Применение серого чугуна: изделия промышленного и бытового назначения

alexxlab | 01.05.2023 | 0 | Разное

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.

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.

Многочисленные преимущества серого чугуна

Серый чугун (или серый чугун) получил свое название из-за его излома серого цвета. Именно врожденное содержание графита создает этот типичный серый излом. Это наиболее часто используемый тип материала для изготовления штампов и пресс-форм. В этой статье мы хотим рассказать о многих преимуществах этого материала.

Как производится серый чугун?

Серый чугун – это продукт, полученный путем литья чугуна. Чугун является промежуточным продуктом в производстве стали. Серый чугун содержит сталь, небольшое количество углерода, мышьяк, марганец и серу. Если вы используете микроскоп для наблюдения за серым чугуном, вы, вероятно, увидите микроструктуру графита (которую легко идентифицировать). Вы также можете увидеть в нем черные графитовые чешуйки.

Структура серого графита создается углеродом в процессе закалки. Свойства серого чугуна могут быть изменены в зависимости от материалов, смешанных в процессе литья. Отличные физические свойства делают его одним из наиболее часто используемых материалов сегодня. Давайте подробнее рассмотрим некоторые преимущества и области применения серого чугуна.

Преимущества серого чугуна

Ниже приведены преимущества серого чугуна:

Низкая стоимость

Одним из многих преимуществ является то, что серый чугун позволяет создавать сложные конструкции при относительно низких затратах. Отливки из серого чугуна распространены из-за низкой цены. Он имеет достаточную пластичность, прочность на растяжение, предел текучести и ударопрочность для большинства применений.

Хорошая способность к виброгашению/демпфированию

Серый чугун также обладает выдающимися вибродемпфирующими свойствами, что делает его пригодным для механических и других корпусных применений. Высокий уровень теплопроводности позволяет эффективно передавать тепло через металлы.

Отличная прочность на сжатие

Хотя прочность на растяжение и ударопрочность ниже, чем у большинства других отливок, прочность на сжатие эквивалентна низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали. Такое свойство определяется чешуйками графита в его микроструктуре. Подробнее о прочности на сжатие мы поговорим в следующем разделе.

Способность выдерживать термоциклирование

Отливки из серого чугуна способны выдерживать термоциклирование. Термический цикл относится к компонентам, переключающимся между более высокими и более низкими температурами. Хотя термическое циклирование может вызвать напряжение и преждевременный выход из строя некоторых типов металлических отливок, серый чугун хорошо выдерживает термическое циклирование и не легко нагружается.

Почему важна высокая прочность на сжатие?

Прочность на сжатие характеризуется как ударная вязкость металла (или сплава), чтобы выдерживать сжимающую силу. Высокая прочность на сжатие является основной причиной, по которой отливки из серого чугуна часто используются для изготовления колонн, корпусов и конструкционных частей машин. Высокая прочность на сжатие обычно сочетается с некоторыми другими свойствами, перечисленными ниже:

Прочность на растяжение

Прочность на растяжение отливок из серого чугуна зависит от содержания других компонентов. Тем не менее, они обычно имеют среднюю прочность на разрыв семь тонн на квадратный дюйм. Прочность может быть выше при добавлении большего количества ванадия.

Сопротивление деформации

Серый чугун обеспечивает очень высокую структурную жесткость и устойчивость к деформации. Однако стоит отметить, что сопротивление деформации зависит от конструкции детали. Если деталь плохо сконструирована, она деформируется при приложении слишком большого усилия.

Низкая температура плавления

Температура плавления составляет от 1100 до 1200 градусов Цельсия, что является относительно низким показателем.

Стойкость к окислению

Серый чугун очень устойчив к окислению. Вам не нужно так сильно беспокоиться о коррозии.

:: Подробнее: Объяснение свойств и марок серого чугуна

Применение серого чугуна

Отливки из серого чугуна тяжелее других отливок. Они используются для многих приложений. Например, большинство крышек люков изготавливаются из серого чугуна из-за их стойкости к окислению. Дисковые тормоза на транспортных средствах также, вероятно, будут из серого чугуна, поскольку он обладает отличной теплопроводностью. Его также часто используют для изготовления кухонной утвари. В целом серый чугун идеально подходит для изготовления изделий, требующих определенного уровня прочности, коррозионной стойкости и термостойкости.

Выставка IMTS

IMTS собрала мировых производителей литья из серого чугуна на этой онлайн-платформе. Просмотрите и найдите вашего следующего поставщика вместе с нами.

Если у вас возникнут какие-либо трудности, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Быстрая ссылка на поставщиков

Что такое серый чугун и для чего он используется?

Серый чугун, также известный как серый чугун или серый чугун, представляет собой разновидность чугуна с графитовой микроструктурой. Как следует из названия, чугун имеет серый цвет из-за присутствия графита. Эта разновидность железа является древнейшей и широко используемой для литья. Металл имеет множество применений в зависимости от его теплостойкости и веса. Но незакаленный металл хрупок, как и другие литые металлы. Серый чугун имеет низкую ударную вязкость и прочность на растяжение из-за наличия графитовых чешуек. Но есть и хорошие эффекты! Графитовые чешуйки — единственная причина износостойкости утюга.

Свойства железа зависят от материалов, расплавленных вместе и залитых в форму. Процесс производства также отвечает за управление свойствами.

Наиболее распространенные области применения серого чугуна

Наиболее распространенные области применения серого чугуна

• Крышки люков. Серый чугун является основным материалом для крышек люков.
• Шлакоблоки – это, пожалуй, самый распространенный вариант использования серого чугуна. Они необходимы для ежедневного использования в строительной отрасли по всему миру.

• Электрические коробки
• Блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания
• Корпус ветрогенератора
• Шестерни
• Корпуса насосов
• Детали гидравлики
• Лемеха
• Детали автомобильной подвески
• Детали печки
• Клапаны
• Детали трактора
• Кулаки поворотные
• Основания машин

Причины популярности

9000 Серый чугун Самый популярный вариант чугуна. Любой производитель отливок из серого чугуна предпочитает использовать металл из-за его высокой теплопроводности. Он также известен своей высокой теплоемкостью. Тепло легко проходит через серый чугун. Таким образом, этот металл используется для изготовления посуды. По той же причине идеальным выбором для тормозных дисков является серый чугун.

Основные преимущества использования серого чугуна

Использование этого чугуна дает несколько преимуществ. Вот некоторые из них:

• Этот металл является самым дешевым для литья и производства различных изделий
• Обладает хорошей ударопрочностью
• Он может гасить вибрации и, таким образом, является идеальным выбором для изготовления оснований машин и корпусов
• Металл может эффективно выдерживать термоциклирование
• Обладает высокой прочностью на сжатие, сравнимой со среднеуглеродистой сталью
• Это наиболее распространенный инженерный сплав благодаря хорошей обрабатываемости
• Серый чугун известен хорошей устойчивостью к износу и истиранию
• Он подвергается меньшей усадке при затвердевании, чем у других чугунов без микроструктуры графита
• Он хорошо коррозионностойкий -стойкий металл

• Повышает текучесть в процессе литья
• Чугун умеренно легко поддается сварке

Состав серого чугуна

Как и в любом чугуне, основным компонентом серого чугуна является железо.