Легированные чугуны Доц Сироткин С А легированные чугуны

Легированные чугуны Доц. Сироткин С. А. легированные чугуны

Классификация чугунов по химическому составу l l Нелегированные чугуны (общего назначения, не содержит других легирующих компонентов, кроме углерода); Легированные чугуны (специального назначения. В них используется приблизительно тот же комплекс легирующих элементов, что и в стали (хром, никель, алюминий, молибден, ванадий и др. ). легированные чугуны 2

Общие положения l Легированный чугун, в состав которого наряду с обычными компонентами (см. Чугун) входят специально вводимые легирующие элементы, придающие ему определённые свойства (например, повышенную прочность, износостойкость, жароупорность). Л. ч. классифицируют обычно по химическому признаку (никелевый, хромистый и т. п. ). В т. н. природнолегированный чугун легирующие примеси попадают из железной руды. легированные чугуны 3

Легированные чугуны СЕРЫЙ ЧУГУН (легированный) Страна Германия Великобритани я Швеци я США Франц ия Бельг ия Итали я Испан ия Япония AFNO R NBN UNI UNF JIS - - - Стандарт W. -nr. - - - DIN BS EN SS AIS/SA E DIN 469 4 3468: 19 74 - MB ASTM - ISO 21 5 A 43672 A 3230 1 - - - Type 2 L-NC 20 2 - - - GGL- - Ni. Cr 20 2 L-Ni. Cr 20 2 - 05 23 легированные чугуны 4

Жаростойкие чугуны l l По ГОСТ 7769 -82 подразделяются на три основные группы: Алюминиевые (от 0. 6 до 32% Аl) ЧЮХШ, ЧЮ 6 С 5, ЧЮ 7 Х 2, ЧЮ 22 Ш, ЧЮ 30 Низколегированные хромом ЧХ 1, ЧХ 2, и ЧХ 3; Кремнистые низколегированные чугуны ЧС 5, ЧС 5 Ш легированные чугуны 5

Ростоустойчивость l Сопротивление росту, жаростойкость и теплостойкость. Если чугунные отливки работают в условиях повышенных и высоких температур, они подвергаются росту, окислению, деформациям и образованию трещин. В этом случае чугун должен обладать ростоустойчивостью, жаростойкостью и теплостойкостью. Теплостойкость определяется по величине деформации или по числу нагревов и охлаждений, приводящему к образованию трещин. При низком сопротивлении росту на поверхности отливок быстро образуется сеть трещин (сетка разгара). Ростоустойчивость, как и жаростойкость, повышаются при легировании чугуна такими элементами (Si, Al, Cr), которые в процессе нагрева способствуют образованию на поверхности отливок плотных и стойких оксидных и других пленок. легированные чугуны 6

Влияние химических элементов на свойства чугуна l Кремний при содержании до 3. 0 % в обыкновенном чугуне самостоятельной фазы не образует и под микроскопом не обнаруживается, давая раствор в γжелезе и в α-железе. При содержании свыше 3. 0 % кремний дает карбидную фазу и чугун снова отбеливается. При содержании в чугуне выше 3. 5 % кремний образует химическое соединение – силицид железа Fe. Si, весьма стойкое в кислотах. Ферросилицид, содержащий 11 -13 % Si и 0. 5 -0. 7 % С применяется при изготовлении арматуры для серной кислоты. Чугун с 2. 5 % С и 5. 0 % Si обладает сопротивлением росту размеров отливок от повторного нагревания и называется силалом. легированные чугуны 7

Влияние хрома l Хром дает непрерывный ряд растворов в железе, а с углеродом образует карбиды: Cr 3 C, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2. Все обладают высокой твердостью и химической прочностью. Хром вводится в чугун для повышения его коррозионной устойчивости, в том числе и при повышенных температурах. Чугун, содержащий от 3. 0 до 15 % Сr, применения не находит. легированные чугуны 8

Влияние никеля l l Никель с железом образует непрерывный ряд твердых растворов. Никель способствует графитизации чугуна и понижает температуру превращения γ–железа и α–железа. В чугуне никель присутствует в растворе и структурно свободных образований, видимых под микроскопом, не дает. В чугун никель вводят в количестве от 0. 5 до 2. 0 %. Металл при этом становится сорбитообразным, а графитовые выделения мелкими. Главное влияние никеля заключается в способности давать однородную структуру как в тонких, так и в массивных сечениях данной отливки и как следствие повышать прочность при повышенных температурах. Часть никеля может заменяться медью. легированные чугуны 9

Влияние других элементов l l Молибден подобно никелю и хрому увеличивает твердость отливок, повышает прочность при повышенных температурах (жаропрочность) – 350400 о. С. Чугун становится ростоустойчивым при переменных циклах нагрева и охлаждения. Алюминий раскисляет чугун и до 0. 1% действует как сильный графитизатор. Чугун с 7 – 9% Аl жароустойчив. Сплав с 20 -24% Аl, называемый «чугаль» , применяется для жароустойчивых отливок, раюботающих под небольшой нагрузкой при 950 о. С. легированные чугуны 10

Жаропрочные чугуны l К жаропрочным относятся высоконикелевые чугуны с пластинчатым и шаровидным графитом с аустенитной (ЧН 15 Д 7) или аустенитно-карбидной матрицей, обладающие повышенным сопротивлением ползучести и пределом прочности (ЧН 11 Г 7 Ш, ЧН 15 Д 3 Ш, ЧН 19 Х 3 Ш и ЧН 20 Д 2 Ш). легированные чугуны 11

Факторы, влияющие на коррозионностойкость l l Форма графита – мало влияет на коррозию; Кремний в пределах до 4% действует отрицательно на химическую стойкость в кислотах и щелочах; Фосфор- до 0. 6% не оказывает вредного влияния; Сера – в общем действует отрицательно легированные чугуны 12

Коррозионностойкие чугуны l l l Делятся на три основные группы: Высокохромистые ЧХ 22 С, ЧХ 28, ЧХ 32 – обладают высокой стойкостью в серной, азотной и ряде органических кислот; Высококремнистые ЧС 13, ЧС 15 М 4, ЧС 17 и ЧС 17 М 3 (ферросилиды); Низколегированные никелевые ЧНХТ, ЧНХМД и ЧНМШ. Сопротивление коррозии: Коррозия измеряется потерей веса(Г/м 2 *час) или толщины (мм/год); для чугуна 1 Г/м 2 *час = 1. 22 мм/год легированные чугуны 13

Износостойкие чугуны l l Стандарт включает следующие марки: Низколегированные ЧХ 3 Т(хромистый) и два никелевых ЧН 2 Х и ЧН 4 Х 2; Высоколегированные хромистые ЧХ 9 Н 5, ЧХ 16, ЧХ 16 М 2, ЧХ 28 Д 2; Высоколегированные марганцовистые ЧГ 7 Х 4, ЧГ 6 С 2 Ш и ЧГ 8 Д 3. легированные чугуны 14

Отбеленные чугуны l Отбеленные – отливки, поверхность которых состоит из белого чугуна, а внутри серый или высокопрочный чугун. В составе чугуна 2. 8 – 3. 6% углерода, и пониженное содержания кремния -0. 50. 8%. Имеют высокую поверхностную твердость (950 -1000 - НВ) и очень высокую износостойкость. Используются для изготовления прокатных валков, вагонных колес с отбеленным ободом, размалывающих шаров для шаровых мельниц. легированные чугуны 15

Вид излома чугунного валка Глубина отбеленного слоя гладких валков листопрокатного стана в литом состоянии колеблется от 8 до 30 мм. легированные чугуны 16

Антифрикционные чугуны l ГОСТ 1585 -85 распространяется на антифрикционные чугуны для отливок, работающих в узлах трения со смазкой и включает 10 марок. Указанный стандарт определяет химический состав чугунов и их твердость, а микроструктура определяется ГОСТ 3443 -88. легированные чугуны 17

Антифрикционные чугуны по ГОСТ 1585 -85 l Заготовки и втулки для деталей подшипниковых узлов, поршневых колец, роликов и т. п. (рис. 1). l АЧС-1 - Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом АЧС-2 - То же АЧС-3 - Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом или валом, не подвергающемся термической обработке АЧС-4 - Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом АЧС-5 - Для работы в особо нагруженных узлах трения в паре с закаленным или нормализованным валом АЧС-6 - Для работы в узлах трения при температуре до 300°С в паре с валом, не подвергающимся термической обработке АЧВ-1 - Для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или нормализованным валом АЧВ-2 - Для работы в условиях трения с повышенными окружными скоростями в паре с валом, не подвергающимся термической обработке АЧК-1 - Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом АЧК-2 - Для работы в паре с валом, не подвергающемся термической обработке l l l l l легированные чугуны 18

Заготовки и втулки для деталей l Рис. 1. легированные чугуны 19

Антифрикционные серые чугуны с пластинчатым графитом. l l Перлитные- АЧС-1 - легирован. Cr и Ni, АЧС-2 – легирован. Cr, Ni, Ti и Cu для работы в паре с термически обработанным (закаленным) валом. Ферритные-АЧС-3 и АЧС-4 легиров. Ti Cu для работы в паре с «сырым» (в состоянии поставки) валом. АЧС-5 - содержащий от 7. 5 до 12. 5% Mn в зависимости от толщины стенки. матрица – перлитная. АЧС-6 -легиров. Pb и P от 0. 5 до 1. 0%. матрица – перлит+фосфидная эвтектика. легированные чугуны 20

Антифрикционные чугуны с шаровидным графитом. l l АЧВ-1 предназначен для работы в паре с термообработанным валом- матрица перлитная; АЧВ-2 предназначен для работы в паре с «сырым» валом. Матрицаперлитно-ферритная. легированные чугуны 21

Антифрикционные чугуны с хлопьевидным графитом l l АКЧ-1 -легированный медью для работы с термообработанным валом. матрица-перлитная. АЧК-2 - для работы в паре с «сырым» валом. Матрица-ферритно-перлитная. легированные чугуны 22

Применение антифрикционных чугунов l На Брянском центральном заводе железнодорожной техники освоено производство поршневых колец из чугуна АЧВ-М. Эти кольца обладают высокой износостойкостью в условиях работы трения со смазкой, высокими прочностными свойствами при повышенных температурных режимах работы и хорошими антифрикционными свойствами. легированные чугуны 23

Фотографии отливок из антифрикционного чугуна l Рис. 1. Детали из антифрикционного чугуна АЧВ-М легированные чугуны 24

Продолжение l Рис. 2. легированные чугуны 25