Свойства серый чугун: Серый чугун
alexxlab | 13.04.2023 | 0 | Разное
Серый чугун
Серый чугун
Структура серого чугуна, как и других сплавов, весьма разнообразна и является главным фактором, определяющим его свойства. При этом основное значение имеет либо графит, либо матрица, в зависимости от рассматриваемых свойств. Важнейший процесс, определяющий структуру серого чугуна, а значит, и его свойства, – это графитизация, от которой зависят не только количество и характер графита, но в значительной степени и структура матрицы.
Большое значение имеет также дисперсность структуры матрицы, на которую значительно влияет состав чугуна. Однако еще большую роль в изменении дисперсности матрицы часто играют жидкое состояние расплава, модифицирование, скорость охлаждения и другие факторы.
Общепризнано, что важнейшими элементами, определяющими структуру и свойства серого чугуна, являются углерод и кремний, всегда присутствующие в металле в том или ином количестве. Эти элементы определяют также положение чугуна по отношению к эвтектике, но в этом отношении влияние фосфора аналогично влиянию кремния.
Другим важным фактором, влияющим на структуру серого чугуна, является жидкое состояние расплава, которое определяется составом и природой шихтовых материалов (структурой графита, матрицы и других фаз, содержанием газов, неконтролируемых примесей, неметаллических включений и т. п.), условиями плавки и характером внепечной обработки (температурой перегрева, выдержкой, рафинированием, модифицированием и др.). При этом размер включений графита и степень графитизации увеличиваются, а количество междендритного графита (МГ) уменьшается с укрупнением графита в шихтовых материалах, уменьшением перегрева и особенно применением модифицирования. Таким образом, действие факторов жидкого состояния является сложным и часто может быть различным с точки зрения оптимизации структуры. Поэтому указанные факторы необходимо сочетать в зависимости от всех условий производства.
В связи с этим, повышая в определенных пределах перегрев и выдержку чугуна в печи, а также применяя модифицирование, можно получить те или иные результаты в зависимости от состава чугуна, наличия в нем зародышей графита и величины переохлаждения при кристаллизации.
Механические свойства серого чугуна и рекомендуемые для них составы представлены в табл. 1.8.
Таблица 1.8. Механические свойства и рекомендуемые составы серого чугуна.
Большим преимуществом серого чугуна, является его малая чувствительность к надрезам, что характеризует его высокие качества как конструкционного материала.
Кроме состава серого чугуна, на его механические свойства, как и на структуру, большое влияние оказывают факторы жидкого состояния, зависящие от метода плавки, температуры перегрева, природы шихтовых материалов, в частности количества стального лома в шихте. При этом качество чугуна возрастает с уменьшением количества и размера включений графита, газосодержания, примесей (As, Sb, Pb, Sn, Ti, Bi, V) и неметаллических включений в шихтовых материалах.
Большое влияние на механические и другие свойства отливок имеет скорость охлаждения, а значит, и толщина стенок отливок. Поэтому при оценке прочности отливок часто приходится изготовлять разные заготовки.
Изменение температуры различно влияет на механические свойства серого чугуна. Прочность начинает заметно понижаться при 350 – 400° С как при кратковременных, так и при длительных нагрузках. Аналогично измеряется твердость, причем уже начиная с нормальной температуры. Пластичность ,наоборот, сначала повышается, достигает максимума при 800° С, но потом начинает резко снижаться, практически до нуля при температурах, близких к солидусу, вызывая опасность образования горячих трещин.
Физические свойства серого чугуна (плотность, тепловые и электромагнитные свойства) приведены в табл. 1.12. Они тоже зависят от состава и структуры, а значит, и от марки чугуна. Плотность отдельных структурных составляющих приводится ниже :
Таблица 1.12. Серый чугун. Физические свойства.
Тепловые свойства серого чугуна – коэффициент линейного расширения, теплоемкость и теплопроводность – также зависят от состава и структуры чугуна. Электрические и магнитные свойства серого чугуна также определяются его составом и структурой. Магнитные свойства серого чугуна зависят, главным образом, от структуры матрицы.
Химические свойства (сопротивление коррозии и жаростойкость) серого чугуна зависят как от состава и структуры чугуна, так и от внешних факторов – состава и температуры среды. Различают классы стойкости в сильно и среднеагрессивных средах.
По сопротивлению коррозии в различных средах серый чугун может быть отнесен к различным классам стойкости. Коррозионная стойкость серого чугуна повышается по мере измельчения графита и уменьшения его количества, при однофазной структуре матрицы (например, Фе), а также при уменьшении содержания Si, S и Р. Для повышения стойкости целесообразно применять модифицированный СЧ, а также легированный Си (до 1,4%), Ni (до З%), Сг (до 1,0%) и другими элементами. Так, для работы в щелочной среде рекомендуются чугуны, содержащие 0,8-1,0% Ni и 0,6-0,8% Сг или 0,35-0,5% Ni и 0,4-0,6% Сг. Однако при воздействии на металл сильных реагентов следует применять высоколегированные чугуны.
Серый чугун по жаростойкости характеризует работоспособность чугуна при повышенных и высоких температурах в условиях действия малых нагрузок, когда главной причиной разрушения отливок является образование окалины или трещин.
Технологические свойства серого чугуна (свариваемость и обрабатываемость) также определяются его составом и структурой. Свариваемость серого чугуна значительно хуже, чем углеродистой стали, такпсак при обычных режимах сварки возникает переходная зона, отличающаяся высокой хрупкостью, что может привести к образованию трещин. Поэтому, газовая и электродуговая сварка СЧ, как и заварка дефектов на отливках, может производиться только по особой технологии.
Серый чугун по обрабатываемости связан с его твердостью НВ обратной зависимостью. Наличие графита полезно, так как в, его присутствии стружка получается крошащейся и давление на резец уменьшается. Влияние формы графита .незначительно. Обрабатываемость оценивается стойкостью режущего инструмента, допустимыми скоростями резания, чистотой обработанной поверхности и т. п. Она улучшается по мере увеличения количества Фе в структуре, а также по мере повышения однородности структуры, т. е. при отсутствии в ней включений (ФЭ, карбидов), обладающих повышенной НВ.
Важными служебными свойствами СЧ являются износостойкость и герметичность. Износостойкость характеризует долговечность деталей и самих машин, работающих в условиях трения, и определяется как скорость потери металла. Различают износ при трении со смазкой, при сухом трении, абразивный и эрозионно-кавитационный. Износостойкость СЧ, как и других металлов, определяется условиями трения, но большое значение имеет также состав чугуна и особенно его структура, которая должна удовлетворять правилу Шарпи. Поэтому в зависимости от условий трения применяют разные чугуны
Серый чугун по литейным свойствам значительно лучше, чем другие сплавы. Это позволяет применять его для тонкостенных отливок и определяет сравнительную простоту технологических процессов и высокий коэффициент выхода годного. Прежде всего следует отметить жидкотекучесть, которая определяется разными способами, но чаще всего по спиральной пробе, отливаемой в соответствии с ГОСТ 16438-70 в песчаной или металлической форме.
Вторым важнейшим литейным свойством является усадка – изменение объема и линейных размеров отливок в результате термического сжатия, фазовых превращений и силового взаимодействия с формой в процессе затвердевания и остывания. Понижение температуры вызывает уменьшение объема на 1,1- 1,8% на каждые 100° С, а графитизация серого чугуна, наоборот, дает увеличение объема на 2,2% на 1% выделившегося графита. Объемная усадка жидкого металла тем больше, чем больше коэффициент объемной усадки жидкого металла.
2.3. Технологические свойства основных литейных сплавов
Технология машиностроения / Проектирование и производство заготовок / 2.3. Технологические свойства основных литейных сплавов
Технологические свойства литейных сплавов учитываются в первую очередь при выборе материала детали, изготавливаемой литьем. Во всех случаях при прочих равных условиях следует отдавать предпочтение сплавам с лучшими литейными свойствами. Рассмотрим технологические свойства основных литейных сплавов, применяемых в машиностроении.
Чугун
Чугун является наиболее распространенным материалом для изготовления фасонных отливок. Чугунные отливки по массе составляют около 80 % от общего числа отливок. Широкое распространение чугуны получили благодаря хорошим технологическим свойствам и относительной дешевизне по сравнению с другими литейными сплавами. Область применения чугуна все более расширяется вследствие непрерывного повышения его прочностных и технологических характеристик, а также разработки чугунов новых марок со специальными физическими и механическими свойствами.
Основным компонентом, оказывающим существенное влияние на свойства чугуна, является углерод. При этом имеет значение не только общее содержание углерода, но и форма, в которой он содержится в чугуне: в виде графита (серый чугун) или цементита (белый чугун).
Серый чугун наиболее дешевый литейный сплав. Он обладает сравнительно высокими механическими свойствами, относительно низкой температурой плавления и очень хорошими литейными свойствами.
Жидкотекучесть серого чугуна значительно превышает жидкотекучесть стали. Размеры усадки колеблются от 0,9 до 1,3 %, что является существенным фактором, обусловливающим получение качественных отливок, без усадочных раковин, трещин, коробления и других дефектов.
Серый чугун малочувствителен к надрезам, выточкам, буртикам и другим концентраторам напряжений. Это объясняется наличием графитовых включений, которые уже как бы являются внутренними надрезами, и добавление к ним новых наружных надрезов мало отражается на снижении прочности. Серый чугун обладает способностью рассеивать вибрационные колебания при переменных нагрузках, поэтому детали станин металлорежущих станков, дизелей, компрессоров отливают из серого чугуна, а не стали. Использовать серый чугун для деталей машин, подвергающихся ударным нагрузкам, нельзя, так как он хрупок и обладает низкой пластичностью. Недостатком серого чугуна как литейного сплава является отбел поверхности, особенно при литье в металлические формы.
На механические свойства серого чугуна основное влияние оказывают количество, форма и распределение графитовых включений, а также прочность основной металлической массы.
Серые чугуны подразделяют на две группы: конструкционные чугуны и чугуны со специальными свойствами. Отливки из конструкционных чугунов используют главным образом для получения деталей машин. Ковкий чугун используется для изготовления мелких тонкостенных отливок (толщина не более 40…50 мм) для сельскохозяйственных машин, автомобилей, тракторов, арматуры, и других деталей массового производства.
Благодаря хлопьевидной форме графита ковкий чугун отличается достаточно высокой прочностью. Занимая промежуточное положение между чугуном и сталью. В зависимости от состава и микроструктуры металлической основы ковкий чугун делят на два класса: ферритный и перлитный.
Ковкий чугун ферритного класса обладает повышенной пластичность, сопротивляемостью ударным нагрузкам и однородностью механических свойств по сечению отливок.
Для ковкого чугуна перлитного класса характерны высокая прочность и износостойкость, средняя пластичность, хорошие антифрикционные свойства.
Однако ковкий чугун обладает более низкими литейными свойствами, чем серый, в частности пониженной жидкотекучестью, большей усадкой и повышенной склонностью к трещинообразованию.
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом широко используется как конструкционный материал в современном машиностроении. По литейным свойствам он приближается к сталям, т.е. имеет пониженную жидкотекучесть, повышенную усадку, а следовательно, повышенную склонность к образованию дефектов литейного происхождения. Себестоимость заготовок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в среднем на 25 % ниже себестоимости отливок из углеродистой стали, но на 20 % выше чем из серого чугуна. Заменять серый чугун высокопрочным целесообразно в том случае, если при этом уменьшается масса детали или увеличивается срок ее службы.
Из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом отливают ответственные тяжело нагруженные и толстостенные детали: крупные коленчатые валы, шестерни, прокатные валки и другие детали прокатного и кузнечно-прессового оборудования, работающие в условиях ударных нагрузок.
Сталь
Сталь как литейный материал применяют для получения деталей, которые наряду с высокой прочностью должны обладать хорошими пластическими свойствами, быть надежными и долговечными в эксплуатации. Стали, обладают хорошей свариваемостью, что дает возможность изготавливать сложные сварно-литые конструкции. Стальные отливки после соответствующей термообработки не уступают по механическим свойствам поковкам.
Литейные стали условно можно разделить на три группы: конструкционные (нелегированные и легированные), инструментальные и стали со специальными свойствами. Из конструкционных сталей в основном изготавливают детали, испытывающие механические нагрузки (статические, динамические, вибрационные). Из инструментальных сталей изготавливают литой инструмент, а из сталей со специальными свойствами (жаропрочных, кислотостойких, коррозионно-стойких и т.д.) – детали, работающие в различных агрессивных средах, при высоких температурах, в условиях сложных механических нагрузок.
По литейным свойствам стали уступают чугуну, но, тем не менее, из них можно изготавливать сложные отливки, разнообразные по конфигурации, размерам, массе, толщине стенок для различных отраслей промышленности. После термической обработки литая конструкционная нелегированная сталь обладает достаточно высокими механическими свойствами.
Жидкотекучесть нелегированной конструкционной стали в среднем в два раза меньше жидкотекучести серых чугунов, при этом по мере возрастания содержания углерода жидкотекучесть возрастает. Низкоуглеродистые стали марок 15Л и 20Л применяют для изготовления несложных литых частей сварно-литых конструкций, так как эти стали обладают пониженной жидкотекучестью. Разнообразные по массе и конфигурации фасонные отливки для различных отраслей машиностроения в основном изготавливают из среднеуглеродистых сталей марок 25Л, 30Л, 35Л, 40Л.
Объяснение свойств и сортов серого чугуна — виртуальное событие и потоки
Серый чугун — это в основном переплавленный чугун (сырое железо) и сплав углерода и железа.
Он также содержит небольшое количество кремния, фосфора, марганца и серы. Причиной его популярности является возможность изготовления сложных конструкций и невысокая стоимость. Кроме того, превосходные свойства серого чугуна делают его одним из наиболее часто используемых сплавов. В сером чугуне графит распространен в виде чешуек в ферритной или перлитной матрице. Поверхность излома имеет серый цвет и названа в честь серого чугуна.
Под действием растягивающей нагрузки графитовые чешуйки служат концентраторами напряжений, что делает их хрупкими и ломкими при растяжении, но высокими при сжатии и образованием узлов. Кроме того, это недорогой материал, и его относительно легко отливать с минимальным риском усадки. Вот почему серый чугун обычно используется для деталей насосов со средними требованиями к прочности. Поскольку серый чугун обладает высокой способностью гасить вибрации, он также широко используется для изготовления блоков двигателей. В этом сообщении блога мы сосредоточимся на характеристиках серого чугуна и проанализируем основные различия между серым чугуном и чугуном с шаровидным графитом.
Марки и области применения серого чугуна
Серый чугун EN-GJL-300 (GG30) легирован для достижения свойств, обеспечивающих превосходную износостойкость, прочность и устойчивость к термообработке по сравнению с EN-GJL-200/250. В то же время он по-прежнему имеет достаточную обрабатываемость и отличное качество поверхности. Этот уровень шумо- и виброизоляции превосходен. Этот вид серого чугуна используется для изготовления тяжелых станков, корпусов станин, прессов, деталей гидравлики высокого давления, рам, шестерен, втулок, поршневых колец, кулачков, коленчатых валов, блоков цилиндров, головок цилиндров и т. д.
EN-GJL-200 и серый чугун класса 250 (GG20 и GG25) обеспечивают исключительную обрабатываемость и чрезвычайно устойчивы к нагреву и коррозии. EN-GJL-250 (GG25) — наиболее часто используемый сплав из серого чугуна. Он обеспечивает хорошее сочетание прочности и износостойкости, но при этом легко обрабатывается и может быть обработан в соответствии с высокими стандартами.
Это слоистый чугун с преимущественно перлитной структурой. Этот материал также прост в обработке и очень эффективен для ослабления звука и вибрации. Прочность и износостойкость этого материала ограничены, а термическая обработка для повышения твердости не рекомендуется. Серый чугун EN-GJL-200 и 250 подходит для всех типов механических деталей, не подверженных высоким механическим нагрузкам. Поэтому он очень подходит для печей старых паровозов и перекладин, а также мостов для паровых кораблей и перил. Фонарные столбы также используются для изготовления литейных форм в золотодобывающей и банковской отраслях. Он также может быть использован для изготовления цилиндров, оснований, станин, маховиков, гильз цилиндров, блоков цилиндров, поршней, тормозных колес, коробок передач, клапанов давления, соединительных пластин и других.
EN-GJL-100 и 150 (GG10 и GG15) считаются самыми низкими, самыми основными марками материала из серого чугуна. Эти типы серого чугуна подходят для более простых деталей с более низкими общими требованиями, таких как крышки, защитные кожухи, рамы, маховики, молотки, ручки, коробки, шкивы, верстаки, корпуса насосов, трубы, клапаны и аналогичные изделия, которые имеют меньшую жесткость и возможности термостойкости.
:: Подробнее : Многочисленные преимущества серого чугуна
Наиболее важные свойства серого чугуна
• Прочность на сжатие
Прочность определяется стойкостью любого металла или сплава к сжимающей нагрузке. Серый чугун обладает высокой прочностью на сжатие, поэтому он широко используется в строительстве столбов и колонн. Кроме того, их прочность на сжатие может быть такой же высокой, как у некоторых низкоуглеродистых сталей.
• Прочность на растяжение
Существуют различные разновидности серого чугуна, и соответственно меняется его прочность на растяжение. Некоторые сорта имеют предел прочности на разрыв 5 тонн на квадратный дюйм, а некоторые имеют предел прочности на разрыв 19, но средняя прочность составляет 7 тонн на квадратный дюйм. Однако добавление ванадия может увеличить прочность серого чугуна.
• Сопротивление деформации
Серый чугун идеально подходит для прочных рам, так как обладает очень высокой устойчивостью к деформации.
и обеспечивает прочный каркас. Однако, если есть какие-то проблемы, связанные со строительством, даже конструкции из серого чугуна рухнут.
• Низкая температура плавления
Серый чугун имеет низкую температуру плавления от –1140 ºC до 1200 ºC.
• Стойкость к окислению
Серый чугун обладает высокими антикоррозионными свойствами, которые образуются в результате реакции кислорода и железа. Это идеальное решение для предотвращения проблем с коррозией.
Чем отличаются серый чугун и чугун с шаровидным графитом?
Возможно, вы хотели бы понять разницу между серым чугуном и чугуном с шаровидным графитом, также называемым чугуном с шаровидным графитом? Поговорим немного о различиях в микроструктуре, физических свойствах и химическом составе.
• Микроструктура
Основное преимущество серого чугуна состоит в том, что он содержит чешуйки графита, образующиеся во время калибровки.
Эти графитовые чешуйки придают чугуну особый серый цвет при разрушении, а также способствуют многим физическим свойствам этого сплава железа. Микроструктура шаровидного железа представляет собой дискретный тип шариков из графита. Чугун с шаровидным графитом производится в процессе легирования, который превращает графитовые чешуйки серого чугуна в чугун с шаровидным графитом, что увеличивает вероятность образования трещин. Благодаря этому преобразованию микроструктуры металл приобретает превосходные свойства пластичности и удлинения.
• Физические свойства
Чугун с шаровидным графитом имеет абсолютное преимущество в прочности по сравнению с серым чугуном. Максимальный предел прочности на растяжение чугуна с шаровидным графитом составляет
фунтов на квадратный дюйм, а максимальный предел прочности на разрыв серого чугуна составляет всего 35000 фунтов на квадратный дюйм. По пределу текучести чугун с шаровидным графитом обычно превосходит серый чугун. Максимальный предел текучести чугуна с шаровидным графитом составляет 40000 фунтов на квадратный дюйм; твердость или твердость серого чугуна не очень сильны, а разрушение простое.
Чугун с шаровидным графитом обладает большей прочностью и эластичностью, чем другие чугуны. Чугун с шаровидным графитом имеет более высокую прочность, более высокое удлинение и большую ударопрочность, чем серый чугун. Серия чугуна с шаровидным графитом обеспечивает инженеров-конструкторов уникальным сочетанием прочности, износостойкости, сопротивления усталости и ударной вязкости, а также превосходной пластичности. Во всех классах чугун с шаровидным графитом обладает механическими свойствами, которые делают его идеальным материалом для механических и автомобильных компонентов. Серый чугун действительно является самым прочным из всех литейных металлов и наиболее широко используется в строительстве, за исключением кованой стали. Серый чугун является чрезвычайно дешевым металлическим продуктом и легко доступен практически в любом литейном производстве в больших количествах.:: Подробнее : Как правильно выбрать марку ковкого чугуна
Серый чугун Эксперты на IMTS-Exhibition.
comНа нашем сайте вы можете найти многих поставщиков оборудования для обработки серого чугуна. Просто зайдите в наш раздел продуктов или воспользуйтесь нашей функцией поиска , чтобы найти сотни производителей в нашей базе данных продуктов. Если вы хотите узнать больше о вопросах и приложениях, связанных с серым железом, обязательно ознакомьтесь с другими записями нашего блога.
Если вас интересует еще более подробная информация о производстве, обязательно посетите наш отраслевой канал MTS. На этом шоу мы представляем новые продукты и тенденции, посещая производителей на их предприятиях!
Если у вас есть отзывы об этой статье или другие предложения, отправьте нам сообщение!
Выставка МТС
МТС 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
Свойства серого Чугун Серый чугун можно рассматривать как
углеродистая сталь как матричная организация с
добавлены графитовые чешуйки. механические свойства серого чугун связаны с матрицей организация и морфология графит. Чешуйчатый графит в банке из серого чугуна образуют серьезную фрагментацию, а графит легко может привести к стрессу концентрация на острых углах, чтобы предел прочности серого чугуна, пластичность и прочность будут намного ниже чем бросать стали , но она имеет такая же прочность на сжатие с литьем сталь. Следовательно, механический свойства также принимается серый чугун. самый нормальный или даже худший чугун . При этом матричная организация
серый чугун влияет на его
механические свойства. графит
листы в ферритовой матрице серого литья
железо толстое, что вызывает самые низкие
прочность и твердость, редко
использовал. Графитовые листы в перлитном
матрицы из серого чугуна малы, поэтому
имеют более высокую прочность и твердость. Хотя серый чугун имеет плохие механические свойства, хорошие литейные свойства, хорошая вибрация демпфирование, хорошая износостойкость, хорошая обрабатываемость и низкая чувствительность к надрезам, и самое главное, меньше производства расходы. Поэтому серый чугун имеет широкую спектр применения во многих областях. Для класс 100 и класс 150 серый чугун, его можно использовать для произвести защитный чехол, корпус крышки, маховики , рама, пол, молоток, ручка, рама, ящик, кровать, подшипник, скамейка, шкивы , насос корпус , клапан, труба , маховик и так далее. Для класс 200 и класс 250 серый чугун, его можно использовать для
производить цилиндр, шестерню, базу, маховик,
станина, блок цилиндров, гильзы цилиндров,
поршни, коробки передач , тормозное колесо,
соединительная пластина, клапан давления и т. |
Серый
чугун можно разделить
на три категории в соответствии с
различная матричная организация: ферритная матрица серого литья
железо, матрица из серого перлитного чугуна, ферритно-перлитная матрица
серый чугун.
Поэтому этот вид серого чугуна
в основном используется для производства более
важные чугунные отливки. графит
листы в ферритно-перлитной матрице из
серый чугун толще, чем
перлитный серый чугун, поэтому его
механические свойства хуже.
Следовательно серый чугун с перлитной матрицей
имеет более широкое применение.