Механические и технологические свойства чугуна
Чугун является своеобразным композитным материалом, механические и эксплуатационные свойства которого зависят от характеристик металлической основы (прочность, пластичность, твердость и др.), а также формы, размеров, количества и распределения Графитовых включений. При этом решающее значение в ряде случаев Имеет либо графит, либо металлическая основа. Например, модуль упругости чугуна в решающей степени зависит от формы и величины графитовых включений, а твердость в основном определяется свойствами металлическое основы. Такие свойства, как ременное сопротивление разрыву, Ударная вязкость, длительная прочесть, зависят как от свойств металлической основы, так и от формы или размеров и количества графитовых включений. Свойства структурных составляющих металлической основы чугуна приведены в табл. 1.
Получение той или иной структуры чугуна в отливках зависит от многих факторов: химического состава чугуна, вида шихтовых материалов, технологии плавки и внепечной обработки металла, скорости кристаллизации и охлаждения расплава в форме, а следовательно, толщины стенки отливки, теплофизических свойств материала формы и др. Структуру металлической основы чугуна можно изменять также термической обработкой отливок, общие закономерности влияния которой аналогичны возникающим при термической обработке углеродистой стали, а особенности связаны с сопутствующими изменениями металлической основы процессами графитизации.
Среди элементов химического состава С и Si определяют формирование структуры чугуна, а при заданной технологии литья приведенный размер стенки отливки Rпр характеризует скорость ее охлаждения (Rпр — отношение площади сечения стенки к периметру). Тогда различная структура чугуна в отливках при литье в песчаную форму получается при.
где К≤4,5 — для перлитно-цементной структуры;
К=4,5⁄6,0 для перлитно-графитной структуры;
К=10⁄14 для перлитно-ферритно-графитной структуры;
К≥14 для ферритно-графитной структуры.
Наряду с Si большое значение как графитизирующий элемент имеет Аl, который иногда частично или полностью заменяет Si. Это улучшает свойства чугуна, особенно пластичность. Наиболее благоприятное сочетание характеристик прочности, вязкости и пластичности достигается и алюминиевых чугунах при содержании в них Si≤1,0%.
Первая группа элементов (Ni, Со, Сu) аналогично Si оказывает графитизирующее влияние, способствует размельчению выделений графита. Одновременно эти элементы стимулируют получение более дисперсных перлитных игольчатых и мартенситных структур даже при сравнительно медленном охлаждении.
| Структурные составляющие чугуна | σв, МПа | δ, % | HB∗10-1, МПа |
|---|---|---|---|
| Феррит | 250-400 | 30-50 | 110-140 |
| Перлит | 800-1000 | 15-20 | 200-260 |
| Сорбит | 1200-1400 | 10-15 | 240-300 |
| Тростит | — | — | 280-320 |
| Бейнит | — | — | 300-350 |
| Мартенсит | 1400-1800 | — | 350-550 |
| Аустенит | 400-800 | 40-60 | 140-160 |
| Цементит | 30-50 | — | 750-800 |
| Фосфидная эвтектика | — | — | 300-400 |
| Графит | 17-35 | — | 130-180 |
При легировании фаз металлической основы свойства их повышаются. Например феррит, легированный 2% Si, имеет σв = 600 МПа.
Вторая группа элементов (Сr, Мо, W, V и др.) в противоположность первой препятствует графитизации с интенсивностью, пропорциональной концентрации. При содержании, превышающем предел растворимости; их в цементите или феррите, они образуют специальные карбиды.
К третьей группе элементов можно отнести Ti, Zr, Се, Са, Mg, В и др. Эти элементы характеризуются высокой химической активностью, почти целиком расходуются на образование тугоплавких карбидов, сульфидов, оксидов, нитридов, которые могут служить зародышами в процессе последующей кристаллизации и повышать дисперсность металлической основы. Более того, элементы этой группы Alg, Са, Се и др. редкоземельные металлы (РЗМ) входят в состав лигатур для модифицирования чугуна с целью получения графита веринкулярной или шаровидной формы.
Влияние графитовых включений на различные эксплуатационные свойства чугуна также многообразно и не однозначно.
При нагружении чугуна графитовые включения, являясь «надрезами», снижают его прочность и пластичность. Это происходит, во-первых, вследствие некоторого уменьшения живого сечения металлической основы из-за полостей, занятых графитом, имеющим небольшую прочность на разрыв, и, во-вторых, что наиболее важно, из-за высокой концентрации напряжений, возникающей в местах графитовых включений, особенно при пластинчатой форме графита. Чем длиннее пластинки графита, тем больше коэффициент концентрации напряжений. Все это приводит к резкой локализации пластических деформации в металлической основе, исчерпанию пластичности материала в этих местах, развитию трещин и в итоге — к квазихрупкому разрушению материала при средних напряжениях и показателях пластичности, более низких, чем прочность и пластичность металлической основы чугуна.
Кроме того, из-за разного коэффициента термического расширения графита и металлической основы при охлаждении отливок в чугуне возникают структурные напряжения II рода, которые, постепенно возрастая, достигают предела упругости материала в местах концентрации напряжений (при пластинчатой форме графита). Поэтому дополнительная внешняя нагрузка любой ветчины вызывает необратимые пластические деформации в материале, и чугун с пластинчатым графитом в литом состоянии, по существу, не имеет предела упругости. Однако он может приобрести это свойство в результате «тренировки» различными нагрузками, приводящими к упрочнению металлической основы в местах концентрации напряжений. Этой же цели могут служить различные варианты термомеханической или термоциклической обработки, что особенно важно для высокоточных деталей прецизионных станков и других подобных машин.
Упрочнение металлической основы в местах концентрации напряжений происходит при естественном старении отливок из чугуна с пластинчатым графитом (вылеживании) даже при отсутствии напряжений I рода, из-за протекания релаксационных процессов высоких напряжений II рода. В результате возрастает сопротивляемость образованию пластических деформаций при нагружении небольшими нагрузками. Указанный процесс интенсифицируется при вылеживании отливок на воздухе, когда добавляется термо-циклическое воздействие изменений погодных условий.
Модуль упругости чугуна Е из-за графитовых включений ниже, чем у его металлической основы, так как образуются дополнительные обратимые деформации полостей, занятых графитом, особенно заметные при больших нагрузках. Поэтому значение Е уменьшается с увеличением нагрузки.
Все отмеченные явления становятся менее заметными при увеличении дисперсности пластинчатого графита до 100—200 мкм и особенно при его компактных формах (вермикулярный, шаровидный графит). Поэтому ковкий и высокопрочный чугуны при одинаковой структуре металлической основы имеют более высокую прочность, модуль упругости, пластичность; у них появляется предел упругости.
Наличие графитовых включений делает чугун, особенно с пластинчатым графитом, практически не чувствительным к надрезам, что позволяет конкурировать ему с более прочной сталью по сопротивлению усталости и пределу выносливости. Включения графита обеспечивают высокую износостойкость чугуна в условиях трения скольжения со смазкой и т. д.
Механические свойства серого чугуна
В (табл. 1) — приведены механические свойства и рекомендуемый химический состав серого чугуна по ГСТ 1412-85, а в (табл. 2) — некоторые, не предусмотрены этим стандартам свойств чугуна. В общем случае, чем меньше графита, мельче и благоприятнее по распределению его включения, дисперснее перлит, мельче эвтектическое зерно, тем выше указанные свойства. Однако если
| σв, МПа | 140 | 175 | 210 | 300 | |
|---|---|---|---|---|---|
| σ-1, МПа: без надреза |
65 | 84 | 105 | 140 | 163 |
| с надрезом | 65 | 80 | 95 | 120 | 130 |
| Чугун | σв, МПа | Твердость HB∗10-1, МПа | Мас. доля элементов, % | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | |||
| не более | |||||||
| СЧ10 | 98 | 143-229 | 3,5-3,7 | 2,2-2,6 | 0,5-0,8 | 0,3 | 0,15 |
| СЧ15 | 147 | 163-229 | 3,5-3,7 | 2,0-2,4 | 0,5-0,8 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ18 | 176 | 170-241 | 3,4-3,6 | 1,9-2,3 | 0,5-0,7 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ20 | 196 | 170-241 | 3,3-3,5 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ21 | 206 | 170-241 | 3,3-3,5 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ24 | 235 | 170-241 | 3,2-3,4 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ25 | 245 | 180-250 | 3,2-3,4 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ30 | 294 | 181-255 | 3,0-3,2 | 1,0-1,3 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,12 |
| СЧ35 | 343 | 197-269 | 2,9-3,0 | 1,0-1,1 | 0,7-1,1 | 0,2 | 0,12 |
Чугуны марок СЧ25 И выше обычно модифицируют FeSi. Для них содержание Si в таблице дано после введения модификатора.
| Чугун | При растяжении | При сжатии | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E∗10-3, МПа | δ, % | σ-1p, МПа | σc, МПа | E∗10-3, МПа | μ | ψ, % | δ-1c, МПа | |
| СЧ10-СЧ18 | 60-80 | 0,2-1,0 | 50-70 | 500-800 | 65-90 | 0,28-0,29 | 20-40 | 70-90 |
| СЧ20-СЧ30 | 85-125 | 0,4-0,65 | 90-115 | 850-1000 | 93-130 | 0,28-0,29 | 15-30 | 120-145 |
| СЧ30-СЧ35 | 125-145 | 0,65-0,9 | 115-140 | 1000-1200 | 130-155 | 0,28-0,29 | 15-30 | 145-170 |
| Чугун | При кручении | При срезе | φ, %, при вибрации с нагрузкой, равной 1/3σ0,2 | αн, кДж/М2 | При изгибе | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| τв, МПа | τ-1, МПа | τв, МПа | G∗10-3, МПа | σ-1, МПа | σи, МПа | |||
| СЧ10-СЧ18 | 240-320 | 60-80 | 150-220 | 40-44 | 30-32 | 40-70 | 58-66 | 240-360 |
| СЧ20-СЧ30 | 280-360 | 100-120 | 250-355 | 45-54 | 23-30 | 80-100 | 67-133 | 400-500 |
| СЧ30-СЧ35 | 360-400 | 120-140 | 355-400 | 54-64 | 23-25 | 80-90 | 133-155 | 500-540 |
φ — циклическая вязкость, характеризующая скорость затухания вибрации, а значит чувствительность к надрезам.
Влияние легирующих элементов на механические свойства чугуна марок СЧ показано на рис. 1, а изменение прочности серого чугуна в зависимости от толщины стенки отливки, получаемой в песчаной форме — на рис. 2.
Для различных групп отливок путем варьирования содержания химического состава основных элементов и легирования чугуна небольшими добавками обеспечивают комплекс оптимальных эксплуатационных свойств. Так, для блоков цилиндров карбюраторных двигателей чугун легируют Сr (0,2— 0,5 %) и Ni (до 0,2 %), а для автомобильных дизелей дополнительно Си (0,2—0,4%). Необходимые свойства Для тракторных двигателей обеспечивают повышенным (до 1,4 %) содержанием Мn.
Гильзы карбюраторных двигателей изготовляют из чугуна СЧ25 с обычным (0,14%) и повышенным (0,17— 0,22 %) содержанием фосфора.
Для ребристых цилиндров двигателей воздушного охлаждения используют чугун, легированный Sb (0,5—0,08%), Сr (0,4-0,6%) и Nl (0,1—0,3%) или Ni (0,65%) н Р (0,65—75%).
В станкостроении для повышения твердости средних по развесу отливок наряду с модифицированием чугуна FeSi и SiCa применяют ковшовое легирование Сu (0,3—0,4%) и Сr (0,2—0,3%). При толщине стенки более 15—20 мм используют легирование Сu (0,8—1,0%) и Сг (0,3—0,5%). Для средних и тяжелых отливок, в которых допускается наличие в микроструктуре карбидных включений, применяют комплексное легирование чугуна Мо (0,3—0,8%), Ni (0,7—1,2%) и Сr (0,2—0,6%). В отдельных случаях для повышения твердости применяют легирование В (0,04%) совместно с Сu (0,4—0,6%) или Ni (0,5—0,6%).
Рис. 1. Влияние легирующих элементов на прочность и твердость чугуна с пластинчатым графитом состава: 3,2% С; 1,85% Si; 0,7% Мn; 0,14% РРис. 2. Изменение прочности серого чугуна различных марок в зависимости от толщины стенки отливки
Максимальная прочность чугуна при плавке в индукционных печах достигается при отношении Si/C=0,85÷l,0 (при постоянной степени эвтектичности). При получении чугунов СЧЗО, СЧ35, в случае ваграночной плавки, более низкое отношение Si/C=0,6÷0,7 компенсируют повышенным содержанием Мп (1,0—1,5%).
Герметичность отливок из чугуна зависит как от графитовой, так и от усадочной пористости; при этом, чем ниже эвтектичность серого чугуна, тем большее значение приобретают условия эффективного питания при затвердевании отливок (градиент температур, обеспечивающий направленное затвердевание, достаточный металлостатический напор).
Несмотря на наличие графита, герметичность чугуна достаточно велика, если в отливке отсутствуют литейные дефекты. Так, при испытании водой или керосином при давлении до 10—15 МПа втулки толщиной 2 мм имеют полную герметичность. Чугунные отливки с мелким графитом и низким содержанием Р при отсутствии волосяных трещин могут противостоять давлению жидкости до 100 МПа и газов до 70 МПа.
Свариваемость серого чугуна значительно хуже, чем у углеродистой стали; поэтому газовая и дуговая сварка, как и заварка дефектов (особенно крупных) на отливках, проводится по особой технологии.
Обрабатываемость серого чугуна обратно пропорциональна его твердости. Она улучшается по мере увеличения количества феррита в структуре, а также по мере повышения однородности структуры, т. е. при отсутствии в ней включений фосфид-иой эвтектики, карбидов, обладающих повышенной твердостью. Наличие графита полезно, так как стружка получается крошащейся и давление на инструмент уменьшается.
Чугун Механические свойства — Энциклопедия по машиностроению XXL
Вид чугуна Механические свойства в кГ/мм я — ь 4 tj о OJ в с л, 2 = 0 so 5 2 = -г я s а u аао т С >. е к [c.75]Механические свойства — см. Серый чугун — Механические свойства [c.242]
Марка чугуна Механические свойства [c.18]
Остановы станков электромеханические автоматические 162 Отверстия — Отклонения 350 — Расстояния между осями — Контроль 443 —для режущих инструментов центровые — Размеры 343, 344 ——расточенные — Размеры 274, 275 Отделочное шлифование — см. Шлифование отделочное Отливки ковкого чугуна — Механические свойства 450 —серого чугуна — Механические свойства 448, 449 [c.575]
Основным материалом для получения литых деталей и заготовок служит серый чугун. Механические свойства отливок из серого чугуна по ГОСТу 1412—54 указаны в табл. 1.7. [c.29]
Марка чугуна Группа чугуна Механические свойства [c.171]
Механические свойства чугуна определяются его структурой, главным образом графитной составляющей. Чугун. можно рассматривать как сталь, пронизанную графитом, который играет роль надреза, ослабляющего металлическую массу чугуна. Механические свойства будут определяться количеством, величиной и характером распределения графита. [c.332]
Ледебуритом (фиг. 64, з) называют эвтектическую смесь аустенита и цементита. Он образуется в процессе первичной кристаллизации при 1130°. Это наиболее низкая температура кристаллизации в системе сплавов железа с углеродом. Аустенит, входящий в состав ледебурита, при 723° превращается в перлит. Поэтому ниже 723° и вплоть до комнатной температуры ледебурит состоит из смеси перлита и цементита. Он очень тверд (Яд 700) и хрупок. Наличие ледебурита является структурным признаком белых чугунов. Механические свойства железоуглеродистых сплавов изменяются в зависимости от количества структурных составляющих, их формы, величины и расположения. [c.139]
Большое влияние на свойства оказывает степень эвтектичности. С увеличением количества эвтектики и спо-явлен.ием первичного цементита растут твердость и хрупкость белых чугунов. Механические свойства зависят и от строения эвтектической структурной составляю- [c.94]
Чугуны. Механические свойства и обрабатываемость чугунов зависят от того, в какой форме присутствует углерод в сплаве. Различают четыре основные группы чугунов белые, серые, высокопрочные и ковкие. [c.44]
Литейный сплав АЛ8 рекомендуется применять в качестве литых опорных частей строительных конструкций. Алюминиевые литейные сплавы успешно заменяют аналогичные отливки из углеродистой стали или серого чугуна. Механические свойства и сопротивляемость коррозии этого сплава после закалки возрастают. [c.103]
Марка чугуна Механические свойства Литейные свойства Рекомен- дуемая зал- [c.105]
Отливки чугунные — Механические свойства 757 Отрезание резцом 291 Отрезка — Скорость резания — Расчетные формулы 577 — 584 —пазов на станках — Подачи рекомендуемые 575 Отрезные станки — Нормы точности — ГОСТы 7 [c.896]
Вид чугуна Механические свойства Ударная вязкость в кГм/см [c.122]
Марка чугуна Механические свойства в кГ/лл Допускаемые напряжения в кГ/см [c.158]
В табл. 3.5.2 приведены механические свойства легированных чугунов для многих марок чугуна механические свойства проверяют, если это указано в технических условиях, периодически, так как согласно ГОСТ 7769-82 эти свойства являются факультативными. [c.606]
Естественно, что чем больший объем занимают пустоты, тем ниже свойства чугуна. При одинаковом объеме пустот (т. е. количестве графита) свойства чугуна будут зависеть от их формы и расположения. Следовательно, чем больше в чугуне графита, тем ниже его механические свойства, чем грубее включения графита, тем больше они разобщают металлическую основу, тем хуже свойства чугуна. Самые низкие механические свойства получаются тогда, когда графитные включения образуют замкнутый скелет, [c.212]
При растягивающих нагрузках облегчается образование очагов разрушения по концам графитных включений. По механическим свойствам чугун характеризуется низким сопротивлением развитию трещины (тем не менее разрушается чугун вязко, излом чашечный, но йр очень мала), и, следовательно, обнаруживает низкие механические свойства при испытании, где превалируют нормальные растягивающие напряжения (например, при испытании на растяжение). [c.213]
Серый, а также и высокопрочный чугун разделяются на марки в зависимости от значений механических свойств. [c.216]
Включения мелкораздробленного графита придают чугуну хорошие механические свойства он одновременно имеет повышенную твердость и износоустойчивость, обусловленную перлитной структурой метал.мической основы. Из такого чугуна изготавливают такие ответственные детали, как поршневые кольца двигателей внутреннего сгорания и многие другие. [c.217]Высокопрочный чугун (ВЧ) также подразделяется а отдельные марки в зависимости от механических свойств, причем основными показателями являются предел прочности при растяжении и относительное удлинение. [c.218]
Как и другие виды чугуна, ковкий чугун разделяют на марки, различающиеся механическими свойствами. [c.221]
Механические свойства ковкого чугуна [c.221]
С понижением содержания углерода в чугуне механические свойства отливок повышаются. Повышенное содержание марганца уве-личирает длительность отжига, понижает пластичность и повышает временное сопротивление. Сера и фосфор понижают пластичность и ударную вязкость ковкого чугуна. Поэтому их содержание не должно превыи]ать 0,12 %. [c.163]
Графит (фиг. 64, и) имеет неплотноупакованную гексагональную решетку со слоистым расположением атомов. Под микроскопом эта структурная составляющая имеет вид пластинок различной формы и величины в серых чугунах, хлопьевидную форму в ковких чугунах, шарообразную форму в высокопрочных чугунах. Механические свойства графита чрезвычайно низки. [c.139]
Кроме того, имеются ГОСТы на отливки из антифрикционного и из жаростойкого чугуна, из высококремнистого сплава ферроси-лида и отдельные технические условия на специальные марки. Стандарты на обычные и высококачественные отливки из серого чугуна регламентируют только механические свойства металла, но не содержат каких-либо ограничений по химическому составу. Это объясняется тем, что наряду с влиянием химического состава на механические свойства не меньшее влияние оказывают и другие факторы толщина стенок, характеристика формы, условия охлаждения, структура. При одном и том же химическом составе металла отливок из серого чугуна механические свойства выше у тонкостенных отливок, залитых в сырые или металлические формы и охлажденных с высокой скоростью, и, наоборот, механические свойства понижаются с увеличением толщины стенок при заливке в сухие песчаные формы и при медленном охлаждении. Влияние указанных факторов отражается на структуре металла, которая определяет свойства чугуна в отливках. [c.109]
На фиг. 622 и 623 построены диаграммы для серого чугуна механические свойства этого материала таковы Ов=78 кг мм = 22 кг/мм , в 1 = = 7,3 кг мм и оо = = 46 кг/мм = 0,59оа Се — предел выносливости для одностороннего цикла (напряжения меняются от нуля в одну сторону, г = 0) при сжатии. Эти диаграммы сви- [c.738]
Ковким чугуном называется вязкий, хорошо сопротивляющийся разрывающим усилиям и ударным нагрузкам чугун. Его получают путем специального отжига отливок из белого чугуна. Механические свойства ковкого чугуна для различных его сортов изменяются примерно в следующих пределах предел прочности при растяжении от 30 до 63 кГ1мм . относительное удлинение от 12 до 2%. [c.7]
Ковкий чугун с хлопьевидным графитом получают продолжительным отжигом отливок из белого чугуна. Механические свойства ковкого чугуна зависят главным образом от его металлической основы. Перлитные чугуны КЧ 45-6 и другие имеют более высокую прочность при пониженной пластичности. Ферритные ковкие чугуны, например КЧ37-12, имея меньшую прочность, обладают более высокой пластичностью (см. приложение, табл. 3). В ферритном ковком чугуне при уменьще-нии размеров и больщей степени сфероидизации хлопьевидного графита одновременно повышается прочность и пластичность, что не наблюдается в других чугунах. [c.441]
Снятие вала по износу шеек, поломка вала и образование трещин, как это видно из приведеных данных табл. ПО, свидетельствует о том, что чугун не обладает достаточной устойчивостью против износа, а образование трещин и поломка вала говорит о низкой усталостной прочности чугунных коленчатых валов. Надо отметить, что поломанные коленчатые валы за исключением одного были изготовлены нз хромоникельмолибденового чугуна, механические свойства и усталостная прочность которого значительно ниже, чем высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. [c.255]
Г р а ф и т у присуща неплотноупакованная гексагональная решетка со слоистым расположением атомов. При рассмотрении под микроскопом эта структурная составляющая может иметь различную величину и форму пластинчатую — в серых чугунах (рис. 41, е), хлопьевидную — в ковких чугунах, шарообразную — в высокопрочных чугунах. Механические свойства графита очень низки. [c.78]
Г о р е в К. В. и др. В.чияние модифицирования церием на структуру и свойства чугуна. Механические свойства литого металла. Труды восьмого совещания по теории литейных процессов, 1963. [c.205]
Сварочный нагрев и последующее охлаждение настолько изменяют структуру и свойства чугуна в зоне расплавления п около-пювной зоне, что получить сварные соединения без дефектов с необходимым уровнем свойств оказывается весьма затруднительно. В связи с этим чугун относится к материалам, облада-10ш,им плохой технологической свариваемостью. Тем не менее сварка чугуна нмеет очень большое распространение как средство исправления брака чугунного литья, ремонта чугунных изделий, а иногда и при изготовлении конструкций. Качественно выполненное сварное соединение должно по меньп1ей мере обладать необходимым уровнем механических свойств, плотностью (непроницаемостью) и удовлетворительной обрабатываемостью (обрабатываться реягущим инструментом). В зависимости от условий работы соединения к нему могут предъявляться и другие требования (например, одноцветность, жаростойкость н др.). [c.324]
При электрошлаковой сварке чугуна применяют фторидпые обессеривающие и пеокислительпые флюсы. Замедленное охлаждение металла шва и околошовной зоны, характерное для элект-рошлаковой сварки, позволяет получать сварные соединения без отбеленных и закаленных участков, трещин, пор и других дефектов. Электрошлаковая сварка обеспечивает вполне удовлетворительные механические свойства сварных соединений из чугуна и хорошую их обрабатываемость. [c.333]
С целью повышения качества поверхности заготовок на многих предприятиях аппаратостроения протяжные кольца матриц изготавливают из чугуна марки СЧ 15-32 и СЧ 32-52, механические свойства которых приведены в табл. 4.4, где в наименовании марок серого чугуна буквы и числовые индексы обозначают С — серый, Ч — чугун, первое число соответствует пределу прочности при растяжении ( б , Ша), второе число — пределу прочности при изгибе (6g y, Ша). При выборе марки чугуна следует учитывать, что с уменьшением прочности чугунов улучшаются их литейные сроР-стза и уменьшаются остаточные напряжения и коробление с увеличением толщины стенок отлквок механические свойства понижаются вследствие ухудшения структуры металла. [c.97]
Механические свойства отливок из серого чугуна в заЕисикости от толщины h стенок отливок [c.98]
Графит по сравнению со сталью обладает низкими механическими свойствами, и иоэтому графитные включения можно считать в первом приближении просто пустотами, трещинами. Отсюда следует, что чугун можно рассматривать как сталь, испещренную большим количеством пустот и трещин. [c.212]
Сочетание высокой прочноегп и пластичности этих чугуиов позволяет изготавливать из них ответственные изделия. Так, коленчатый вал легковой машины Волга изготавливают из высокопрчного чугуна, имеющею состав 3,4—3,6% С 1,8-2,2% Si 0,96—1,2% Мл 0,16-0,30% Сг электрической печи. Это обстоятельство, а также применение термической обработки приводит к получению еще более высоких свойств, чем это указано л табл. 24, а именно ац = 62-н65 кгс/мм б = 8- -12% и твердость НВ 192—240. Хотя этот чугун но механическим свойствам и уступает стали констру — тивная прочность коленчатого вала из такого чугуна может быть выше, что в целом уменьшит массу машины. Из чугуна, обладающего лучшими, чем у стали, литейными свойствами, можно литьем (дешевым способом) изготавливать изделия сложной конфигурации (с внутренними полостями и т, п,), обладающие лучшим сопротивлением разнообразным механи-ческн. воздействиям, чем более простые по форме кованые детали, Дру ими словами, в ряде случаев деталь сложной конфигурации из менее прочного материала (чугуна) конструктивно оказывается более прочной, простой по конфигурации детали из более прочного материала (стали). [c.218]
Материалы в машиностроении Выбор и применение Том 4 (1989) — [ c.140 , c.152 , c.164 , c.167 , c.205 , c.206 , c.209 , c.213 , c.215 ]
Справочник металлиста Том2 Изд3 (1976) — [ c.376 ]
Справочник металлиста Том5 Изд3 (1978) — [ c.2 , c.37 , c.370 , c.376 ]
Справочник машиностроителя Том 2 (1952) — [ c.205 , c.210 , c.215 ]
Справочник механика заводов цветной металлургии (1981) — [ c.75 ]
Металловедение и термическая обработка (1956) — [ c.1007 , c.1008 ]
Машиностроение энциклопедия ТомII-2 Стали чугуны РазделII Материалы в машиностроении (2001) — [ c.521 , c.522 , c.524 , c.525 , c.530 , c.531 , c.532 ]
Машиностроение Энциклопедический справочник Раздел 1 Том 1 (1947) — [ c.452 ]
Машиностроение Энциклопедический справочник Раздел 2 Том 4 (1947) — [ c.77 , c.79 , c.82 , c.452 ]
ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки, ГОСТ от 24 сентября 1985 года №1412-85
ГОСТ 1412-85
Группа В11
МКС 77.080.10
ОКП 41 1120
Дата введения 1987-01-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 сентября 1985 г. N 3009 дата введения установлена 01.01.87
Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 11-95)
ВЗАМЕН ГОСТ 1412-79 в части марок чугуна
ПЕРЕИЗДАНИЕ
Настоящий стандарт распространяется на чугун с пластинчатым графитом для отливок и устанавливает его марки, определяемые на основе временного сопротивления чугуна при растяжении.
1. МАРКИ
1.1. Для изготовления отливок предусматриваются следующие марки чугуна: СЧ10; СЧ15; СЧ20; СЧ25; СЧ30; СЧ35.
По требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ18, СЧ21 и СЧ24.
1.2. Условное обозначение марки включает буквы СЧ — серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа·10.
Пример условного обозначения:
СЧ15 ГОСТ 1412-85
2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
2.1. Временное сопротивление при растяжении чугуна в литом состоянии или после термической обработки должно соответствовать указанному в таблице.
Марка чугуна | Марка чугуна | Временное сопротивление при растяжении , |
СЧ10 | 31110 | 100 (10) |
СЧ15 | 31115 | 150 (15) |
СЧ18 | — | 180 (18) |
СЧ20 | 31120 | 200 (20) |
СЧ21 | — | 210 (21) |
СЧ24 | 240 (24) | |
СЧ25 | 31125 | 250 (25) |
СЧ30 | 31130 | 300 (30) |
СЧ35 | 31135 | 350 (35) |
Примечание. Допускается превышение минимального значения временного сопротивления при растяжении не более чем на 100 МПа, если в нормативно-технической документации на отливки нет других ограничений.
Временное сопротивление при растяжении чугуна марки СЧ10 определяется no требованию потребителя.
2.2. Механические свойства чугуна в стенках отливки различного сечения приведены в приложении 1.
Дополнительные сведения о физических свойствах чугуна приведены в приложении 2.
Химический состав приведен в приложении 3.
3. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
3.1. Испытания на растяжение проводят по ГОСТ 27208-87 на одном образце.
3.2. Определение твердости проводят по ГОСТ 27208-87.
3.3. Заготовки для определения механических свойств чугуна отливают по ГОСТ 24648-90.
3.4. При применении термической обработки отливок заготовки для определения механических свойств должны проходить термообработку вместе с отливками.
Допускается использовать заготовки в литом состоянии (без термообработки) при применении низкотемпературной термообработки для снятия линейных напряжений в отливках.
3.5. При получении неудовлетворительных результатов испытаний проводят повторные испытания на двух образцах.
Образцы считают выдержавшими испытания, если механические свойства каждого из них соответствуют требованиям настоящего стандарта.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Ориентировочные данные о временном сопротивлении при растяжении и твердости в стенках отливки различного сечения
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
Марка чугуна | Толщина стенки отливки, мм | ||||||
4 | 8 | 15 | 30 | 50 | 80 | 150 | |
Временное сопротивление при растяжении, МПа, не менее | |||||||
СЧ10 | 140 | 120 | 100 | 80 | 75 | 70 | 65 |
СЧ15 | 220 | 180 | 150 | 110 | 105 | 90 | 80 |
СЧ20 | 270 | 220 | 200 | 160 | 140 | 130 | 120 |
СЧ25 | 310 | 270 | 250 | 210 | 180 | 165 | 150 |
СЧ30 | — | 330 | 300 | 260 | 220 | 195 | 180 |
СЧ35 | — | 380 | 350 | 310 | 260 | 225 | 205 |
Твердость НВ, не более | |||||||
СЧ10 | 205 | 200 | 190 | 185 | 156 | 149 | 120 |
СЧ15 | 241 | 224 | 210 | 201 | 163 | 156 | 130 |
СЧ20 | 255 | 240 | 230 | 216 | 170 | 163 | 143 |
СЧ25 | 260 | 255 | 245 | 238 | 187 | 170 | 156 |
CЧ30 | — | 270 | 260 | 250 | 197 | 187 | 163 |
СЧ35 | — | 290 | 275 | 270 | 229 | 201 | 179 |
Примечания:
1. Значения временного сопротивления при растяжении и твердости в реальных отливках могут отличаться от приведенных в таблице.
2. Значения временного сопротивления при растяжении и твердости в стенке отливки толщиной 15 мм приближенно соответствуют аналогичным значениям в стандартной заготовке диаметром 30 мм.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
Марка чугуна | Плотность , кг/м | Линейная усадка, | Модуль упругости при растяжении, | Удельная | Коэффициент линейного расширения при температуре от 20 до 200 °С, 1/ °С | Тепло- проводность при 20 °С, , Вт(м·К) |
СЧ10 | 6,8·10 | 1,0 | От 700 до 1100 | 460 | 8,0·10 | 60 |
СЧ15 | 7,0·10 | 1,1 | » 700 » 1100 | 460 | 9,0·10 | 59 |
СЧ20 | 7,1·10 | 1,2 | » 850 » 1100 | 480 | 9,5·10 | 54 |
СЧ25 | 7,2·10 | 1,2 | » 900 » 1100 | 500 | 10,0·10 | 50 |
СЧ30 | 7,3·10 | 1,3 | » 1200 » 1450 | 525 | 10,5·10 | 46 |
СЧ35 | 7,4·10 | 1,3 | » 1300 » 1550 | 545 | 11,0·10 | 42 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное)
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
Марка чугуна | Массовая доля элементов, % | ||||
Углерод | Кремний | Марганец | Фосфор | Сера | |
Не более | |||||
СЧ10 | 3,5-3,7 | 2,2-2,6 | 0,5-0,8 | 0,3 | 0,15 |
СЧ15 | 3,5-3,7 | 2,0-2,4 | 0,5-0,8 | 0,2 | 0,15 |
СЧ20 | 3,3-3,5 | 1,4-2,4 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
СЧ25 | 3,2-3,4 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
СЧ30 | 3,0-3,2 | 1,3-1,9 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,12 |
СЧ35 | 2,9-3,0 | 1,2-1,5 | 0,7-1,1 | 0,2 | 0,12 |
Примечание. Допускается низкое легирование чугуна различными элементами (хромом, никелем, медью, фосфором и др.).
Текст документа сверен по:
официальное издание
Чугун. Марки. Технические условия.
Методы анализа: Сб. ГОСТОв. —
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004
Механические свойства высокопрочного чугуна
Отличительной особенностью ВЧШГ являются его высокие механические свойства (табл. 1, 2), обусловленные шаровидной формой графита, который не оказывает сильного надрезывающего воздействия на металлическую основу, вследствие чего вокруг сфероидов графита в меньшей степени возникает концентрация напряжений. При этом ВЧШГ, как и другие чугуны, можно получать со всеми известными структурами металлической основы, выбирая состав металла, в том числе его легирование, технологию производства и методы термической обработки (табл. 3).
Кроме того, ВЧШГ имеет хорошие коррозионную стойкость (не ниже, чем СЧ, см. табл. 2 в статье коррозионная стойкость чугуна), жаростойкость, хладостойкость, антифрикционные свойства, обрабатываемость и может подвергаться сварке и автогенной резке.
ВЧШГ имеет хорошие литейные свойства: высокую жидкотекучесть, незначительную склонность к образованию горячих трещин. Вместе с тем его склонность к образованию усадочных раковин и литейных напряжений выше, чем у СЧ, и находится на уровне этих свойств для стали или ковкого чугуна.
Наиболее существенным для механических свойств ВЧШГ является получение графита правильно шаровидной формы. Шаровидная форма графита зависит от состава металла, условий модифицирования, шихтовых материалов и других условий плавки и от скорости охлаждения отливки. Чем больше скорость охлаждения, тем ближе к шаровидной форме и дисперсией включения графита. Для получения заданных свойств в отливках с большей толщиной стенки уменьшают содержание С и Si в чугуне с повышением их соотношения (табл. 3). Для получения чугуна высоких марок используют легирование небольшим количеством Ni, Сr, Сu, Мо.
| Чугун | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ, % | HB |
|---|---|---|---|---|
| не менее | ||||
| Ферритный чугун | ||||
| ВЧ 35 | 350 | 220 | 22 | 140-170 |
| ВЧ 40 | 400 | 250 | 15 | 140-202 |
| Перлитно-ферритный чугун | ||||
| ВЧ 45 | 450 | 310 | 10 | 140-225 |
| ВЧ 50 | 500 | 320 | 7 | 153-245 |
| Перлитный чугун | ||||
| ВЧ 60 | 600 | 370 | 3 | 192-277 |
| ВЧ 70 | 700 | 420 | 2 | 228-302 |
| ВЧ 80 | 800 | 480 | 2 | 248-351 |
| Бейнитный чугун | ||||
| ВЧ 100 | 1000 | 700 | 2 | 270-360 |
| Чугун с вермикулярным графитом (не регламентирован ГОСТом) | ||||
| Ферритный | 330-380 | — | 3-8 | 135-170 |
| Перлитный | 500-600 | — | 2 | 190-250 |
| Чугун | При растяжении | При сжатии | При кручении | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E∗10-3, МПа | σ-1, МПа | σc, МПа | μ | ψ, % | τ, МПа | τ-1, МПа | |
| Ферритный ЧШГ | 165-175 | 120-150 | 1000-1400 | 0,28-0,29 | 12-20 | 400-460 | 130-160 |
| Перлитный ЧШГ | 175-185 | 160-200 | 1500-2000 | 0,28-0,29 | 4-8 | 500-780 | 180-230 |
| Бейнитный ЧШГ | 180-190 | 240-400 | 1800-2200 | 0,28-0,29 | 2-4 | 700-900 | 220-300 |
| Чугун | При срезе | φ, %, при вибрации с нагрузкой, равной 1/3σ0,2 | α, кДж/м2 | При изгибе | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| τв, МПа | G∗103, МПа | σ-1, МПа | σи, МПа | |||
| Ферритный ЧШГ | 320-400 | 65-75 | 10-14 | 150-200 | 235-258 | 750-900 |
| Перлитный ЧШГ | 400-550 | 75-80 | 8-10 | 80-200 | — | 850-1200 |
| Бейнитный ЧШГ | 550-700 | 80-85 | 7-10 | 50-150 | — | 1200-1400 |
| Чугун | Мас. доля элементов, % | Рекомендуемая термическая обработка | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Cu | Ni | ||||||
| Толщина стенки, мм | |||||||||||||
| до 50 | 50-100 | >100 | до 50 | 50-100 | >100 | не более | |||||||
| ВЧ 35 | 3,3-3,8 | 3,0-3,5 | 2,7-3,2 | 1,9-2,9 | 1,3-1,7 | 0,8-1,5 | 0,2-0,6 | 0,1 | 0,02 | 0,05 | — | — | Отжиг |
| ВЧ 40 | 3,3-3,8 | 3,0-3,5 | 2,7-3,2 | 1,9-2,9 | 1,2-1,7 | 0,5-1,5 | 0,2-0,6 | 0,1 | 0,02 | 0,1 | — | — | » |
| ВЧ 45 | 3,3-3,8 | 3,0-3,5 | 2,7-3,2 | 1,9-2,9 | 1,3-1,7 | 0,5-1,5 | 0,3-0,7 | 0,1 | 0,02 | 0,1 | — | — | Без обработки |
| ВЧ 50 | 3,2-3,7 | 3,0-3,3 | 2,7-3,2 | 1,9-2,9 | 2,2-2,6 | 0,8-1,5 | 0,3-0,7 | 0,1 | 0,02 | 0,15 | — | — | > > |
| ВЧ 60 | 3,2-3,6 | 3,0-3,3 | 2,4-2,6 | 2,4-2,8 | 0,3-0,7 | 0,1 | 0,2 | 0,15 | 0,3 | 0,4 | Нормализация | ||
| ВЧ 70 | 3,2-3,6 | 3,0-3,3 | — | 2,6-2,9 | 2,6-2,9 | — | 0,4-0,7 | 0,1 | 0,015 | 0,15 | 0,4 | 0,6 | » |
| ВЧ 80 | 3,2-3,6 | — | — | 2,6-2,9 | — | — | 0,4-0,7 | 0,1 | 0,01 | 0,15 | 0,6 | 0,6 | Двойная нормализация |
| ВЧ 100 | 3,2-3,6 | — | — | 3,0-3,8 | — | — | 0,4-0,7 | 0,1 | 0,01 | 0,15 | 0,6 | 0,8 | Закалка и отпуск |
Некоторые примеси оказывают вредное влияние на процесс модифицирования, а следовательно, и на свойства ВЧШГ. Поэтому их содержание должно быть ограничено (0,009% РЬ; 0,13% Sn; 0,026% Sb; 0,04% Ti; 0,08% As; 0,3% Al).
Получение ШГ в чугуне возможно при обработке расплава сфероидизирующими металлами (Mg, Са, Се и др.) и их смесями с другими металлами или неметаллами. Чаще всего применяют магниевые лигатуры на основе Ni, Сu, Si или Са. Чтобы подавить демо-дифицнрующие влияния примесей, всегда имеющихся в чугуне, в лигатуры к магнию дополнительно вводят один или несколько РЗМ.
Способы получения чугуна с вермикулярным графитом принципиально не отличаются от способов получения ВЧШГ, за исключением меньшего количества глобуляризирующих элементов, вводимых в расплав при модифицировании.
Механические свойства чугуна с вермикулярным графитом ближе к свойствам чугуна с шаровидным графитом, а литейные свойства — к чугуну с пластинчатым графитом. ВЧВГ обладает меньшей чувствительностью к изменению толщины стенки отливки, чем чугун с пластинчатым и шаровидным графитом, и вследствие этого может более успешно использоваться в качестве конструкционного материала для крупногабаритных массивных деталей.
Изменение механических свойств ВЧШГ и ВЧВГ при повышенных температурах приведено в (табл. 4). Прочность до 400—450 °С изменяется незначительно, причем она сначала несколько снижается при 150—200 °С, как у многих железоуглеродистых сплавов, а затем снова возрастает при 350—400 °С.
| Чугун | Механические свойства | Температура испытаний, °C | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 200 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | ||
| ВЧШГ: ферритный |
σв, МПа | 432 | — | — | 351 *1 | — | 223 | — | 130 |
| δ, % | 15,8 | — | — | 14,6 *1 | — | 15,2 | — | 21,9 | |
| перлитный | σв, МПа | 585 | — | — | 567 *1 | — | 362,5 | — | — |
| δ, % | 1,2 | — | — | 7,2 *1 | — | 11,1 | — | — | |
| E∗10-4, МПа | 17,74 | 17,05 | 16,27 | 15,97 | — | 15,29 | — | 14,50 | |
| ЧВГ *2 | σв, МПа | 416 | — | 416 | 402 | 382 | 335 | 286 | 216 |
| δ, % | 3,5 | — | 3,0 | 2,0 | 2,8 | 4,2 | 8,0 | 12,0 | |
| ферритный | σв, МПа | 387 | — | 382 | 372 | 363 | 314 | 269 | 206 |
| δ, % | 5 | — | 4,0 | 3,0 | 4,5 | 6,0 | 10,0 | 14,0 | |
| E∗10-4, МПа | 15,19 | 14,62 | 13,76 | 13,42 | — | 13,03 | — | 11,44 | |
| перлитный | σв, МПа | 480 | — | 493 | 470 | 420 | 392 | 309 | 237 |
| δ, % | 2,6 | — | 2,0 | 1,8 | 1,2 | 1,5 | 3,2 | 7,0 | |
| E∗10-4, МПа | 16,46 | 15,87 | 15,09 | 14,89 | — | 14,11 | — | 13,42 | |
| КЧ 35-10 | σв, МПа | 333 | 315 | 341 | 312 | 261 | 223 | 169 | 107,6 |
| δ, % | 12,0 | 7,7 | 9,4 | 9,6 | 12,2 | 15,7 | 23,4 | 34,6 | |
| E∗10-4, МПа | 16,6 | 14,4 | 12,6 | 11,7 | 11,1 | 10,2 | — | — | |
| СЧ30 | σв, МПа | 319,7 | 307 | 315 | 323 | 304,4 | 276,6 | 246 | 212 |
| δ, % | 0,13 | 0,31 | 0,64 | 0,83 | 1,0 | 0,18 | 1,28 | 1,6 | |
| E∗10-4, МПа | 13,9 | 13,4 | 12,6 | 12,2 | — | 11,8 | — | 11,6 | |
| *1 Температура испытания 425 | |||||||||
| *2 ЧВГ в литом состоянии, ферритный после отжига, перлитный после нормализации | |||||||||
Модуль упругости у всех типов чугуна монотонно снижается с повышением температуры.
По герметичности высокопрочный чугун значительно превосходит серый вследствие отсутствия графитовой пористости и пригоден для деталей, работающих под давлением до 40 МПа.
Хорошая износостойкость обусловливает частое использование его для деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания и трения при высоких давлениях и затрудненной смазке. Наиболее благоприятной в этом случае металлической основой нелегированного ВЧШГ является перлитная, характеризующаяся меньшим коэффициентом трения f. У перлитного чугуна (НВ 270) f=0,63 при давлении р=1,4 МПа, f=0,52 при р=2,5 МПа, а при перлитно-ферритной основе (НВ 207) f соответственно 0,7 и 0,62.
Сила резания ВЧШГ на 50—60% выше, чем у серого чугуна той же твердости, но при эквивалентных значениях σв обрабатываемость ВЧШГ лучше, чем СЧ. Параметры шероховатости обработанной поверхности у ВЧШГ ниже, вследствие обособленности выделений графита в нем.
Влияние химического состава чугуна на его механические свойства
В.А. Изосимов, Р.Г. Усманов, М.Н. Канафин
(ООО «НПП «Технология», г. Челябинск)
Значительным достижением в развитии машиностроения является разработка способа получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. В этом материале хорошо сочетаются высокие физико-механические и технологические свойства. В результате многочисленных исследований и большого производственного опыта установлено, что высокопрочный чугун (ВЧ) во многих случаях может успешно применяться взамен серого и ковкого чугуна, углеродистой и легированной стали.
Замена обычного серого чугуна высокопрочным позволяет значительно снизить вес отливок за счет уменьшения толщины их сечений, при сохранении и даже повышении эксплуатационной надежности.
Наиболее целесообразным в технико-экономическом соотношении является применение высокопрочного чугуна взамен стали для тонкостенных литых деталей сложной конфигурации. Этот чугун по сравнению со сталью обладает в 1,5-2,0 раза большей жидкотекучестью, не склонен к образованию горячих трещин и обеспечивает получение плотного металла в малых сечениях без применения «напусков». Вместе с тем стоимость литья из высокопрочного чугуна на 25-30% ниже стоимости стального литья.
Применение высокопрочного чугуна во многих случаях позволяет значительно снизить вес деталей и повысить коэффициент использования металла. Однако следует отметить что, несмотря на указанные преимущества высокопрочного чугуна по сравнению с другими литейными сплавами, область его применения и масштабы производства в России до последнего времени весьма ограничены. Это объясняется тем, что при организации массового производства отливок из этого чугуна встречаются значительные затруднения.
Наиболее трудной задачей является получение отливок из чугуна марок ВЧ40 и ВЧ60 по ГОСТ 7293-85. Вместе с тем применение чугуна этих марок позволяет в наибольшей степени использовать его высокие физико-механические свойства.
Основное затруднение заключается в том, что полученный металл не всегда соответствует требованию по механическим свойствам, особенно по характеристикам пластичности и вязкости.
В отливках часто образуются дефекты в виде «черных пятен», значительно снижающих прочность деталей. Характерными для отливок из ВЧ являются также усадочные дефекты и мелкие поверхностные газовые раковины.
Значительную трудность представляет получение перлитной структуры для марки ВЧ60, в которой феррита должно быть не более 20%.
В целях преодоления указанных затруднений авторами в сотрудничестве с работниками ряда заводов выполнялись работы, по результатам которых разработан и внедрен технологический процесс изготовления отливок из ВЧ, предусмотренных ГОСТ 7293-85. Активное участие в этих работах принимали специалисты кафедры «Литейное производство» ЮУрГУ.
Химический состав, выплавка и разливка чугуна.
Многочисленные наблюдения показали, что при производстве ВЧ встречается несколько характерных типов микроструктуры графита. Условно они названы: шаровидный, вермикулярный и смешанный.
В результате исследований установлено, что чугун со смешанной формой графита получается при содержании магния менее 0,035% и содержании углерода в жидком чугуне менее 3,0-3,2% перед вводом магния.
Для получения чугуна с полностью шаровидным графитом необходимо обеспечить содержание магния в пределах 0,04-0,1%, а также достаточное содержание углерода, причем шаровидный графит получается тем более устойчиво, чем выше содержание углерода в металле перед вводом магния.
Указанная закономерность не всегда согласуется с литературными данными /1,2/, в которых указывается, что для обеспечения получения шаровидного графита в чугуне с увеличением в нем содержания углерода, нужно увеличивать дозировку магния.
Для устойчивого получения шаровидного графита необходимо также, чтобы содержание серы в металле до ввода магния было не более 0,02%. /3, 4/
Форма графита в ВЧ оказывает решающее влияние на его пластичность и вязкость и мало сказывается на характеристиках прочности, что видно на рис. 1,2, где показаны результаты испытания механических свойств этого чугуна множеством плавок.
Рис. 1. Влияние формы графита на механические свойства высокопрочного чугуна
Рис. 2. Влияние формы графита на механические свойства высокопрочного чугуна
Влияние микроструктуры металлической основы на механические свойства ВЧ общеизвестно. Однако возникла необходимость в уточнении количества допустимого перлита в ферритном чугуне, учитывая, что в результате отжига некоторое его количество во многих случаях сохраняется. В связи с этим производилось изучение микроструктуры и механических свойств чугуна в лабораторных и производственных условиях. Форма графита в этих чугунах была полностью шаровидной. Химический состав колебался в сравнительно небольших пределах.
Полученные результаты (рис.3) показывают, что в ферритном чугуне марки ВЧ40 допустимо 10-15% перлита, а в марке ВЧ60 феррита может быть не более 10%.
Рис. 3. Влияние количества перлита в металлической основе на механические
свойства высокопрочного чугуна
В перлитном и ферритном ВЧ совершенно недопустим цементит, т.к. даже весьма незначительное его количество понижает ударную вязкость до значения менее 1кгм/см2.
Исследования влияния химического состава ВЧ на его механические свойства проводились на чугуне, выплавленном в лабораторных условиях в индукционной печи, а также в различных производственных агрегатах (вагранки, дуговые электропечи) на ряде заводов Урала. Во всех случаях использовали данные только тех плавок, чугун которых имел полностью шаровидный графит и ферритную металлическую основу в литом состоянии или после отжига (не более 10% перлита). Обобщенные результаты представлены на рис. 4,5,6,7.
Рис. 4. Влияние углерода на механические свойства высокопрочного чугуна.
Рис. 5. Влияние кремния на механические свойства высокопрочного чугуна.
Рис. 6. Влияние марганца на механические свойства высокопрочного чугуна.
Рис. 7. Влияние фосфора на механические свойства высокопрочного чугуна.
Как видно из данных рис.4 изменение содержания углерода от 2,4 до 3,9% не оказывает заметного влияния на все характеристики механических свойств ВЧ. Оно может выражаться лишь в том, что с понижением содержания углерода возрастает количество перлита, сохраняющегося после отжига. При этом вероятно также наличие структурного свободного цементита и графита нешаровидной формы.
С повышением содержания кремния от 2 до 3% механические свойства ВЧ также практически не изменяются (рис.5). Однако при дальнейшем повышении содержания кремния наступает заметное понижение относительного удлинения и повышение предела прочности при растяжении. Показатели ударной вязкости при этом резко падают в связи с наличием структурно свободных силицидов магния, происходит охрупчивание феррита, в особенности для чугуна ВЧ40.
Влияние марганца аналогично влиянию кремния. Резкое падение ударной вязкости и значительное снижение относительного удлинения наступает при содержании марганца более 0,6% (рис.6).
Влияние фосфора на понижение пластичности и вязкости ВЧ заметно проявляется при содержании его выше 0,08% (рис.7).
Получение чугунов марок ВЧ40, ВЧ45, ВЧ50, ВЧ60 вполне осуществимо в вагранках при правильном подборе модификаторов.
Многие сомневались в возможности получения ВЧ40 из вагранки на холодном дутье, обеспечивающей нагрев чугуна лишь до 1360-кС. Подтверждением стали сравнительные опыты получения ВЧ в индукционных и дуговых электропечах, а также в вагранке производительностью 3т/ч. Во всех плавках использовались одни и те же шихтовые материалы, поэтому полученный металл был практически одинакового химического состава. Отличие состояло лишь в том, что чугун в индукционной и дуговой электропечах нагревался до 1450-1500-кС, а в вагранке до 1360-кС. В связи с этим температура ваграночного чугуна при заливке в формы была 1280-1300-кС, а электропечного чугуна — 1340-1380-кС. Результаты механических испытаний полученного ВЧ (после отжига), приведенные в таблице 1, показывают, что чугун выплавленный в индукционной и дуговой электропечи имеет более высокие показатели относительного удлинения и ударной вязкости, что связано с повышенной температурой заливки и низким содержанием серы. Остальные характеристики механических свойств вполне удовлетворяют требованиям ГОСТа и для ваграночного чугуна.
При выплавке чугуна марок ВЧ40, ФЧ45, ВЧ50, ВЧ60 использовались обычные передельные чугуны ПЛ1 и ПЛ2, с пониженным содержанием фосфора и марганца.
Таблица 1
|
вфЖ п/п |
Плавильный агрегат |
Механические свойства |
|||
|
σв , МПа |
-д, % |
KCU , кДж/м2 |
HB , ГПа |
||
|
1 |
Индукционная печь |
470 |
18 |
990 |
170 |
|
2 |
Индукционная печь |
510 |
16 |
980 |
170 |
|
3 |
Индукционная печь |
55 |
22,2 |
124 |
18 |
|
Среднее |
51 |
18,7 |
1070 |
175,7 |
|
|
4 |
Дуговая печь |
535 |
18,1 |
1150 |
174 |
|
5 |
Дуговая печь |
523 |
24,8 |
1050 |
174 |
|
6 |
Дуговая печь |
544 |
18,4 |
860 |
174 |
|
7 |
Дуговая печь |
531 |
19 |
950 |
174 |
|
Среднее |
533,3 |
20,7 |
1002,5 |
174 |
|
|
8 |
Вагранка |
553 |
6,9 |
450 |
187 |
|
9 |
Вагранка |
540 |
15,4 |
550 |
170 |
|
10 |
Вагранка |
540 |
18,5 |
430 |
175 |
|
11 |
Вагранка |
507 |
13,8 |
710 |
192 |
|
12 |
Вагранка |
487 |
20,6 |
670 |
160 |
|
Среднее |
525,4 |
15 |
562 |
174 |
|
Опытами установлено, что при производстве отливок из ВЧ40 содержание хрома в шихте не должно быть более 0,1%; для всех других марок — содержание остаточного хрома допустимо до 0,2%.
Весь кремний, вводимый с кремнистыми модификаторами, практически полностью переходит в чугун, что следует учитывать при расчете шихты.
Для обеспечения повышенного содержания углерода в чугуне до его модифицирования, стальной лом в шихте следует применять не более 15-20%. Чугунный лом может использоваться в любом количестве, но при условии обеспечения требуемого химического состава чугуна.
При разливке металла в формы должны быть приняты меры предупреждающие образование «черных пятен», являющихся наиболее распространенным видом дефектов в отливках из ВЧ. В результате введения магниевой лигатуры значительная часть углерода (от 0,2 до 0,8%) переходит в шлак. Установлено, что «черные пятна» являются преимущественно скоплениями сульфидов магния и графита. На серных отпечатках они представляются в виде резко затемненных пятен — следов разложившихся при изготовлении шлифа сульфидов магния (рис.8 и 9).
При химическом анализе в местах «черных пятен» обнаруживается повышенное содержание углерода и серы (таблица 2).
Таблица 2
|
вфЖ п/п |
«черное пятно» |
чистый металл |
||
|
содержание, % |
||||
|
C |
S |
C |
S |
|
|
1 |
3 ,78 |
0,16 |
2,83 |
0,009 |
|
2 |
3,68 |
0,188 |
2,48 |
0,01 |
|
3 |
4,88 |
0,041 |
3,0 |
0,01 |
В качестве мер борьбы с дефектами отливок в виде «черных пятен» можно рекомендовать различные способы: повышение температуры заливки, обработка жидкого металла флюсами (карбонат натрия, «рефлой» и т.д.).Все эти способы уменьшают, но не устраняют полностью возможность образования «черных пятен» в отливках. Кроме того, каждый из них имеет отрицательные стороны, которые могут привести к неудовлетворительным результатам в отношении формы графита и механических свойств чугуна.
Для борьбы с «черными пятнами» можно использовать заливку ковшами с сифонной подачей металла в формы. Опыт показал, что для разливки металла больше одной тонны с успехом можно применять обычные стопорные ковши.
Снятием серных отпечатков с темплетов, залитых с применением сифонных или стопорных ковшей, было установлено полное отсутствие «черных пятен».
Весьма важным фактором, определяющим качество отливок из ВЧ, является установление оптимальной температуры заливки.
Были проведены опыты по изготовлению отливок различной толщины стенок, залитых при температурах 1250, 1280 и 1370-кС. Температура заливки оказывает значительное влияние на показатели относительного удлинения. Характеристики прочности при этом не изменяются. Данные рис.10 показывают, что влияние температуры заливки с уменьшением толщины стенки отливки возрастает. Оптимальной температурой заливки ВЧ следует считать 1320-1340-кС. Применение более высокой температуры заливки нецелесообразно, потому что это приводит к понижению усвоения магния, вследствие чего механические свойства чугуна получаются менее стабильными.
Список литературы:
1. Шапранов И.А. О кристаллизации и механических свойствах высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. В сб. Новое в теории и практике литейного производства. — М-Л., Машгиз, 1956. — С. 312-319.
2. Гиршович Н.Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках. — Л., Машиностроение, 1966.
3. Кривошеев А.Е., Маринченко Б.В., Фетисов Н.М. Механические свойства чугуна с шаровидным графитом в отливках // Литейное производство. 1972, вфЖ5. — С. 34-35.
4. Захарченко Э.В., Левченко Ю.Н., Горенко В.Г., Вареник П.А. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом. — Киев, Наукова думка, 1986.
ГОСТ 1412-85
ГОСТ 1412-85
Группа В11
МКС 77.080.10
ОКП 41 1120
Дата введения 1987-01-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 сентября 1985 г. N 3009 дата введения установлена 01.01.87
Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 11-95)
ВЗАМЕН ГОСТ 1412-79 в части марок чугуна
ПЕРЕИЗДАНИЕ
Настоящий стандарт распространяется на чугун с пластинчатым графитом для отливок и устанавливает его марки, определяемые на основе временного сопротивления чугуна при растяжении.
1. МАРКИ
1.1. Для изготовления отливок предусматриваются следующие марки чугуна: СЧ10; СЧ15; СЧ20; СЧ25; СЧ30; СЧ35.
По требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ18, СЧ21 и СЧ24.
1.2. Условное обозначение марки включает буквы СЧ — серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа·10.
Пример условного обозначения:
СЧ15 ГОСТ 1412-85
2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
2.1. Временное сопротивление при растяжении чугуна в литом состоянии или после термической обработки должно соответствовать указанному в таблице.
Марка чугуна | Марка чугуна | Временное сопротивление при растяжении , |
СЧ10 | 31110 | 100 (10) |
СЧ15 | 31115 | 150 (15) |
СЧ18 | — | 180 (18) |
СЧ20 | 31120 | 200 (20) |
СЧ21 | — | 210 (21) |
СЧ24 | 240 (24) | |
СЧ25 | 31125 | 250 (25) |
СЧ30 | 31130 | 300 (30) |
СЧ35 | 31135 | 350 (35) |
Примечание. Допускается превышение минимального значения временного сопротивления при растяжении не более чем на 100 МПа, если в нормативно-технической документации на отливки нет других ограничений.
Временное сопротивление при растяжении чугуна марки СЧ10 определяется no требованию потребителя.
2.2. Механические свойства чугуна в стенках отливки различного сечения приведены в приложении 1.
Дополнительные сведения о физических свойствах чугуна приведены в приложении 2.
Химический состав приведен в приложении 3.
3. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
3.1. Испытания на растяжение проводят по ГОСТ 27208-87 на одном образце.
3.2. Определение твердости проводят по ГОСТ 27208-87.
3.3. Заготовки для определения механических свойств чугуна отливают по ГОСТ 24648-90.
3.4. При применении термической обработки отливок заготовки для определения механических свойств должны проходить термообработку вместе с отливками.
Допускается использовать заготовки в литом состоянии (без термообработки) при применении низкотемпературной термообработки для снятия линейных напряжений в отливках.
3.5. При получении неудовлетворительных результатов испытаний проводят повторные испытания на двух образцах.
Образцы считают выдержавшими испытания, если механические свойства каждого из них соответствуют требованиям настоящего стандарта.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Ориентировочные данные о временном сопротивлении при растяжении и твердости в стенках отливки различного сечения
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
Марка чугуна | Толщина стенки отливки, мм | ||||||
4 | 8 | 15 | 30 | 50 | 80 | 150 | |
Временное сопротивление при растяжении, МПа, не менее | |||||||
СЧ10 | 140 | 120 | 100 | 80 | 75 | 70 | 65 |
СЧ15 | 220 | 180 | 150 | 110 | 105 | 90 | 80 |
СЧ20 | 270 | 220 | 200 | 160 | 140 | 130 | 120 |
СЧ25 | 310 | 270 | 250 | 210 | 180 | 165 | 150 |
СЧ30 | — | 330 | 300 | 260 | 220 | 195 | 180 |
СЧ35 | — | 380 | 350 | 310 | 260 | 225 | 205 |
Твердость НВ, не более | |||||||
СЧ10 | 205 | 200 | 190 | 185 | 156 | 149 | 120 |
СЧ15 | 241 | 224 | 210 | 201 | 163 | 156 | 130 |
СЧ20 | 255 | 240 | 230 | 216 | 170 | 163 | 143 |
СЧ25 | 260 | 255 | 245 | 238 | 187 | 170 | 156 |
CЧ30 | — | 270 | 260 | 250 | 197 | 187 | 163 |
СЧ35 | — | 290 | 275 | 270 | 229 | 201 | 179 |
Примечания:
1. Значения временного сопротивления при растяжении и твердости в реальных отливках могут отличаться от приведенных в таблице.
2. Значения временного сопротивления при растяжении и твердости в стенке отливки толщиной 15 мм приближенно соответствуют аналогичным значениям в стандартной заготовке диаметром 30 мм.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
Марка чугуна | Плотность , кг/м | Линейная усадка, | Модуль упругости при растяжении, | Удельная | Коэффициент линейного расширения при температуре от 20 до 200 °С, 1/ °С | Тепло- проводность при 20 °С, , Вт(м·К) |
СЧ10 | 6,8·10 | 1,0 | От 700 до 1100 | 460 | 8,0·10 | 60 |
СЧ15 | 7,0·10 | 1,1 | » 700 » 1100 | 460 | 9,0·10 | 59 |
СЧ20 | 7,1·10 | 1,2 | » 850 » 1100 | 480 | 9,5·10 | 54 |
СЧ25 | 7,2·10 | 1,2 | » 900 » 1100 | 500 | 10,0·10 | 50 |
СЧ30 | 7,3·10 | 1,3 | » 1200 » 1450 | 525 | 10,5·10 | 46 |
СЧ35 | 7,4·10 | 1,3 | » 1300 » 1550 | 545 | 11,0·10 | 42 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное)
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
Марка чугуна | Массовая доля элементов, % | ||||
Углерод | Кремний | Марганец | Фосфор | Сера | |
Не более | |||||
СЧ10 | 3,5-3,7 | 2,2-2,6 | 0,5-0,8 | 0,3 | 0,15 |
СЧ15 | 3,5-3,7 | 2,0-2,4 | 0,5-0,8 | 0,2 | 0,15 |
СЧ20 | 3,3-3,5 | 1,4-2,4 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
СЧ25 | 3,2-3,4 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
СЧ30 | 3,0-3,2 | 1,3-1,9 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,12 |
СЧ35 | 2,9-3,0 | 1,2-1,5 | 0,7-1,1 | 0,2 | 0,12 |
Примечание. Допускается низкое легирование чугуна различными элементами (хромом, никелем, медью, фосфором и др.).
Текст документа сверен по:
официальное издание
Чугун. Марки. Технические условия.
Методы анализа: Сб. ГОСТОв. —
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004
Свойства чугуна — Science Struck
Чугун можно переплавлять в чугун, который используется для ряда технических целей. Прочтите эту статью ScienceStruck, чтобы узнать больше о свойствах этого вида железа.
Чугун, сплав железа (Fe) и углерода (C), завоевал популярность на рынке из-за своей низкой стоимости.Имеет возможность возводить композитные конструкции. Количество углерода в чугуне 2 — 4,5% от его веса. Помимо железа и углерода этот сплав содержит кремний (Si), небольшое количество марганца (Mn), серы (S) и фосфора (P). Изделия из чугуна обладают достаточной устойчивостью к коррозии. Он не является ни ковким, ни пластичным, и его нельзя закаливать, как сталь. Он плавится при температуре около 2100-2190ºF и имеет кристаллический или гранулированный излом. Механические свойства этого сплава очень сильно зависят от морфологии содержания углерода.
Хотите написать для нас? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим …
Давайте работать вместе!
Углерод присутствует в сером чугуне в форме пластин, тогда как он входит в состав белого чугуна в виде соединения Fe 3 C (цементит). Чугун с шаровидным графитом, который имеет лучшую прочность на разрыв, чем серый чугун, содержит углерод в виде сферических гранитных частиц.
Низкая прочность на разрыв
Чугун разных сортов используется в строительстве конструкций и машин.Чугун, имеющий предел прочности на разрыв 5 тонн на квадратный дюйм или менее, не имеет особой ценности для целей, где требуется, чтобы сплав обладал прочностью. Однако этот тип может использоваться в качестве балансиров, фундаментных блоков или для целей, где важным фактором является только вес. Некоторые разновидности имеют предел прочности на разрыв до 19 тонн на квадратный дюйм. Однако средняя прочность составляет 7 тонн на квадратный дюйм. Добавление ванадия может еще больше повысить прочность чугуна.
Высокая прочность на сжатие
Прочность на сжатие определяется как способность материала противостоять силам, которые пытаются его сжать или сжать.Чугун обладает высокой прочностью на сжатие, что делает его желательным для использования в колоннах и столбах зданий. Прочность на сжатие серого чугуна может быть такой же высокой, как у некоторых мягких сталей.
Низкая точка плавления
Температура, при которой этот сплав начинает плавиться, составляет от 2100 до 2190 ° F. Тем не менее, многие современные методы плавки, легирования и литья используются для формования чугуна, который не уступает стали.
Устойчивость к деформации
Конструкции из чугуна обеспечивают жесткий каркас и, таким образом, демонстрируют сопротивление деформации.Это можно понять из того факта, что при заливке расплавленного чугуна в формы более тонкая часть может отделиться от более толстой и разрушиться дальше. В этот момент проблема разрушения структуры становится очевидной. Причина этого в том, что тонкая часть сначала охлаждается и сжимается, а толстая часть, которая затем остывает, вызывает напряжение в тонкой части, создавая достаточную силу для ее разрушения.
Устойчивость к окислению
Ржавчина образуется в результате реакции железа и кислорода в присутствии воды, воздуха или влаги.Это приводит к коррозии железа и его сплавов. Вдобавок к этому любые массы железа в присутствии воды и кислорода могут со временем превратиться в ржавчину, за которой следует распад. Чугун обладает стойкостью к окислению, что устраняет проблему ржавчины.
Чугун имеет широкий спектр применения, включая его использование в машинах, посуде, трубах, автомобильных деталях, таких как головки цилиндров, блоки, корпуса коробок передач и т. Д.
.Чугун (EN-GJL) — SN Чугун
Чугун (EN-GJL)
Серый чугун или серый чугун — это чугун с микроструктурой графита. Он назван в честь серого цвета образовавшейся трещины из-за присутствия графита. Это самый распространенный чугун и наиболее широко используемый литой материал в зависимости от веса.
Он используется для корпусов, где жесткость компонента более важна, чем его прочность на разрыв, таких как блоки цилиндров двигателя внутреннего сгорания, корпуса насосов, корпуса клапанов, электрические коробки и декоративные отливки.Высокая теплопроводность и удельный напор серого чугуна часто используются для изготовления чугунной посуды и роторов дисковых тормозов.
Структура
Типичный химический состав для получения графитовой микроструктуры составляет от 2,5 до 4,0% углерода и от 1 до 3% кремния по весу. Графит может занимать от 6 до 10% объема серого чугуна. Кремний важен для производства серого чугуна, в отличие от белого чугуна, потому что кремний является элементом, стабилизирующим графит в чугуне, что означает, что он помогает сплаву производить графит вместо карбидов железа; при 3% кремния углерод почти не связывается с железом.Другой фактор, влияющий на графитизацию, — это скорость затвердевания; чем медленнее скорость, тем больше времени для диффузии углерода и его накопления в графит. При умеренной скорости охлаждения образуется более перлитная матрица, а при высокой скорости охлаждения — более ферритная матрица. Чтобы получить полностью ферритную матрицу, сплав необходимо отжечь. Быстрое охлаждение частично или полностью подавляет графитизацию и приводит к образованию цементита, который называют белым чугуном.
Графит приобретает форму трехмерной чешуи.В двух измерениях, когда под микроскопом появляется полированная поверхность, чешуйки графита выглядят как тонкие линии. Графит не имеет заметной прочности, поэтому их можно рассматривать как пустоты. Кончики хлопьев действуют как ранее существовавшие выемки; следовательно, он хрупкий. Наличие чешуек графита делает серый чугун легко обрабатываемым, поскольку они имеют тенденцию легко растрескиваться по чешуйкам графита. Серый чугун также имеет очень хорошую демпфирующую способность, поэтому он в основном используется в качестве основы для крепления станков.
Технологические и физические ценности
| Изделие согласно DIN EN 1561 | Мера | Блок | EN-GJL-150 | EN-GJL-200 | EN-GJL-250 | EN-GJL-300 | EN-GJL-350 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EN-JL 1020 | EN-JL 1030 | EN-JL 1040 | EN-JL 1050 | EN-JL 1060 | |||
| Прочность на разрыв | R м | MPA | 150–250 | 200-300 | 250-350 | 300-400 | 350-450 |
| 0.Предел текучести 1% | R п0,1 | MPA | 98–165 | 130-195 | 165-228 | 195-260 | 228-285 |
| Прочность на удлинение | A | % | 0,3 — 0,8 | 0,3 — 0,8 | 0,3 — 0,8 | 0,3 — 0,8 | 0,3 — 0,8 |
| Прочность на сжатие | σ дБ | МПа | 600 | 720 | 840 | 960 | 1080 |
| 0,1% Прочность на сжатие | σ d0,1 | МПа | 195 | 260 | 325 | 390 | 455 |
| Прочность на изгиб | σ bB | МПа | 250 | 290 | 340 | 390 | 490 |
| Schuifspanning | σ AB | МПа | 170 | 230 | 290 | 345 | 400 |
| Напряжение сдвига | T tB | МПа | 170 | 230 | 290 | 345 | 400 |
| Модули упругости | E | ГПа | 78–103 | 88–113 | 103–118 | 108–137 | 123–143 |
| Число Пуассона | в | – | 0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 |
| Твердость по Бринеллю | HB | 160–190 | 180–220 | 190–230 | 200–240 | 210–250 | |
| Пластичность | σ толстый | МПа | 70 | 90 | 120 | 140 | 145 |
| Напряжение и изменение давления | σ здВ | МПа | 40 | 50 | 60 | 75 | 85 |
| Предел прочности на разрыв | К ЖК | Н / мм 3/2 | 320 | 400 | 480 | 560 | 650 |
| Плотность | г / см 3 | 7,10 | 7,15 | 7,20 | 7,25 | 7,30 |
Механические свойства литья
| Изделие согласно DIN EN 1561 | Предел прочности при растяжении отдельных образцов для испытаний [МПа] | Толщина стенки [мм] | Предел прочности на разрыв в модифицированном образце для испытаний [МПа] Мин. | Ожидаемые значения в отливке | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| из | Спо | Предел прочности на разрыв [МПа] мин. Значения | Твердость по Бринеллю [HB] Макс. Значения | |||
| EN-GJL-150 EN-JL 1020 | 150–250 | 2,5 5 10 20 | 5 10 20 40 | — — — 120 | 180 155 130 110 | 250 225 205 185 |
| EN-GJL-200 EN-JL 1030 | 200–300 | 2,5 5 10 20 | 5 10 20 40 | — — — 170 | 230 205 180 155 | 270 245 220 200 |
| EN-GJL-250 EN-JL 1040 | 250–350 | 5 10 20 40 | 10 20 40 80 | 250 — 210 190 | 270 225 195 170 | 250 230 215 |
| EN-GJL-300 EN-JL 1050 | 300–400 | 10 20 40 80 150 | 20 40 80 150 300 | — 250 220 210 190 5) | 270 240 210 195 — | 260 240 230 215 205 |
| EN-GJL-350 EN-JL 1060 | 350–450 | 10 20 40 80 150 | 20 40 80 150 300 | — 290 260 230 210 5) | 315 280 250 225 — | 275 260 240 225 215 |
Чугун (EN-GJS) — Чугун SN
Чугун (EN-GJS)
Ковкий чугун — это не отдельный материал, а часть группы материалов, которые можно производить с широким диапазоном свойств за счет контроля микроструктуры. Общей определяющей характеристикой этой группы материалов является форма графита. В высокопрочном чугуне графит имеет форму конкреций, а не чешуек, как в сером чугуне. Острая форма чешуек графита создает точки концентрации напряжений в металлической матрице, а округлая форма конкреций в меньшей степени, что препятствует образованию трещин и обеспечивает повышенную пластичность, благодаря которой сплав получил свое название.Формирование конкреций достигается добавлением узловых элементов, чаще всего магния (обратите внимание, что магний кипит при 1100 ° C, а железо плавится при 1500 ° C) и, реже, церия (обычно в форме мишметалла). Также использовался теллур. Иттрий, часто входящий в состав миш-металла, также изучался как возможный нодулятор.
Технологические и физические ценности
| Изделие согласно DIN EN 1563 | Мера | Блок | EN-GJS-350-22-LT | EN-GJS-400-18-LT | EN-GJS-400-18 | EN-GJS-500-7 | EN-GJS-600-3 | EN-GJS-700-2 | EN-GJS-800-2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EN-JS 1015 | EN-JS 1025 | EN-JS 1020 | EN-JS 1050 | EN-JS 1060 | EN-JS 1070 | EN-JS 1080 | |||
| Прочность на растяжение | R м | мин.MPA | 350 | 400 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
| 0,2% Предел текучести | R p0,2 | мин., МПа | 220 | 240 | 250 | 320 | 370 | 420 2) | 480 2) |
| Прочность на удлинение | A | % | 22,0 | 18,0 | 18,0 | 7,0 | 3,0 | 2,0 | 2,0 |
| Твердость по Бринеллю | HB | 110–150 | 120–160 | 140-190 | 170-220 | 200–250 | 230–280 | 250-330 | |
| Конструкции | ферритиш | ферритиш | ферритиш | ferlitisch perlitisch | perlitisch ferlitisch | perlitisch | perlitisch | ||
| ISO-V испытание на удар при -40 ± 2 ºC | 12,0 | ||||||||
| ISO-V испытание на удар при -20 ± 2 ºC | 12,0 | ||||||||
| Испытание ISO-V на удар при +23 ± 5 ºC | K в | мин.J | 17,0 3) | 14,0 3) | |||||
| Напряжение сдвига | σ AB | МПа | 315 | 360 | 360 | 450 | 540 | 630 | 720 |
| Торсион | T tB | МПа | 315 | 360 | 360 | 450 | 540 | 630 | 720 |
| Модули упругости | E | ГПа | 170 | 170 | 170 | 175 | 175 | 175 | 175 |
| Число Пуассона | v | – | 0,280 | 0,280 | 0,280 | 0,280 | 0,280 | 0,280 | 0,280 |
| Постоянная сила качания (при испытании на изгиб) испытание без резьбы | σ D | МПа | 180 | 195 | 195 | 224 | 248 | 280 | 304 |
| Постоянное сопротивление качению (при испытании на изгиб) испытание с надрезом | σ D | МПа | 114 | 122 | 122 | 134 | 149 | 168 | 182 |
| Постоянное сопротивление растяжению и сжатию Заявление | δ здВ | МПа | ± 100 | ± 110 | ± 110 | ± 150 | ± 175 | ± 200 | – |
| Прочность на сжатие | σ дБ | МПа | – | 700 | 700 | 800 | 870 | 1000 | 1150 |
| Прочность на разрыв | К ЖК | МПа · √м | 31 | 30 | 30 | 25 | 20 | 15 | 14 |
| Плотность | г / см 3 | 7,1 | 7,1 | 7,1 | 7,1 | 7,2 | 7,2 | 7,2 |
Механические свойства литья
| Толщина стенки (мм) | Ожидаемые значения в отливке, мин. | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| из | Спо | Предел прочности на разрыв [МПа] | 0,2% Предел текучести [МПа] | Предел прочности при растяжении [%] | |
| EN-GJS-350-22U-LT EN-JS 1019 | 30 60 | 30 60 200 | 350 330 320 | 220 210 200 | 22 18 15 |
| EN-GJS-400-18U-LT EN-JS 1049 | 30 60 | 30 60 200 | 400 390 370 | 240 230 220 | 18 15 12 |
| EN-GJS-400-18U EN-JS 1062 | 30 60 | 30 60 200 | 400 390 370 | 250 250 240 | 18 15 12 |
| EN-GJS-500-7U EN-JS 1082 | 30 60 | 30 60 200 | 500 450 420 | 320 300 290 | 7 7 5 |
| EN-GJS-600-3U EN-JS 1092 | 30 60 | 30 60 200 | 600 600 550 | 370 360 340 | 3 2 1 |
| EN-GJS-700 2U EN-JS 1102 | 30 60 | 30 60 200 | 700 700 660 | 420 400 380 | 2 2 1 |
Механические свойства формованного образца
| Толщина стенки в отливке [мм] | Формованный образец толщиной [мм] | EN-GJS-350-22U-LT | EN-GJS-400-18U-LT | EN-GJS-400-18U | EN-GJS-500-7U | EN-GJS-600-3U | EN-GJS-700-2U | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EN-JS 1019 | EN-JS 1049 | EN-JS 1062 | EN-JS 1082 | EN-JS 1092 | EN-JS 1102 | |||
| Предел прочности на разрыв R м мин.[МПа] | 30–60 60–200 | 40 70 | 330 320 | 390 370 | 390 370 | 450 420 | 600 550 | 700 660 |
| 0,2% Предел текучести R p0,2 мин. [МПа] | 30–60 60–200 | 40 70 | 210 200 | 230 220 | 250 240 | 300 290 | 360 340 | 400 380 |
| Прочность на растяжение A мин.[%] | 30–60 60–200 | 40 70 | 18,0 15,0 | 15,0 12,0 | 15,0 12,0 | 7,0 5,0 | 2,0 1,0 | 2,0 1,0 |
| Испытание с надрезом Kv мин. [Дж] bij -20 ± 2 ºC (bij 3 proeven) | 30-60 60-200 | 40 70 | 12,0 1) 10,0 1) | 12,0 10,0 | – | – | – | – |
| Испытание с надрезом Kv мин.[J] bij +23 ± 5 ºC (bij 3 proeven) | 30-60 60-200 | 40 70 | 17,0 2) 15,0 2) | 14,0 2) 12,0 2) | – | – | – | – |
