.

Мартенситный никелевый белый чугун

ASTM A532-I – это класс мартенситного никелевого белого чугуна. В низколегированном белом чугуне матрица выполнена из перлита. Перлит относительно мягкий и имеет низкую износостойкость. Для повышения износостойкости белого чугуна перлитная матрица сдвигается на мартенсит за счет введения в нее никеля и хрома. Никель добавляется в количестве 5-8 мас.%. Никель не участвует в карбидообразовании; он просто задерживает образование перлита и расширяет аустенитное поле и снижает вероятность образования перлита.Конечная микроструктура содержит карбидные фазы, внедренные в мартенситную и остаточную аустенитную матрицу.

Эти виды белого чугуна также называют никелево-твердым.

Этот тип микроструктуры имеет твердость по Виккеру 550HV 30. При отпуске при температуре 275 ͦC остаточный аустенит распадается на нижний бейнит, повышая твердость микроструктуры еще на 100HV30. При использовании металла вместо песчаной формы получается более мелкая мартенситная микроструктура с твердостью на 50HV30 по Виккеру выше, чем у обычных.

Никелевый твердый чугун имеет следующий состав;

	C	Mn	Si	Mo	Cr	Мин.		3,3
Макс.%	3,6	2	0.8	4	1,4	5

Никелевый твердый белый чугун физико-механические свойства приведены ниже;

500 500

Плотность (г / см3)	7,6 – 7,8
Теплопроводность (Вт / мК)	15-30
9276 8,17 Коэффициент теплового расширения
Температура плавления (F)	2300 F
Модуль упругости (ГПа)	169 – 183
Поперечная прочность (МПа)
Прочность на разрыв в литом состоянии (МПа)	280-350
Твердость (HV)	450-550

Мартенситный хром Белый чугун

Приложения там, где требуется высокая стойкость к истиранию, например, мельницы, формы для кирпича, пресс-формы и оборудование для дробеструйной обработки, а также горнодобывающее оборудование, использование высокохромистых материалов. используется белый чугун.В этих приложениях высокая стойкость к истиранию. и требуется небольшая прочность, чтобы противостоять ударной нагрузке. Белый с высоким содержанием хрома чугун – лучшее сочетание стойкости к истиранию и прочности.

Хром изменение содержания и термическая обработка могут использоваться для регулировки механического свойств, поскольку существует компромисс между износостойкостью и вязкостью чугун.

Стандарт ASTM A 532 имеет два установленных стандарта для состава и твердости. ASTM A 532 класс – II распространяется на хромомолибденовые чугуны.

Добавленное содержание хрома увеличивает концентрацию карбида, тем самым увеличивая твердость. У них самая высокая твердость среди всего белого чугуна.

Хромовый белый чугун;

	C	Mn	Si	Mo	Cr
Мин.7				14
Макс.%	3,3	1,3	1	3,5	17

Молибден добавление улучшает закаливаемость матрицы, тем самым повышая стойкость к истиранию. При более низком содержании хрома коррозионная стойкость чуть больше, чем ниже упомянул хромистый сплав железа.

Свойства железа из хромистого сплава следующие;

) 600 – 600

Плотность (г / см3)	7.6-7,8
Теплопроводность (Вт / мК)	15-30
Коэффициент теплового расширения	13
Температура плавления (F)
Поперечная прочность (МПа)	938
Твердость в литом состоянии (HV)	450 – 550
Твердость (шаг упрочнения 3) (

Самый большой наиболее распространенным применением этого класса чугуна являются футеровки фрезерных станков, дроби дробеструйная дробь и шламовые насосы.Валковая дробилка также очень распространена. применение в цементной промышленности.

Стандарт ASTM A class – III представляет этот класс белого чугуна. Из-за очень высокого содержания хрома коррозионная стойкость этого типа белого чугуна очень высока. Благодаря высокому содержанию хрома возможна прочная матрица и очень устойчивый к истиранию белый чугун.

Белый чугун с высоким содержанием хрома имеет следующий состав;

	C	Mn	Si	Mo	Cr
Мин.5				23
Макс.%	3,3	1	1,5	2,1	28

Белый чугун с высоким содержанием хрома имеет следующие свойства;

Коэффициент теплового расширения Температура плавления (F) шаг aferhardnening) (HV)

Плотность (г / см3)	7,6
Теплопроводность (Вт / мК)	15-30
	2300 F
Поперечная прочность (МПа)	938
Твердость в литом состоянии (HV)	450-550
600 – 650

Сравнение свойств белого чугуна и остального чугуна может быть изучено для типов чугуна. Вы можете следить за Cast Iron в Википедии для получения подробной информации о режиме.

F.A.Q

Можно ли сваривать белый чугун?

Белый чугун содержит прочную непрерывную сеть трудно свариваемых карбидов. Сварка белого чугуна обычно не рекомендуется. В структуре белого чугуна также присутствует мартенсит. Эта комбинация карбидов и различных фаз твердой матрицы склонна к тепловому растрескиванию. Сварка и немедленное охлаждение приводят к образованию трещин в чугуне, поэтому белый чугун для сварки не рекомендуется.
Ниже приведены общие методы ремонта, которые можно использовать для белого чугуна;
– Добавление сварочных вставок
– Добавление вставок спиралей Heli
– Болтовое соединение
– Эпоксидная смола

Почему белый чугун твердый и хрупкий?

Белый чугун чрезвычайно твердый и хрупкий. Ответ кроется в его микроструктуре. Микроструктура состоит из толстой непрерывной сетки карбидов, внедренных в перлитную или мартенситную матрицу. Эта карбидная сетка чрезвычайно тверда и сопротивляется любой пластической деформации.Это основная причина твердости и хрупкости белого чугуна. Когда трещина образуется внутри карбидной сетки, трещина течет немедленно, и никаких других микротрещин не возникает. Поэтому поверхность белого чугуна с трещинами кажется белой.

Как производится белый чугун?

Чаще всего чугун получают методом литья. Другие методы производства включают механическую обработку. Поскольку чугун чрезвычайно твердый и хрупкий, его нельзя формовать в твердой форме.Единственный способ придать форму белому чугуну – это отлить материал определенной формы.

Белое железо оставляет пятна на раковине?

Так как белый чугун непористый благодаря литью. Полированная эмаль из белого железа делает поверхность чрезвычайно блестящей. Благодаря ровной поверхности и отсутствию пористости пятна можно легко удалить, поскольку они не задерживаются внутри материала. Поверхность хорошо очищается.

Применение белого чугуна

Общие приложения:

• Перекачивание земснаряда
• Нефтяной песок Применение
• Детали горнодобывающей дробилки
• Футеровка шаровой мельницы
• Валковая дробилка
• Футеровка дробилки
• Решетки для дробеструйной очистки
• Подъемные штанги

Износостойкие чугуны по стандарту ASTM A532

Износостойкие чугуны ASTM A532

---

Спецификация ASTM A532 относится к группе высокохромистых белых чугунов, которые были разработаны для обеспечения высокой стойкости к истиранию при строжке.Эти сплавы особенно эффективны в таких отраслях, как нефтеносные пески, горнодобывающая промышленность, переработка и гидроразрыв.

В Penticton Foundry мы работаем в партнерстве с вами, чтобы найти решения ваших проблем с износом. Основываясь на ваших требованиях и отзывах, мы проектируем и конструируем сплав, полностью соответствующий стандарту ASTM A532. Таким образом мы максимально увеличиваем время работы и сокращаем количество остановок и замен. Наши стойкие к истиранию чугуны могут поставляться с различными составами и твердостью.В зависимости от ваших потребностей, Penticton Foundry может отлить до готового размера и / или полностью обработать ваш компонент. Если вам интересно, почему хромированное белое железо (ASTM A532) так устойчиво к истиранию, прочтите это.

ASTM A532 Класс III Тип A *

Эти сплавы обычно называют белыми чугунами с высоким содержанием хрома и содержат от 11% до 30% Cr, а также другие элементы, способствующие присутствию карбидов в их микроструктуре.

Изменяя химический состав и обработку, уровни твердости имеют широкий диапазон, что позволяет Penticton Foundry спроектировать именно то, что необходимо.

ASTM A532, белый чугун с высоким содержанием хрома, обладает высокой стойкостью к истиранию и отлично подходит для применений, связанных с износом или сочетанием износа и коррозии / окисления.

Гибкий 25

Этот сплав пластичен для сверления, нарезания резьбы и протяжки. Химический состав, обработка и термообработка этого сплава делают его идеальным выбором для сверления, нарезания резьбы и / или протяжки. После этих операций обработки его можно закалить (обычно до> 600 BHN) перед использованием.Это особенно полезно для насосов или компонентов гидравлического разрыва пласта, таких как спиральные части, рабочие колеса и футеровки.

Подробнее: Тип A * (Pliant25 ASTM A532 Класс 3 Тип A *)

Гранит25

Гранит 25 – наш самый распространенный сплав, твердость которого обычно превышает 650 BHN. Он используется во всех отраслях промышленности в любое время, когда возникает потребность в стойкости к истиранию. Он используется для перекачивания шламов в горнодобывающей промышленности, нефтеносных песках и других отраслях промышленности. Он также используется для дробления в горнодобывающей промышленности, нефтеносных песках, вторичной переработке и других отраслях промышленности.

Подробнее: Granite25 ASTM A532 Class III Type A * (Granite25 ASTM A532 Class 3 Type A *)

Бриллиант25

Этот сплав имеет самый высокий процент карбидов и, следовательно, твердость, которая обычно превышает 680 BHN. Обычно он используется в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности для изготовления таких деталей, как футеровка желоба и ударные стержни.

Подробнее: Diamond25 ASTM A532, класс III, тип A * (Diamond25, ASTM A532, класс 3, тип A *)

Жесткий35

Этот сорт ASTM A532 легирован для повышения ударной вязкости и сквозной твердости отливок с толстым сечением.Это особенно полезно в таких приложениях, как гирационная дробилка в горнодобывающей промышленности или любой измельчитель, который дробит абразивные среды.

Подробнее: Tough35 ASTM A532, класс III, тип A * (Tough35, ASTM A532, класс 3, тип A *)

Прочие износостойкие сплавы

В спецификации ASTM A532 есть несколько других типов / марок, которые имеют другой химический состав и свойства. Подробности см. Ниже.

Нихард 1 (класс I, тип A)

Этот сплав находится в производстве дольше всех износостойких сплавов.Он содержит никель и хром и может быть очень рентабельным, в зависимости от текущей цены на эти товары. Nihard 1 используется при износе и особенно полезен при транспортировке смешанного цемента.

Подробнее: Nihard ASTM A532, класс I, тип A (Nihard, ASTM A532, класс 1, тип A)

15-3 (класс II, тип B)

Этот сплав имеет немного более высокую вязкость из-за уменьшения количества карбидов в матрице. Это хороший выбор в горнодобывающей промышленности, например, для футеровки шаровых мельниц.Он также используется в компонентах дноуглубительных работ, а также в валковых дробилках и измельчителях.

Подробнее: 15-3 ASTM A532, класс II, тип B (15-3 ASTM A532, класс 2, тип B)

20-1 (класс II, тип D)

Этот сплав такой же твердый, как сплав с 25% Cr, но с немного большей вязкостью и немного меньшей коррозионной стойкостью. Твердость поддерживается добавлением молибдена. Это хороший выбор для горнодобывающей и дробильной промышленности, где используются более толстые отливки.

Подробнее: 20-1 ASTM A532, класс II, тип D (20-1 ASTM A532, класс 2, тип D)

30% Cr

Белый чугун с 30% хрома является наиболее устойчивым к коррозии из сплавов железа ASTM A532. Он нашел настоящую нишу в десульфуризации дымовых газов, а также в других окислительных средах и некоторых восстановительных средах. Он не так устойчив к истиранию, как другие сплавы белого чугуна с высоким содержанием хрома.

Узнать больше: Спецификация ASTM A532 30% Cr

* Уникальный сплав – Pliant25 ASTM A532, класс III, тип A

Мы с гордостью предлагаем Pliant25 ASTM A532 Class III Type A, который является лучшим сплавом, который можно использовать при сверлении, нарезании резьбы и протяжке.После механической обработки он подвергается термообработке примерно до 600 BHN.

---

Узнайте больше о хромовом белом чугуне. Загрузите наш бесплатный информационный бюллетень по сплавам.

(PDF) Обзор типов белого чугуна и белого чугуна с высоким содержанием хрома

Международная конференция по многофункциональным материалам (ICMM-2019)

Журнал по физике: серия конференций 1495 (2020) 012023

IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1742-6596 / 1495/1/012023

6

 Никель-хромовые (Ni-Cr) белые чугуны

 Хром-молибденовые (Cr-Mo) белые чугуны

 белые чугуны с высоким содержанием хрома (HCWCI)

2.6. Никель-хромовые (Ni-Cr) белые чугуны

Никель-хромовые (Ni-Cr) чугуны содержат Ni и Cr. Белые чугуны Ni-Cr с низким содержанием хрома

содержат 3 – 5 мас. % Ni и 1 – 4 мас. % Cr, причем одна модификация сплава содержит

7-11 мас. % Cr. Торговое название Ni-Hard типов 1–4 обычно идентифицирует их. Хром при более низких концентрациях

(<2-3%) практически не влияет на прокаливаемость, поскольку большая часть хрома связана в карбидах

[16] и [11].

Белый чугун Ni-Cr также известен как мартенситный белый чугун, а мартенситный белый чугун Ni-Cr

потребляется в больших объемах при горных работах, таких как футеровка шаровых мельниц и измельчение шаров

[11]. Ni является основным легирующим элементом, потому что при уровнях от 3,0 до 5,0% он эффективен в

, подавляя превращение аустенитной матрицы в перлит, тем самым обеспечивая твердую мартенситную структуру

(обычно содержащую значительные количества остаточного аустенита). проявляется при охлаждении в форме

.Cr включен в эти сплавы на уровне от 1,4 до 4,0%, чтобы гарантировать отверждение чугуна карбидом

(тип M3C), то есть противодействовать эффекту графитизации на Ni [20].

Износостойкие конструкции, содержащие эвтектические смеси аустенита и карбидов, могут быть получены

с размерами тонкого и толстого сечения независимо от использования кокилей. Можно получить следы графита

в более толстых сечениях или при использовании более высоких уровней углерода и кремния.За исключением этих

обстоятельств, доминирующая микроструктура Ni-Hard железа состоит из матрицы железа

, окруженной карбидами твердых металлов [11].

Наличие 3-5 мас. % Ni позволяет проэвтектическому аустениту достигать начальной температуры мартенсита (Ms)

без образования перлита. Нет идеального превращения, и микроструктура литого чугуна Ni-Hard

будет содержать смесь аустенита и мартенсита.Если отливка имеет переменную толщину

, то более толстые участки могут содержать следы перлита. Из этого обсуждения очевидно, что

довольно сложно сделать прогнозы относительно характеристик износа отливки, которые основаны на исходном химическом составе

, с небольшими знаниями или без каких-либо знаний о размерах или термической истории [11].

Для применений, требующих высокой степени прочности, твердости и износостойкости, чугуны Ni-Hard cast

являются одним из эффективных доступных материалов.

отливок из чугуна с никелевым покрытием отлично зарекомендовали себя в различных тяжелых условиях эксплуатации, включая рабочие валки для горячего фрезерования стали. Чугун с высоким содержанием хрома и сплав быстрорежущей стали

также широко используются на сталелитейном производстве, а никелевый чугун обычно используется в чистовых клетях

[20]. Оптимальный состав сплава белого чугуна Ni-Cr зависит от механических свойств

, необходимых для условий эксплуатации, а также размеров и веса отливки

.Белый чугун Ni-Cr оказался очень экономичным материалом, который используется для дробления и измельчения

.

Преобладающие характеристики чугуна Ni-Hard заключаются в том, что их высокая прочность и ударная вязкость могут достигаться

при термообработке при относительно низких температурах. Низкие температуры для термообработки

подходят для больших отливок, которые не подходят для термообработки при более высоких температурах и

склонны к растрескиванию [11]; [16].Из всех износостойких чугунов Ni-Hard производится в наибольшей тоннаже

тонн для различных отраслей промышленности по переработке полезных ископаемых. Низкая стоимость чугуна Ni-Hard обусловлена ​​его низким содержанием сплава

, его способностью принимать различные формы и высокой твердостью в литом состоянии. Его высокая твердость

– это то, что четко отличает его от перлитных стойких к истиранию чугунов. Высокая твердость

является результатом образования мартенсита по сравнению с перлитом в литом состоянии.Этот металлургический сдвиг

является результатом высокого содержания Ni в чугуне Ni-Hard [11].

В классе I, тип A, отливки в приложениях требуют максимальной стойкости к истиранию, например, трубы для золы

, шламовые насосы, валковые головки, шины для мульлера, сегменты коксовых дробилок, классификаторы и т. Д. Тип B –

, рекомендованный для приложений, требующих большая прочность и умеренное воздействие, например, плиты дробилки

, подбарабанья дробилки и колышки для измельчения.Класс I, тип D, никель-твердый тип 4, имеет более высокий уровень прочности и вязкости

и поэтому используется для более тяжелых применений, которые оправдывают его добавление

8.3: Чугуны – Engineering LibreTexts

Фазовая диаграмма стали выше на самом деле не является диаграммой состояния равновесия для системы железо-углерод, но из-за кинетики обычно образуется Fe3C. Для черных сплавов с более высоким содержанием углерода часто (хотя и не всегда) образуется графит. Эти сплавы с высоким содержанием углерода называются чугунами, три основных типа которых – «серый», «сфероидальный» и «белый».

Чугуны обычно содержат некоторое количество Si или других легирующих добавок, которые часто стабилизируют графитовую фазу, так что она выделяется, даже если содержание в массе составляет менее 4,3% (эвтектический состав для фазовой диаграммы Fe-C).

Серый чугун:

Обычно содержат больше C или Si, чем белые чугуны, и требуют более низкой скорости охлаждения. Их называют «серыми» чугунами не из-за цвета, а из-за появления трещин на поверхности. Серый чугун довольно пластичен и имеет неотражающую поверхность излома.

Шагов по охлаждению:

1. Когда сплав опускается ниже уровня ликвидуса, начинает выпадать графит. Для простой системы Fe-C это означает, что состав должен быть заэвтектическим, но добавление Si приводит к сдвигу эвтектического состава за счет стабилизации графитовой фазы. Осадки графита чешуевидные с ростом, происходящим в предпочтительных кристаллографических направлениях
2. При температуре эвтектики из оставшейся жидкой фазы образуются цементит и эвтектика γ (аустенит), известная как ледебурит.
3. По мере того, как температура продолжает снижаться, углерод диффундирует из твердого раствора в осадки графита.
4. Когда достигается температура эвтектоида, оставшийся аустенит превращается в перлит (пластинчатый цементит (Fe ₃ C) и феррит (железо с некоторым количеством углерода в твердом растворе). Некоторые легирующие добавки могут изменить это окончательное превращение, например, если достаточно Ni присутствует аустенит не превратится в перлит.

Окончательная микроструктура показывает чешуйки графита в матрице преобразованного ледебурита, см. Запись на микрофотографии номер 63 в библиотеке микрофотографий DoITPoMS, где можно найти гораздо больше примеров.

Чугун с шаровидным графитом:

Они похожи на серый чугун, но содержат «модификаторы» – легирующие добавки, которые изменяют форму выделений графита. Эти модификаторы обычно представляют собой Mg или Ce (~ 0,1 мас.%), И они вызывают рост графита в виде сфер, а не хлопьев.

Есть две теории, предлагающие объяснение этому. Первый описывает примеси Mg или Ce, «отравляющие» участки роста графита, прикрепляющиеся к ним и замедляющие рост в этом направлении.Второй предполагает увеличение межфазной энергии – поверхностной энергии между расплавом и графитом, так что площадь поверхности на единицу объема сведена к минимуму.

Этапы охлаждения проходят по тому же маршруту, что и серый чугун с выделениями графита, растущими в сферических формах.

Белые чугуны:

Они содержат меньше Si или C, чем серый чугун, и охлаждаются быстрее. Это приводит к образованию цементита в пользу графита. Опять же, название «белый» имеет мало общего с обычным внешним видом сплава, а скорее относится к поверхности излома.Белый чугун намного более хрупкий, чем серый чугун, поэтому его поверхность излома является отражающей, что позволяет классифицировать его как «белый».

Способ охлаждения зависит от состава расплава, гипер- или гипоэвтектического (эвтектический состав составляет 4,3 мас.% C). Заэвтектический состав приводит к осаждению цементита первым; доэвтектический состав приводит к выделению в первую очередь γ-аустенита.

Примечание. «Заэвтектика» имеет более высокое содержание углерода, чем эвтектический состав.
«доэвтектика» имеет более низкое содержание углерода, чем эвтектический состав.

Первая фаза, выпадающая в осадок, образует дендриты из-за неравновесных эффектов; остывающий расплав не всегда соответствует составу, предсказанному на фазовой диаграмме (см. страницу правила рычага в разделе «Фазовые диаграммы и TLP затвердевания» и страницу «Дендритный рост» в документе «Затвердевание сплавов»).

При пересечении эвтектики оставшийся расплав затвердевает в виде аустенита, цементитной эвтектики (ледебурита).Углерод продолжает выбрасываться из аустенита по мере охлаждения сплава, диффундируя в цементит. При температуре эвтектоида происходит окончательное превращение аустенита в перлит. В некоторых очень быстро охлаждаемых белых чугунах аустенит может превращаться в мартенсит.

Разница между серым чугуном и белым чугуном

11 декабря 2015 г. Автор: Admin

Ключевое различие – Серый чугун против белого чугуна

Различия между серым чугуном и белым чугуном проявляются в составе и цвете поверхности материала после разрушения.Оба этих сплава для литья чугуна в основном содержат углерод и кремний, но в разных пропорциях. Ключевое отличие между серым чугуном и белым чугуном состоит в том, что после разрушения белый чугун дает поверхность трещины белого цвета, а серый чугун дает поверхность трещины серого цвета . В основном это связано с их составляющими в сплаве.

Что такое серый чугун?

Наиболее часто используемая категория литейных сплавов – серый чугун.Состав включает примерно углерода от 2,5% до 4% и кремния от 1% до 3%. В процессе производства серого чугуна надлежащий контроль содержания углерода и кремния и поддержание надлежащей скорости охлаждения предотвращает образование карбида железа во время затвердевания, что помогает выделять графит непосредственно из расплава в виде регулярных, обычно удлиненных и изогнутых чешуек в матрица железа, насыщенная углеродом. Когда он разрушается, путь трещины проходит через хлопья, и изломанная поверхность отображается серым цветом из-за присутствия графита в материале.

Что такое белый чугун?

Белый чугун получил свое название из-за белой кристаллической поверхности трещин, которую он оставляет после разрушения. В целом, большинство материалов из белого чугуна содержат на меньше 4,3% углерода и на меньше кремния . Это препятствует осаждению углерода в виде графита. Белый чугун чаще всего используется в приложениях, где важна стойкость к истиранию, а пластичность не очень важна.Примерами являются футеровки для бетономешалок, в некоторых волочильных фильерах, шаровых мельницах и экструзионных форсунках. Белый чугун нельзя сваривать, потому что очень трудно выдержать напряжение, вызванное сваркой, при отсутствии каких-либо пластичных свойств основного металла. Кроме того, зона термического влияния, прилегающая к сварному шву, может растрескаться во время охлаждения после сварки.

В чем разница между серым чугуном и белым чугуном?

Состав:

Серый чугун: В основном состав серого чугуна; около 2.От 5% до 4,0% углерода, от 1% до 3% кремния, а остальное – с использованием железа.

Белый чугун: Обычно белый чугун в основном содержит углерод и кремний; от 1,7% до 4,5% углерода и от 0,5% до 3% кремния. Кроме того, он может содержать следовые количества серы, марганца и фосфора.

Недвижимость:

Серый чугун: Серый чугун имеет более высокую прочность на сжатие и высокую устойчивость к деформации. Его температура плавления относительно низкая, от 1140 ºC до 1200 ºC.Он также обладает большей устойчивостью к окислению; поэтому он очень медленно ржавеет, и это дает постоянное решение проблемы коррозии.

Белый чугун: В белом чугуне углерод присутствует в виде карбида железа. Он твердый и хрупкий, обладает большей прочностью на разрыв и чрезвычайно пластичен (способность постоянно терять форму молотком или давить без разрушения или растрескивания). Он также обладает высокой прочностью на сжатие и отличной износостойкостью. Он может сохранять свою твердость в течение ограниченного периода времени даже до красного каления.Его нелегко лить, как другие чугуны, потому что он имеет относительно высокую температуру затвердевания.

Использует:

Серый чугун: Наиболее часто используемые области серого чугуна; в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, корпусах насосов, электрических коробках, корпусах клапанов и декоративных отливках. Он также используется в кухонном оборудовании и тормозных дисках.

Белый чугун: Белый чугун наиболее широко используется при дроблении, шлифовании, фрезеровании и обработке абразивных материалов.

Изображение предоставлено:

1. «Чугунная сковорода» Эвана-Амоса – Собственная работа. [Public Domain] через Commons

2. Великолепные чугунные перила на холме Поклонения в Риверхеде (ii) – geograph.org.uk – 1593921 Тристан Форвард [CC BY-SA 2.0], через Wikimedia Commons

Белый чугун

Белый чугун

Продолжение статьи Янины Радзиковской, старшей Металлограф, Фондовый научно-исследовательский институт (Instytut Odlewnictwa) Краков, польша.Первоначально он был опубликован Бюлером в Tech-Notes , Volume 2, Issue 2 и воспроизводится здесь в виде с разрешения редактора г-на Джорджа Вандера Вурта, бывшего директора отдела исследований и Technology, Buehler, который предоставил его еще в Buehler.

---

Белый чугун
Микроструктура белого чугуна лучше всего видна после травления. Фигура 17 показан типичный пример после травления 4% нитала.Обратите внимание на междендритный цементит (белый), который иногда имеет вид Widmanstiitten («колючий»). Аустенит образовался как проэвтектический компонент до эвтектической реакции. (жидкость превращается в аустенит и цементит), а затем превращается в перлит и цементит при охлаждении ниже температуры эвтектоида около 723 ° C.

Рис. 17. Микроструктура белого чугуна, содержащего массив цементит (белый) и перлит, протравленный 4% ниталем, 100х.

На рисунке 18а показан увеличенный вид этого образца, протравленного 4% нитал. Хорошо видны массивные частицы цементита, выглядящие как быть очерченным гравировкой. На самом деле цементит не подвергается воздействию травления, в то время как окружающая структура есть. “ Контур ” вокруг частиц цементита происходит из-за того, что свет рассеивается из-за разницы высот или «шага» вокруг частицы. Обратите внимание, что феррит окружает каждую частицу цементита из-за местное обезуглероживание.Перлит окрашен.

Рисунок 18а. Изображение белого слепка с большим увеличением (400x) образец железа, показанный на рисунке 17, протравленный 4% ниталем.

На рисунке 18b показан эффект травления этого образца щелочным натрием. пикрат, окрашивающий массивный цементит в коричневый цвет. Цементит в перлите составляющая окрашена в коричневый и синий цвета. Феррит не окрашен.

Рисунок 18b. Изображение белого слепка с большим увеличением (400x) образец железа, показанный на рисунке 17, протравленный щелочным пикратом натрия.

Выводы
Можно очень эффективно использовать современные полировальные материалы и процедуры. выявить микроструктуру образцов чугуна. Удержание графита, всегда проблема с этими металлами, может быть решена минимум трудность.Скрещенный поляризованный свет очень полезен для наблюдения за графитом. подструктура. Травление позволяет выявить составляющие матрицы.

Селективное травление с использованием цветных пленок, кратко обсуждаемое здесь, является очень информативный инструмент. Это будет обсуждаться более подробно в будущем. проблема.

Благодарности
Образцы для рисунков 3, 16, 17 и 18 предоставлены St. Fuksa и W. Вежховски, Литейный научно-исследовательский институт, Краков, Польша.

---

.