Презентация presents lec 4 KMSGT

Лекція № 4 Чавуни у СГТ 1. Модифікування чавунів. 2. Перспективи розвитку основних груп вуглецевих чавунів. 3. Термічна обробка чавунів. 4. Основні групи спеціальних чавунів.

1. Модифікування чавунів. подрібнення Г + Si. Ca 200 МПа 350 МПа міцність зростає зміна форми Г + Mg 3 00 МПа 700 МПа міцність зростає

2. Перспективи розвитку основних груп вуглецевих чавунів.

1. Основні напрямки вдосконалення сірих чавунів : • використання модифікування (для подрібнення включень графіту) • використання термічної обробки (для підвищення властивостей металевої основи). Сірі чавуни

Для отримання рівномірної структури і високих властивостей чавунних виливок ливарники не тільки регулюють хімічний склад та швидкість охолодження, а й використують модифікування. Для цього в рідкий сплав поперед розливанням в невеликій кількості додають спеціальні добавки — модифікатори. Модифікування феросіліцієм, сілікокальцієм дозволяє отримати чавун, металева основа якого, головним чином, складається з перліту, а графіт, хоча й залишається пластинчастим, має оптимальні розміри, що значно знижує негативний вплив цих включень на механічні властивості чавуну. Модифікованими феросіліцієм та сілікокальцієм виплавляють дві марки сірих чавунів – СЧ 30 і СЧ 35 із підвищеною міцністю.

Основні напрямки вдосконалення ковких чавунів : 1) вдосконалення технології графітизуючого відпалу і використання прискореного відпалу : • перед відпалом виливок з білого чавуну роблять попереднє гартування від 850. . . 900 о С для подрібнення структури — процес скорочується до 10. . . 15 годин; • проводять ступінчасте нагрівання при відпалі з витримуванням при 350. . . 400 о С; • скорочують тривалість нагрівання й охолодження виливок в захисному або нейтральному середовищі — тривалість становить 24. . . 60 годин. 2) використання термічної обробки для підвищення властивостей – відпал на зернистий перліт, ізотермічне гартування, нормалізація Ковкі чавуни

Основні напрямки вдосконалення високоміцних чавунів : • використання термічної обробки для підвищення механічних властивостей металевої основи (наприклад, нормалізація, ізотермічне гартування і т. і. ). Високоміцні чавуни

3. Термічна обробка чавунів.

Основні види термічної обробки та ХТО чавунів: • Відпал • Нормалізація • Гартування з відпуском • Поверхневе гартування з відпуском • Азотування • Алітування

Види відпалу чавунів 1. Найбільш поширеним видом термічної обробки є відпал чавунних в и ливок при 430. . . 600 о С для зменшення ливарних напружень , тому що залишкові напру-ження завжди виникають у фасонному ли тві. Основна мета — стабілізація розмірів в и ливки.

2. Графітизуючий відпал використують не тільки для перетворення білого чавуну на ковкий, а й для усунення вибілення у в и ливках з сірого чавуну (наприклад, при литті в кокіль вся поверхня в и ливки з сірого чавуну може бути вибіленою). В таких випадках відпалювання проводять при температурах 850. . . 950 о С протягом 0, 5. . . 5 годин.

Поверхня злому чавуну з вибіленою поверхнею білий чавун сірий чавун

3. Неповний відпал проводять для отриман — ня структури зернистого перліту основи Т, 0 С А С 1 τ, годин

Нормалізація чавунів Нормалізацію чавуну проводять з метою зміцнення виливок чавунів з феритною або феритоперлітною основою. В и ливки нагрівають до 850. . . 950 о С, витримують протягом 0, 5. . . 3 години і охолоджують на спокійному повітрі. Така термічна обробка при нагріванні приводить до аустенітізації структури, а наступне охолодження призводить до того, що аустеніт розпадається за схемою А → Ф+Ц, і вся металічна основа набуває перлітну або сорбітну структуру. Зміцнення досягають через усунення структурно вільного фериту (підвищення концентрації зв’язаного в цементит вуглецю) та зміну перліту на сорбіт. Твердість при цьому зростає від 150 НВ до 250 НВ.

Зміна структури основи при нормалізації чавуну Т, 0 С А С 1 τ, годин феритний чавун перлітний чавун

Гартування з відпуском Гартування чавуну на мартенсит з нагріванням до 850. . . 930 о С і охолодження у воді або маслі використують для підвищення міцності та зносостійкості. Після гартування роблять низьк ий відпуск при 200 о С для зменшення напружень гартування або висок ий відпуск при 600. . . 700 о С для одержання структури сорбіту або зернистого перліту, що забезпечує підвищену в’язкість.

Ізотермічне гартування Т, 0 С А С 1 τ, годин Ізотермічне гартування проводять для ковких і високоміцних чавунів на бейнітну структуру ( нижній бейніт ) металевої основи з метою підвищення міцності і в ’ язкості Б н. А+Ц А+Г

Види поверхневого зміцнення Для підвищення зносостійкості використують поверхневе гартування з індукційним або газополуменевим нагріванням. Іноді застосовують азотування чавунних в и ливок для підвищення зносостійкості або корозійної стійкості та алітуванн я для підвищення жаростійкості.

4. Основні групи спеціальних чавунів.

Призначення легування чавунів Чавуни легують для : • Підвищення механічних властивостей (міцності, твердості, зносостійкості) • Надання спеціальних властивостей (корозійної стійкості, окалиностійкості, жароміцності та ін. )

Використання спеціальних чавунів : • Для антифрикційних деталей • Поршневі кільця ДВЗ • Жаростійкі та жароміцні деталі • Корозійностійкі деталі Їх використовують на заміну легованих сталей і кольорових сплавів.

А н т и ф р и к ц і й н і ч а в у н и Антифрикційні чавуни використують для роботи у вузлах тертя з мастилом, підшипників ковзання, втулок, вкладишів. Для цього застосовують нелеговані або низьколеговані сірі чавуни з пластинчастим графітом АЧС-1. . . АЧС-6, високоміцні чавуни з кулястим графітом АЧВ-1, АЧВ-2 та ковкі чавуни АЧК-1, АЧК-2. При позначенні марок антифрикційних чавунів цифра означає порядковий номер чавуну.

Хімічний склад антифрикційних чавунів Марка чавуну С Si Mn Інші АЧС-1 3, 2 -3, 6 1, 3 -2, 0 0, 6 -1, 2 0, 2 -0, 5 Cr; 0, 8 -1, 6 Cu АЧС-5 3, 5 -4, 3 2, 5 -3, 5 7, 5 -12, 5 0, 4 -0, 8 Al; до 0, 7 Cu АЧВ-1 2, 8 -3, 5 1, 8 -2, 7 0, 6 -1, 2 0, 03 -0, 08 Mg АЧК-1 2, 3 -3, 0 0, 5 -1, 0 0, 6 -1, 2 1, 0 -1, 5 Cu

Всі антифрикційні чавуни, за винятком АЧС-5, мають перлітну або перліто-феритну основу, до того ж кількість в’язкого фериту не повинна перевищувати 30. . . 50%, щоб запобігти налипання матеріалу підшипника на шійку вала. Основа чавуну АЧС-5 з високим вмістом марганцю складається після гартування на 80% з аустеніту. Такий чавун використують для роботи в особливо навантажених вузлах тертя.

Головна перевага чавуну в порівнянні з бабітами та антифрикційними бронзами — низька вартість , а основний недолік — погана приробленість , тому необхідне точне сполучення поверхонь тертя. Гранична окружна швидкість при використанні чавунів типу АЧС — 5 м/с, а типу АЧВ — 10 м/с. Це набагато нижче , ніж при використанні бабітів (до 50 м/с).

З н о с т і й к і, ж а р о с т і й к і т а к о р о з і й н о с т і й к і ч а в у н и. Ці чавуни легують хромом, кремнієм, алюмінієм та іншими елементами. Інколи той самий чавун використують для різного призначення: в одних випадках як зносостійкий, а в інших — як жаростійкий і т. і

Марка такого чавуну починається з літери “Ч”, за якою йдуть букви, що позначають легуючі елементи, як в легованих сталях, а потім — кількість цих елементів у відсотках. Літера “Ш” наприкінці означає, що це легований чавун з кулястим графітом ЧЮ 22 Ш

Зносостійкі чавуни До найбільш зносостійких відносять білі чавуни із значною кількістю хрому ЧХ 22 і ЧХ 32. Зростання кількості хрому приводить до того, що легований цементит (Fe, Cr)3 C з твердістю 800. . . 1000 HV замінюється на карбід хрому (Cr, Fe) 7 C 3 з твердістю 1250. . . 1550 HV. Високохромисті білі чавуни широко використують в гірничодобувній промисловості, металургії (кулі для кулястих млинів, деталі машин для очищення лит ва , приготування формувальних сумішей і т. і. ).

Корозійностійкі чавуни Підвищення корозійної стійкості досягають легуванням Si (13 -17%) окремо (ЧС 13, ЧС 15, ЧС 17), або разом з Mo або Cr (ЧС 15 М 3, ЧХ 28 Д 2 та ін. ) при утворенні на поверхні оксидної плівки. Чавуни ЧХ 22 С, ЧС 15 (феросілід) й ЧН 15 Д 7 (нірезист) мають високу стійкість проти корозії у розчинах кислот, луг і солей. Їх широко використують для деталей хімічної апаратури.

Жаростійкі чавуни легують хромом, кремнієм та алюмінієм, які утворюють захисні оксидні плівки. Високохромистий чавун ЧХ 32 використують не тільки як зносостійкий, а і як жаростійкий до температури близько 1150 о С. З нього виготовляють пічну арматуру, сопла пальників і т. і. Кремністий чавун ЧС 5 Ш (сілан) жаростійкий до температури близько 800 о С, його використують для топочної арматури котлів та ін. Для цього ж використують і чавун з високою кількістю алюмінію ЧЮ 22 Ш (чугаль), що стійкий до 1100 о С в середовищах, які містять сірчаний газ та пари води.

Жароміцні чавуни Підвищення жароміцності досягають легуванням великою кількістю нікелю, хрому і марганцю ( ЧН 11 Г 7 Ш, ЧН 19 Х 3 Ш), які мають аустенітну структуру і можуть тривалий час працювати при температурах 700… 9000 С (пічне обладнання).

Хімічний склад легованих чавунів із спеціальними властивостями Марка чавуну С Si Cr Al Інші ЧХ 22 2, 4 -2, 6 0, 2 -1, 0 19, 0 -25, 0 — 0, 15 -0, 35 Ti ЧХ 32 1, 6 -3, 2 1, 5 -2, 5 30, 0 -34, 0 — 0, 1 -0, 3 Ti ЧХ 22 С 0, 6 -1, 0 3, 0 -4, 0 19, 0 -25, 0 — — ЧС 5 Ш 2, 7 -3, 3 4, 5 -5, 5 до 0, 2 0, 1 -0, 3 — ЧС 15 0, 3 -0, 8 14, 1 -16, 0 — — — ЧЮ 22 Ш 1, 6 -2, 5 1, 0 -2, 0 — 19, 0 -25, 0 — ЧН 15 Д 7 2, 2 -3, 0 2, 0 -2, 5 1, 5 -3, 0 — 14, 0 -16, 0 Ni; 5, 0 -8, 0 Cu