ТехИнфо

Технологическая   информация

Классификация и маркировка чугунов


Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Они содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве.

В зависимости от состояния углерода в чугуне, различают:

Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида, и чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, что определяет прочностные свойства сплава.

В соответствии с реальными условиями кристаллизации в структуре чугунов могут быть разные составляющие в зависимости от того, какая часть углерода оказывается в структурно свободном состоянии. Это же определяет название чугунов: белый, половинчатый, серый.

Белый чугун — это тот, в котором весь углерод находится в связанном состоянии.
Белый чугун для изготовления деталей машин не используют, поскольку он обладает высокой твердостью (НВ 450 - 550), хрупок и практически не поддается обработке режущим инструментом.

Половинчатый чугун тот, в котором одна часть углерода находится в связанном состоянии (Ссвяз. > 0,8 %), а другая в свободном
Излом половинчатого чугуна частично белый (в местах залегания ледебурита), частично серый (в местах, где расположены включения графита). Половинчатые чугуны, так же как и белые, для изготовления деталей машин не используются.

Серый чугун тот, в котором большая часть углерода или почти весь углерод находится в свободном состоянии, а в связанном состоянии может быть до 0,8 % С. В структуре серого чугуна имеется графит, количество, форма и распределение которого могут изменяться в широких пределах.
Название серый чугун получил по цвету излома - излом серого цвета.
В микроструктуре такого чугуна следует различать металлическую основу и включения графита, которые эту основу пронизывают.

Графит в сером чугуне может быть разным по форме включений: пластинчатым, хлопьевидным и шаровидным.

Поэтому серые чугуны (или просто чугуны) подразделяют на:

  • серые - пластинчатая или червеобразная форма графита;
    Отливки из серых чугунов широко применяют в машиностроении.
  • высокопрочные - шаровидный графит;
    Такой чугун получают модифицированием расплава магнием. Магний вводят в жидкий чугун перед разливкой в количестве 0,03 — 0,07 %. Под воздействием магния при кристаллизации чугуна графит приобретает шаровидную форму.
  • ковкие - хлопьевидный графит.

    По сравнению с пластинчатым графитом хлопьевидный графит располагается в металлической основе чугуна более компактно, включения графита не действуют как острые надрезы (что характерно для пластинчатого графита), и поэтому такие включения в меньшей степени ослабляют металлическую основу. Получают ковкий чугун путем специальной термической обработки белого доэвтектического чугуна примерно следующего состава: 2,5 - 3 % С; 0,7 - 1,5 % Si; 0,2 - 1 % Мn; до 0,2% S, до 0,18% Р.

    Форма графитных включений мало влияет на твердость чугуна; однако на прочность и пластические свойства она оказывает значительное влияние.
    Наиболее благоприятной формой графита является шаровидная, а пластинчатый графит снижает прочность и пластичность чугуна. Графит обладает низкими механическими свойствами, и включения графита действуют так, как будто бы в металлической основе имеются пустоты, внутренние надрезы, которые разобщают и ослабляют эту основу.

    Включения графита пластинчатой формы действуют как острые внутренние надрезы или трещины, ослабляющие металлическую основу и уменьшающие прочность и пластичность чугуна. Чем крупнее пластинки графита и менее равномерно распределены по объему, тем меньше прочность чугуна при растяжении. При сжатии свойства чугуна с пластинчатыми включениями графита остаются достаточно высокими (разрушающая нагрузка при сжатии в три — пять раз больше, чем при растяжении), близкими к свойствам стали с такими же составом и структурой, что и металлическая основа чугуна. Это свидетельствует о том, что включения графита практически не влияют на прочность чугуна при сжатии. Они также менее значительно, чем при растяжении, снижают прочность чугуна при изгибающем действии нагрузки.

    Чем компактнее форма включений графита и чем меньше их количество, тем в меньшей степени они ослабляют металлическую основу, тем выше прочность и пластичность чугуна при одной и той же структуре металлической основы. Так, чугун с шаровидной формой включений графита имеет значительно более высокую прочность при растяжении и изгибе, чем чугун с пластинчатой формой графитных включений (отсюда и название чугуна — высокопрочный).

    Следует отметить, что в определенных случаях наличие графита в структуре полезно и дает чугуну преимущества перед сталью:
    - включения графита облегчают обрабатываемость чугуна резанием (стружка делается ломкой);
    - благодаря смазывающему действию графита чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами, т. е. хорошо работает на трение;
    - чугун с включениями графита обладает способностью быстро гасить вибрации, колебания;
    - графит делает чугун практически нечувствительным к поверхностным надрезам и другим дополнительным дефектам на поверхности.
    Следует также отметить хорошие литейные свойства чугуна, дающие ему преимущество по сравнению со сталью.

    Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления  при растяжении:

  • серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85),
  • высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85),
  • ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85).

    Примеры:
    СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;
    ВЧ70 - высокопрочный чугун с пределом прочности при растяжении 700 МПа;
    КЧ35 - ковкий чугун с пределом прочности при растяжении примерно 350 МПа.

    Антифрикционные чугуны используют для изготовления литых деталей (подшипников скольжения и др.), работающих в узлах трения со смазкой. Такие чугуны должны обеспечивать низкий коэффициент трения, а в связи с этим малые потери на трение и малую скорость изнашивания сопряженной детали (стального вала).

    Маркировка антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др.

    Расшифровывается следующим образом:
    АЧ - антифрикционный чугун; С - серый, В - высокопрочный, К - ковкий.

    Цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.

    Отбеленные чугунные отливки имеют на поверхности структуру белого чугуна, а в сердцевине — структуру серого чугуна. Отбел (на глубине 12 - 30 мм) является следствием быстрого охлаждения поверхности при отливке чугуна в металлические формы (кокиль) или в сырые земляные формы.

    Отбеленный чугун имеет высокую твердость поверхности и обладает высокой износостойкостью, особенно в условиях абразивного износа. Отделенный чугун применяют для изготовления валков листовых прокатных станов, колес, шаров для мельниц и т. д. В этом случае применяют чугуны с пониженным содержанием кремния, что приводит к увеличению склонности чугуна к отбеливанию. Примерный химический состав чугуна: 2,8 - 3,6 % С; 0,5 - 0,8 % Si; 0,4 - 0,6 % Мn.

  • Содержание раздела:


    Классификация и маркировка конструкционных сталей

    Классификация и маркировка чугунов

    Классификация и маркировка цветных сплавов

    Система железо-углерод

    Влияние углерода, постоянных примесей и легирующих элементов на свойства стали

    Механические свойства металлов и способы их определения

    Преобразование значений твердости

    Статьи по теме:


    Термообработка чугунов

    Главной причиной наличия остаточных внутренних напряжений в литой детали является различие в температурах её толстых и тонких частей при охлаждении в момент перехода из области пластических в область упругих деформаций. Для чугуна область перехода от пластических к упругим деформациям лежит в интервале 620— 400° С. Чем медленнее охлаждение в этом интервале температур и чем меньше различие в толщинах стенок детали, тем меньше внутренние остаточные напряжения ...