Что такое серый чугун
Серый чугун, это сплав железа и углерода с содержанием графита. Согласно диаграмме железо-углерод при стабильном равновесии весь углерод в чугуне выделяется в виде графита.
Свойства серого чугуна
Чугун содержит углерод в виде графита и цементита, находящегося в перлите. Свойства серого чугуна зависят от количества графита и перлита, от формы и величины графитовых включений. Включение графита ослабляет поперечное сечение металлической основы в направлении, перпендикулярном к приложению внешней растягивающей силы, и оказывают «надрезывающее» действие на металлическую основу. Графит понижает предел прочности чугуна при растяжении, а также предел упругости и пропорциональности; пластичность (относительное удлинение, ударную вязкость), модуль упругости. Отрицательное влияние графита на эти свойства можно снизить уменьшением числа и размеров включений и максимальным приближением их формы к шаровидной.
Свойства серого чугуна и его применение.
| марка | GИ кгс/мм2 | Твердость по Бринелю, НВ | примечание |
| Серый чугун с пластинчатым графитом | |||
| СЧ-10 | 28 | 143-229 | Малоответственные отливки с толщиной стенки до 15 мм (корпусы, крышки, кожухи и др.) |
| СЧ-15 | 32 | 163-229 | Малоответственные отливки с толщиной стенок 10-30 мм (трубы, корпусы клапанов, вентили при давлении до 200кгс/см2 и др.) |
| СЧ-18 | 36 | 170-229 | Ответственные отливки с толщиной стенок 10-20 мм (шкивы, зубчатые колеса, станины, суппорты и др.) |
| СЧ-20 | 40 | 170-241 | Ответственные отливки с толщиной стенок до 30 мм (блоки цилиндров, поршни, тормозные барабаны, каретки и др.) |
| СЧ-25 | 46 | 180-250 | Ответственные отливки с толщиной стенки до 40 мм (кокильные формы, поршневые кольца и др.) |
| СЧ-30 | 50 | 181-255 | Ответственные отливки с толщиной стенок до 60 мм (поршни, гильзы дизелей, рамы, штампы и др.) |
| СЧ-35 | 55 | 197-269 | Ответственные высоконагруженные отливки с толщиной стенок до 100 мм (малые коленчатые валы, детали паровых двигателей и др.) |
| СЧ-40 | 60 | 207-285 | Наиболее ответственные тяжелонагруженные отливки с массивными стенками (крупные коленчатые валы, зубчатые колеса, клапаны, кулачки и др.) |
| СЧ-45 | 65 | 229-289 | |
Влияние химических элементов на свойства чугуна
| элемент | Свойства чугуна | |||||||
| Температура затвердевания | Жидкотекучесть | Склонность к образованию усадочных раковин | Линейная усадка | Сопротивление изгибу и растяжению | Твердость | Хрупкость | ||
| Углерод в форме графита | понижает | повышает | Понижает | |||||
| Кремний(приблизительно до 3%) | >> | >> | ||||||
| марганец | Не влияет | >> | Несколько повышает (при содержании выше 1%) | Несколько повышает | повышает | Несколько повышает | Несколько повышает | |
| фосфор | понижает | >> | повышает | понижает | понижает | Незначительно повышает | повышает | |
| сера | Не влияет | понижает | >> | повышает | >> | повышает | >> | |
| Никель (до 3 %) | >> | Несколько повышает | Не влияет | Не влияет | повышает | Несколько повышает | понижает | |
| Хром (до 1 %) | >> | понижает | повышает | повышает | Повышает до образования отбела, далее понижает | повышает | повышает | |
Механические свойства чугунных отливок из серого чугуна
| Марка чугуна | Предел прочности при растяжении в кг/мм2 | Предел прочности при изгибе в кг/мм2 | Стрела прогиба в мм при расстоянии между опорами | Твердость по бринелю | |
| 600 мм | 300 мм | ||||
| Не менее | |||||
| СЧ 00 | Испытания не провродились | ||||
| СЧ 12-28 | 12 | 28 | 6 | 2 | 143-229 |
| СЧ 15-32 | 15 | 32 | 8 | 2,5 | 163-229 |
| СЧ 18-36 | 18 | 36 | 170-229 | ||
| СЧ 21-40 | 21 | 40 | 9 | 3 | 170-241 |
| СЧ 24-44 | 24 | 44 | 170-241 | ||
| СЧ 28-48 | 28 | 48 | 170-241 | ||
| СЧ 32-52 | 32 | 52 | 187-255 | ||
| СЧ 35- 56 | 35 | 56 | 197-269 | ||
| Сч 38-60 | 38 | 60 | 207-269 | ||
Химический состав отливок из серого чугуна в зависимости от толщины стенки отливки
| Марка чугуна | Толщина стенки в мм | Номенклатура отливок | |||||||
| углерод | кремний | марганец | фосфор | сера | хром | никель | |||
| Не более | |||||||||
| СЧ 00 | До 20 | 3,1-3,8 | 2,2-2,7 | 0,5-0,8 | 0,65 | 0,15 | 0,15 | — | Плиты и другие малоответственные отливки |
| СЧ 12-28 | Св.30 | 3,0-3,5 | 2,1-2,4 | 0,5 | 0,13 | — | |||
| СЧ 15-32 | До 30 | 3,1-3,6 | 2,0-2,4 | 0,5-0,8 | 0,65 | 0,15 | 0,15 | 0,5 | Маховики, коробки скоростей, выхлопные трубы и др. |
| Св. 30 | 3,0-3,4 | 1,8-2,2 | 0,50 | 0,13 | |||||
| СЧ 18-36 | До 40 | 3,0-3,5 | 1,8-2,4 | 0,5-0,9 | 0,4 | 0,15 | 0,15 | 0,5 | Блоки цилиндров, основания станков, картеры, зубчатые колеса и другие ответственные отливки |
| Св. 40 | 2,9-3,3 | 1,6-2,0 | 0,7-1,0 | 0,3 | 0,12 | ||||
| СЧ 21-40 | До 20 | 3,0-3,5 | 1,9-2,3 | 0,5-0,8 | 0,5 | 0,14 | 0,3 | 0,5 | Крышки рабочих цилиндров, фундаментные рамы, гильзы и головки цилиндров, станины станков и другие ответственные детали. |
| 20-40 | 2,8-3,4 | 1,5-2,2 | 0,6-1,1 | 0,45 | 0,12 | 0,3 | |||
| Св. 40 | 2,8-3,2 | 1,2-1,9 | 0,8-1,1 | 0,3 | 0,12 | 0,4 | |||
| СЧ 24-44 | До 20 | 2,9-3,4 | 1,8-2,1 | 0,7-1,0 | 0,3 | 0,12 | 0,3 | 0,5 | Блоки цилиндров, поршневые головки, котлы и трубы для химической промышленности |
| 20-40 | 2,8-3,4 | 1,3-1,8 | 0,7-1,3 | ||||||
| Св.40 | 2,8-3,2 | 1,1-1,2 | 0,9-1,5 | ||||||
| СЧ 28-48 | До 20 | 2,8-3,4 | 1,7-2,0 | 0,8-1,1 | 0,3 | 0,12 | 0,3 | 0,5 | Головки цилиндров, шестерни, детали стойкие в растворах щелочей, и другие тяжелонагруженные детали |
| 20-40 | 2,8-3,2 | 1,4-1,8 | 0,9-1,5 | ||||||
| Св. 40 | 2,7-3,1 | 1,0-1,5 | 0,9-1,5 | ||||||
| СЧ 32-52 | — | 2,7-3,2 | 1,1-1,5 | 0,8-1,2 | 0,2 | 0,12 | 0,3 | 0,5 | Тяжелонагруженные детали со значительными колебаниями сечений |
| СЧ 35-56 | — | 2,6-2,9 | 1,1-1,8 | 0,8-1,4 | 0,2 | 0,12 | 0,3 | 0,5 | Станины прессов и наиболее ответственные детали, работающие на износ |
| СЧ 38-60 | — | 2,5-2,8 | 1,1+1,8 | 0,8-1,4 | 0,2 | 0,12 | 0,3 | 0,5 | То же |
Какие структуры получаются при литье серого чугуна
Перлитно-цементитный серый чугун ( П+Ц+Г) состоит из перлита, включений структурно – свободного цементита и пластинчатого графита. Такую структуру можно получить при пониженном содержании кремния в чугуне и быстром охлаждении отливки в форме. Имеет повышенную прочностью и плохо обрабатывается. При модифицировании магнием или церием можно получить высокопрочный чугун с перлитно-цементитной структурой и шаровидным графитом.
Перлитный серый чугун (П+Г) состоит из перлита и пластинчатого графита, после модифицирования магнием или церием — из перлита и графита шаровидной формы. Перлитный чугун содержит мелкопластинчатый графит, имеет умеренную твердость (НВ 200-230), высокие прочность, износостойкость, хорошо обрабатывается. Перлитный серый чугун с шаровидным графитом обладает еще большей механической прочностью, называется высокопрочным.
Перлитно- ферритный серый чугун (П+Ф+Г) состоит из перлита, феррита, и пластинчатого графита. Прочность перлитно-ферритного чугуна ниже, чем перлитного, так как пластинки графита в нем крупнее. Твердость ниже, он легче обрабатывается резанием. Структура П+Ф+Г с пластинчатым графитом чаще встречается в обычных чугунных отливках, применяющихся в машиностроении.
Ферритный серый чугун (Ф+Г) состоит из феррита и пластинчатого графита, получается при высоком содержании кремния и углерода в толстостенных отливках и медленном охлаждении их в форме. Включения графита очень крупные. Ферритный чугун обладает низкими механическими свойствами , очень мягкий, хрупкий, быстро изнашивается, легко обрабатывается. Для машиностроения такой чугун не пригоден.
Термическая обработка чугуна
Распространенным видом термообработки считается отжиг. Уменьшает внутренние напряжения и твердость. Применяют и специальные виды термической обработки(закалку, отпуск) для изменения механических и других свойств отливок.
Таблица: отжиг чугунных отливок
| Назначение отжига | Скорость нагрева, ᴼС/ч | Температура нагрева в ᴼС | Продолжительность выдержки в ч | Способ охлаждения |
| Устранение отбела, улучшение обрабатываемости, повышение пластичности | 100-150 | 800-1000 | 2-8 ( в зависимости от веса отливок) | С печью или на воздуххе |
| Снятие напряжений | 100-150 | 450-650 | 2-6 (в зависимости от веса отливок) | С печью |
Вам понравилась статья? Пишите в комментариях, делитесь с друзьями ссылкой на статью.
