Применение ковкого чугуна: Страница не найдена — Интернет-журнал о металлообработке

Область применения ковкого чугуна — Энциклопедия по машиностроению XXL

Область применения Ковкий чугун применяется в основном для небольших отливок, работающих в условиях динамических нагрузок, а также требующих незначительной рихтовки. Главной причиной его ограниченного применения являются технологические затруднения в процессе изготовления отливок, необходимость длительной термической обработки, ограниченные допускаемые размеры сечений (не более 30—40 мм) и др.  [c.482]
Несмотря на большое разнообразие номенклатуры изделий и различные области применения, ковкий чугун используют главным образом при получении тонкостенного литья (толщина стенок 3—40 мм). Это связано прежде всего со стремлением обеспечить безусловное получение отбела и однородность свойств во всех сечениях отливки как при первичной кристаллизации белого чугуна, так и в процессе термической обработки. Требование равномерности толщины стенок отливок из ковкого чугуна является обязательным условием обеспечения высокого качества и экономичности производства изделий.   [c.112]

Области применения. Ковкий чугун как конструкционный материал широко применяют в различных отраслях машиностроения благодаря высоким физико-механическим свойствам отливок, несложной и стабильной технологии их производства и более низкой стоимости по сравнению с отливками из стали, поковками и штамповками. Основным потребителем отливок из ковкого чугуна является автомобиле-и тракторостроение, сельхозмашиностроение и другие отрасли промышленности (табл. 27).  [c.133]

КЧ 30-6 Области применения ковкого чугуна Санитарно-техническое и строительное оборудование арматура и фитинги, работающие при невысоких температуре и давлении  

[c.339]

Область применения ковкого чугуна  [c.144]

Области применения 581 Чугун ковкий  [c.776]

Область применения шпилек с длиной ввинчиваемого резьбО вого конца I, 1 = d — для резьбовых отверстий в стальных, бронзовых и латунных деталях а достаточной пластичностью (fii не менее 8%) и деталях из титановых сплавов I, = 1.25d — для резьбовых отверстий в деталях из ковкого и серого чугуна, а также в стальных и бронзовых о пониженной пластичностью (6i менее 8%) /, = 2d — для резьбовых отверстий в деталях из легких сплавов.  [c.305]

Помимо отливок из серого чугуна, при изготовлении различных деталей машин широко применяют высокопрочный и ковкий чугуны. Эти чугуны по сравнению с обычным серым обладают более высокими качествами, что позволяет значительно уменьшить массу и удлинить срок эксплуатации деталей, а также расширить область применения чугуна при замене им других металлов.  

[c.322]

Одна из конструкций крючковых цепей представлена на рис. 3.93. Эти цепи отливают из ковкого чугуна. Они допускают малые скорости. Основная область их применения — сельскохозяйственное машиностроение.  [c.406]

Ковкие чугуны. Получение, структура, химический состав, область применения, маркировка.  

[c.157]

Область применения [10, 22, 32] высокопрочный чугун применяется как новый материал и как заменитель стали, ковкого чугуна и серого чугуна с пластинчатым графитом. По сравнению со сталью обладает большей износостойкостью, лучшими антифрикционными и антикоррозионными свойствами, лучшей обрабатываемостью. Вследствие меньшего удельного веса отливки легче стальных на 8—10%. Из высокопрочного чугуна, в отличие от ковкого, можно отливать детали любого сечения, веса и размеров.  [c.480]

Механические свойства и область применения отливок из ковкого чугуна (по ГОСТ 1215—59)   [c.481]

Сильно снижают обрабатываемость ковкого чугуна поверхностные дефекты, возникающие при отжиге в недостаточно герметизированной печи, имеющей окислительную атмосферу. В результате такого отжига образуется слой окалины, глубоко внедренной в приповерхностные слои отливки по границам зерен в обезуглеро-женном слое на глубину до 0,7—1 мм и неудаляющейся при пескоструйной и дробеструйной обработке. Создание защитной атмосферы в печи и защита отливок от окисления на всех стадиях графитизации позволяет почти полностью избавиться от этих дефектов и тем самым улучшить качество отливок и расширить области их применения.  [c.133]

Чугун. Серый, белый и ковкий чугун состав, особенности к область применения. Механические и технологические свойства чугуна. Термическая обработка чугуна. Применение чугуна для изготовления деталей кранов. Образование раковин, трещин и способы их распознавания.  

[c.505]

Области применения чугунных отливок для обогреваемых элементов котлов ограничены требованиями табл. 3.97. При этом следует иметь в виду, что обогреваемые чугунные детали должны иметь диаметр условного прохода не более 60 мм. Как для обогреваемых деталей из чугуна, так и для необогреваемых нормированные показатели и объемы контроля должны соответствовать указанным в стандартах. Температура горячих продуктов сгорания, обогревающих детали из серого чугуна, не должна превышать 550 °С, а из ковкого чугуна — 650 °С. Предельные параметры для обогреваемых ребристых чугунных элементов с залитыми в их середину стальными трубами определяются свойствами металла стальных труб однако давление в них должно быть не более 9 МПа при температуре не выше 350°С. Применение серого чугуна марки Сч-10 допускается в обогреваемых и необогреваемых элементах при условии, что его фактическое временное сопротивление будет не ниже 120 МПа.  

[c.147]

У каждого подшипникового материала есть своя область применения. Вкладыши из чугуна используют в подшипниках с большими удельными нагрузками на вкладыш при малых скоростях перемещения вала относительно вкладыша подшипника. Коэффициент трения у пары чугун — сталь выше, чем у стали с бронзой или баббитом. Но чугун значительно лучше переносит высокие удельные нагрузки без смятия. Чугун дешевле, чем другие антифрикционные сплавы. Антифрикционные серые, ковкие и высокопрочные чугуны имеют перлитную металлическую основу и повышенное содержание графита. Графит хорошо впитывает смазки, а при износе сам играет роль смазки. Графитовые включения должны быть средних размеров.  

[c.243]

Составить отчет о проделанной работе, в который включить наименования и диаметры замеренных труб и фитингов, тип уплотнительного материала и область его применения и конструкцию трубных ключей. Описать, как можно отличить соединительную часть, изготовленную из ковкого чугуна, от стальной соединительной части.  

[c.21]

Область применения чугунных отливок для необогреваемых элементов котлов, деталей трубопроводов и арматуры из серого, ковкого и высокопрочного чугуна см. в табл. 3.99. Чем больше условный диаметр прохода чугунных деталей, тем меньше допустимое значение давления. Чугун по своим литейным качествам и обрабатываемости резанием существенно превосходит сталь. Но изделия из серого чугуна плохо переносят динамические нагрузки. Чугун при повышенных температурах склонен к росту — детали, изготовленные из него, в результате изменений в строении графитных включений и окисления, несколько увеличиваются в размере при этом одновременно существенно снижаются механические свойства чугуна. Поэтому существуют ограничения применения чугунных деталей по температурам.  

[c.161]

Замена ковкого чугуна этим новым материалом дает возможность резко сократить цикл отжига, и в связи с доступностью получения высокопрочного чугуна практически в любом литейном цехе расширяется область применения отливок со свойствами, присущими ковкому чугуну.  [c.253]

Ковкий чугун ( получение, структура, механические свойства, маркировка, области применения).  [c.20]

Такое разнообразие свойств и высокие значения их показателей обусловливагет широкую область применения ковкого чугуна (табл, 2) в столь же разнообразньк условиях нагружения, эксплуатации и видах напряженного состояния изгиба, кручения, растяжения, среза при знакопеременных и особенно ударных нагрузка , в различных условиях износа, повышенных давлений, температур, коррозионной среды.  

[c.296]

Белый (или предельный) чугун имеет в изломе белый оттенак и мелкозернистую структуру. Он отличается высокой твердостьк и хрупкостью, что затрудняет его обработку и ограничивает область применения. Белый чугун перерабатывают (переделывают) в сталь и ковкий чугун. Ковкий чугун получают в результате томления (длительного нагрева и выдержки при высокой температуре) белого чугуна, вследствие чего изменяется его структура и повышается пластичность. Название ковкий чугун является условным ковать его нельзя. По механическим свойствам он занимает промежуточное положение между серым чугуном и стальным литьем и допускает некоторое изменение формы изделия в холодном состоянии.  

[c.75]

В табл. 3.96 приводятся области применения чугунных отливок для необогреваемых элементов котлов, деталей трубопроводов и арматуры из серого, ковкого и высокопрочного чугуна. Чем больше условный диаметр прохода чугунных деталей, тем меньшее разрешается давление. Чугун по своим литейным качествам и обрабатываемости резанием существенно превосходит сталь. Но изделия из серого чугуна плохо цереносят динамические нагрузки. Чугун при повышенных температурах  

[c.146]

Основной областью применения смешанной минералокерамики является точение и фрезерование ковких, высокопрочных, отбеленных, модифицированных чугунов, сталей, закаленных до 35-55 НКСэ и 56-65 НКСэ (табл. 4.4.7, 4.4.8). Оксидная и смешанная режущая керамика (см. табл. 4.4.4 и 4.4.6) успешно может использоваться также в качестве конструкционной керамики для изготовления деталей, стойких к воздействию абразивосодержащих и химически активных сред при отсутствии ударных и вибрационных нагрузок.  [c.754]

При всех вариантах содержания С и структуры, кроме ферритной, ковкий чугун отличается хорошими антифрикционными свойствами [3J, [4], [5J, [6], (71, [8 , что позволило ему завоевать значительную область применения взамен антифрикционных сплавов и цветных металлов. При легировании даже такилш доступными элементами, как Мп, Ti, Сг и Си. и соответствующей термической обработке ковкий чугун приобретает хорошую износостойкость при одновременном легировании хролюм и никелем достигается сочетание износостойкости с жаростойкостью, чю делает возможным использование такого тппа ковкого чугуна для производства деталей, работающих прн повышенных температурах 21, 19],  [c.296]

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом находит все большее применение в машиностроительной промышленности. По прочности и пластическим свойствам он превышает все известные марки чугунов и приближается к среднеуглеродистым сталям. Высокопрочный чугун во многих случаях является полноценным заменителем среднеуглеродистой стали и ковкого Чугуна. Взамен стали из него изготовляют такие ответственные детали, как коленчатые валы тракторных, автомобильных и тепловозных двигателей. В этом случае достигается большой технико-экономический эффект вследствие упрошения технологии, экономии металла, значительного сокращения станочного времени и трудовых затрат. С таким же успехом чугун с шаровидным графитом применяется в станкостроении и других областях машиностроения.  [c.201]

---

Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия – РТС-тендер

ГОСТ 1215-79

Группа В81

ОТЛИВКИ ИЗ КОВКОГО ЧУГУНА

Общие технические условия

Malleable iron castings. General specifications

ОКП 41 1110

Дата введения 1981-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством автомобильной промышленности СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 14.09.79 N 3570

3. Срок проверки — 1992 г.

4. ВЗАМЕН ГОСТ 1215-59

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 3-93 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 5-6-93)

7. ИЗДАНИЕ с Изменениями N 1, 2, утвержденными в сентябре 1988 г., июле 1990 г. (ИУС 12-88, 11-90)


Настоящий стандарт распространяется на отливки из ковкого чугуна, изготовленные из белого чугуна и подвергнутые термической обработке с целью получения необходимых механических свойств и микроструктуры, состоящие из феррита и перлита в различных соотношениях и углерода отжига.

1. МАРКИ

1.1. В зависимости от состава микроструктуры металлической основы ковкий чугун делят на ферритный (Ф) и перлитный (П) классы.

1.2. Отливки изготовляют из ковкого чугуна следующих марок:

КЧ 30-6; КЧ 33-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12 ферритного класса, характеризующегося ферритной или ферритно-перлитной микроструктурной металлической основы;

КЧ 45-7; КЧ 50-5; КЧ 55-4; КЧ 60-3; КЧ 65-3; КЧ 70-2; КЧ 80-1,5 перлитного класса, характеризующегося в основном перлитной микроструктурой металлической основы.

Химический состав для отливок из ковкого чугуна ферритного и перлитного классов приведен в приложении.

2. СОРТАМЕНТ

2.1. Форма и размеры отливок должны соответствовать чертежам, утвержденным в установленном порядке.

Предельные отклонения по размерам и массе, припуски на механическую обработку должны соответствовать требованиям ГОСТ 26645, формовочные уклоны — требованиям ГОСТ 3212.

Примеры условных обозначений

Отливка из ковкого чугуна марки КЧ 30-6 ферритного класса:

Отливка КЧ 30-6-Ф ГОСТ 1215-79

Отливка из ковкого чугуна марки КЧ 60-3 перлитного класса:

Отливка КЧ 60-3-П ГОСТ 1215-79

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1. Отливки из ковкого чугуна должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, ГОСТ 26358, нормативно-технической документации (НТД) на конкретные отливки по чертежам, утвержденным в установленном порядке.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3.2. Механические свойства чугуна ферритного и перлитного классов должны соответствовать требованиям, указанным в табл.1.

Таблица 1

Марка ковкого чугуна ферритного и перлитного класса	Временное сопротивление разрыву, МПа (кгс/мм), не менее	Относительное удлинение, %, не менее	Твердость по Бринеллю НВ
КЧ 30-6	294 (30)	6	100-163
КЧ 33-8	323 (33)	8	100-163
КЧ 35-10	333 (35)	10	100-163
КЧ 37-12	362 (37)	12	110-163
КЧ 45-7	441 (45)	7*	150-207
КЧ 50-5	490 (50)	5*	170-230
КЧ 55-4	539 (55)	4*	192-241
КЧ 60-3	588 (60)	3	200-269
КЧ 65-3	637 (65)	3	212-269
КЧ 70-2	686 (70)	2	241-285
КЧ 80-1,5	784 (80)	1,5	270-320
________________ * По согласованию изготовителя с потребителем допускается понижение на 1%.

3.3. На поверхности отливок из ковкого чугуна допускаются перлитная кайма и обезуглероженный слой суммарной толщиной до 1,2 мм.

3.4. (Исключен, Изм. N 2).

3.5. Размеры и вид допускаемых к исправлению дефектов и дефектов, допускаемых на отливках без исправления, а также условия допускаемых отклонений должны быть установлены в НТД на конкретные отливки.

Вид, количество, размеры и расположение дефектов на необрабатываемых и механически обрабатываемых поверхностях отливок должны быть установлены в НТД на отливку.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3.6. (Исключен, Изм. N 2).

4. ПРИЕМКА

Правила приемки должны соответствовать требованиям ГОСТ 26358, разд.2.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

5.1. Для проверки механических свойств чугуна отливают контрольные образцы. Для партии отливок из одной плавки отливают 8 образцов в середине разливки. При установившемся технологическом процессе плавки отливают по 4 образца два раза в сутки.

Черт.2

5.3. Из отлитых образцов составляют четыре комплекта: два для первичных испытаний и два на случай испытания после повторной термической обработки.

5.4. Каждый образец должен иметь маркировку с указанием номера плавки или даты и порядкового номера отливки образцов. Все одновременно отлитые образцы должны иметь один и тот же порядковый номер.

Результаты испытаний образцов, имеющих пороки, получаемые во время отливки (раковины, посторонние включения, трещины и др.), механической обработки или испытания, не учитываются.

Дефектные образцы должны быть заменены новыми или из той же партии.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

5.5. Устанавливается основной размер контрольного образца, диаметр расчетной части которого равен 16 мм, а длина расчетной части — 50 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем могут быть выбраны другие размеры образцов, указанные в табл.2, в зависимости от преобладающей толщины тела отливок партии.

Таблица 2

мм

Преобладающая толщина тела отливок	Диаметр расчетной части контрольных образцов
До 12	8
От 12 до 20	12

Черт.3

Таблица 3

мм

Расчетный диаметр образца	Размеры
16	20	190	50	60	70
12	16	150	36	50	50
8	12	105	25	35	35

Примечания:

1. Форма и размеры головок образцов могут быть изменены в соответствии с формой и размерами зажимного устройства разрывной машины.

2. Отклонения диаметра контрольного образца в любом сечении расчетной части не должны превышать ±0,5 мм.

Расчетный диаметр образца измеряется при испытании с точностью до 0,1 мм. Смещение по линии разъема допускается до 0,2 мм на сторону.

5.7. Допускается образцы вырезать непосредственно из отливок. Нормы механических свойств в этом случае должны быть установлены в НТД на конкретную отливку.

5.8. Испытаниям на разрыв подвергают один из четырех комплектов контрольных образцов. Испытания проводят с точностью до 9,8 МПа (1 кгс/мм).

5.9. Механические испытания проводят в соответствии с ГОСТ 27208, ГОСТ 1497.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.10. Определение твердости по ГОСТ 9012.

5.11. Определение микроструктуры по ГОСТ 3443.

5.12. Определение химического состава по ГОСТ 12344 — ГОСТ 12356, ГОСТ 12362 — ГОСТ 12365, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 27809.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

5.13. Определение шероховатости поверхности отливок по ГОСТ 2789.

6. МАРКИРОВКА, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение должны соответствовать требованиям ГОСТ 26358, разд.4.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

Марка чугуна	Способ выплавки	Химический состав, %
		Углерод	Кремний	Массовая доля углерода и кремния	Марганец	Фосфор	Сера	Хром
		Ферритного класса
КЧ 30-6; КЧ 33-8	Вагранка	2,6-2,9	1,0-1,6	3,7-4,2	0,4-0,6	0,18	0,20	0,08
КЧ 35-10	Вагранка — электропечь	2,5-2,8	1,1-1,3	3,6-4,0	0,3-0,6	0,12	0,20	0,06
КЧ 37-12	Электропечь — электропечь	2,4-2,7	1,2-1,4	3,6-4,0	0,2-0,4	0,12	0,06	0,06
		Перлитного класса
КЧ 45-7; КЧ 50-5; КЧ 55-4; КЧ 60-3;	Вагранка — электропечь	2,5-2,8	1,1-1,3	3,6-3,9	0,3-1,0	0,10	0,20	0,08
КЧ 65-3; КЧ 70-2; КЧ 80-1,5	Электропечь — электропечь	2,4-2,7	1,2-1,4	3,6-3,9	0,3-1,0	0,10	0,06	0,08

Электронный текст документа
подготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
Отливки из металлов и сплавов: Сб. ГОСТов. —
М.: ИПК Издательство стандартов, 2002

Ковкий чугун в насосном оборудовании и других сферах

В 1949 году американские инженеры-металлурги получили патент на изготовление ковкого чугуна с помощью обработки магнием. Популярность этого типа черного металла возросла в 50–60-х годах прошлого века благодаря его многочисленным полезным характеристикам. Ковкий чугун отличается высокой прочностью, гибкостью, долговечностью и эластичностью благодаря своей уникальной микроструктуре. Литой ковкий чугун обычно содержит более трех процентов углерода. Его можно изгибать или скручивать без деформации. Механические свойства ковкого чугуна аналогичны свойствам стали и намного превосходят характеристики стандартных видов чугуна.

Особенности и свойства ковкого чугуна

В основе ковкого чугуна, как впрочем и серого, лежит стальная основа с добавлением углерода в виде графита. Однако в случае с ковким вариантом графит представлен в хлопьеобразной форме, что позволяет добиться большей пластичности и вязкости материала.

Ковкий чугун в составе технологического оборудования повышает безопасность и надежность всего производственного процесса. Ковкий чугун демонстрирует отличные показатели сопротивления разрушению от физической нагрузки, а также устойчивость к механическим и термическим ударам, намного превышающую устойчивость серого чугуна. Коррозионная стойкость ковкого чугуна равна или превосходит показатели серого чугуна и литой стали во многих коррозионных средах. Его износостойкость сопоставима с характеристиками некоторых из лучших сортов стали и превосходит показатели серого чугуна в условиях высоких или ударных нагрузок.

Стоимость ковкого чугуна обычно значительно дешевле литой стали и лишь немного дороже серого чугуна, поскольку для отливки обоих видов чугуна используются одни и те же методы, а существенные преимущества, полученные за счет высокого предела текучести и пластичности, серьезно снижают себестоимость конечного продукта из ковкого чугуна. Поэтому он так популярен во многих областях промышленности.

Наличие графитовых вкраплений дает дополнительные преимущества. Шум и вибрация снижаются благодаря демпфирующим свойствам графита, что является ключевым фактором при применении в зубчатых передачах. Также повышается износостойкость. Ковкий чугун менее плотный, чем сталь, и те же детали, сделанные из ковкого чугуна, будут весить на 10 процентов меньше, чем если бы они были сделаны из стали.

Предел прочности при растяжении, не менее, МПа	414–552
Относительное удлинение через 50 мм, мин. %	6–18
Плотность, г/см3	7,1
Температура плавления, 0C	1150–1200
Предел прочности при сжатии, МПа	2960
Максимальная рабочая температура, 0C	450
Устойчивость к органическим растворителям	Отлично
Устойчивость к слабым кислотам	Хорошо

Применение ковкого чугуна

Отливки из ковкого чугуна широко используются во многих промышленных областях по всему миру. С постоянным развитием металлического литья в будущем применение ковкого чугуна будет только расширяться.

Напорные трубы и фитинги

Там, где нужны прочные, износостойкие металлы, не обойтись без чугуна с пластичным покрытием. При производстве труб ковкий чугун конкурирует с ПВХ, поскольку полимерные материалы такого типа, хотя и легче стали или ковкого чугуна, но мягче и слабее и требуют большей защиты от физических повреждений.

Автомобильная промышленность

Автомобильная промышленность — вторая по величине область применения литья из ковкого чугуна. Этот материал используется в автомобилях преимущественно в деталях двигателя, шестернях и втулках, подвеске, тормозах и рулевом управлении. Большинство производителей автомобилей во всем мире отдают предпочтение коленчатым валам из ковкого чугуна, а не из кованой стали.

Сельское хозяйство, дороги и строительство

Надежность и длительный срок службы — важные критерии выбора сельхозтехники. Поэтому в сельскохозяйственной промышленности широко используют отливки из ковкого чугуна, в том числе для деталей тракторов, плугов, кронштейнов, зажимов и шкивов. Для других типов сельскохозяйственной и строительной техники, включая бульдозеры, краны и компрессоры, также применяют ковкий чугун.

Общие технические варианты применения

Станкостроительная промышленность использует технические преимущества ковкого чугуна для проектирования сложных деталей машин. Ковкий чугун имеет высокий предел прочности на растяжение и предел текучести, а также хорошие механические свойства обработки, что позволяет производить более легкие отливки с хорошей жесткостью. Прочность и ударная вязкость ковкого чугуна позволяет широко использовать его при производстве всех видов ручных инструментов, таких как гаечные ключи, зажимы, измерительные инструменты. В бумажной промышленности используется ковкий чугун с высоким модулем упругости, что позволяет уменьшить вес сушильного барабана. Ковкий чугун применяют даже для таких вещей, как фортепианные колки, которые удерживают струны.

Ковкий чугун в насосном оборудовании

Выбор материалов — важный этап на пути создания эффективного насосного оборудования, и их первоначальная стоимость обычно является одним из решающих мотивов. Другие факторы, которые следует учитывать при выборе материалов для смачиваемых частей насоса, — ожидаемый срок службы агрегата, периодический или непрерывный режим работы, перекачка опасных или токсичных жидкостей, состояние жидкости, возможности всасывания и условия эксплуатации.

Благодаря своей хорошей термостойкости, коррозионной стойкости, механической прочности при высоких температурах, ударопрочности ковкий чугун лучше всего подходит для центробежных насосов и агрегатов для откачки сточных вод. Из этого материала обычно изготавливают такие части насосов, как подшипники, крышки подшипников, рамы, корпуса.

Мы предлагаем нашим клиентам только проверенное временем и отличным пользовательским опытом оборудование. Поэтому в каталоге «ТЕХНО-ГРУПП» вы найдете насосы, производители которых оценили все преимущества ковкого чугуна и выбирают этот материал для своего оборудования.

Так, ковкий чугун используется в погружных канализационных насосах серии Amarex N немецкого концерна KSB, который занимает одну из ключевых позиций на рынке оборудования для систем водоснабжения, водоотведения, отопления и сопутствующих отраслей.

Конечно же, Wilden (член корпорации PSG Dover), как и всегда, выбирает самое лучшее для производства своего оборудования. В диафрагменных насосах AODD этой компании корпуса нередко изготовлены из ковкого чугуна. Такие насосы надежно предотвращают утечки, дешевле, чем аналогичное оборудование из нержавеющей стали, и незаменимы в тех случаях, когда использование пластиковых агрегатов невозможно.

В самовсасывающих центробежных насосах Griswold (производитель — также член корпорации PSG Dover) серии Н корпус насоса изготовлен из ковкого чугуна, а также нержавеющей стали или сплава Alloy-20. Эти насосы предназначены для осушения барж и цистерн, обезвоживания шахт или подземных хранилищ, орошения сельскохозяйственных земель, противопожарной защиты, бассейнов, любых сфер, где требуются большие потоки и высокий напор.

Если вы хотите заказать насос из ковкого чугуна или получить консультацию по любым возникшим вопросам, наши специалисты всегда готовы помочь.

Свойства ковкого чугуна

Для производства отливок из чёрно-сердечного ковкого чугуна используют графитизирующий отжиг отливок белого чугуна. Данные отливки имеют повышенные σв и δ. Это возможно в результате образования хлопьевидного графита, который образуются в процессе отжига.

Ковкий чугун, как и другие виды чугуна, может иметь, как перлитную, так и ферритную металлическую основу всё зависит от его химического состава, а так же от режима термической обработки который используется.

Одним из главных плюсов отливок из ковкого чугуна является однородность свойств отливок по сечению и отсутствию напряжений.

Данный вид чугуна используется, как правило, для получения отливок толщина стенок, которых находится в диапазоне от 3 до 50 мм, что, прежде всего, обусловлено обеспечением безусловного получения структуры белого чугуна при литье и однородность строения, а так же свойств во всех сечениях отливки.

Наивысшие показатели прочность получают при высокодисперсном перлите, а так же малом количестве и компактности графита.

Температура влияет на химические свойств ковкого чугуна, в основном при достижении отметки в 400 градусов, в результате чего понижается σв и σ 0,2 и повышении δ.

Ферритный ковкий чугун можно охарактеризовать пониженным порогом хрупкости, нежели подобный порог у перлитного ковкого чугуна, при повышения твёрдости перлитного ковкого чугуна, так же повышается и его хрупкость.

Отливки из ковкого чугуна, в которых отсутствуют дефекты, могут сохранять герметичность под давлением в 20 МПа, а иногда и выше.

Что касается перлитного ковкого чугуна, то его можно охарактеризовать повышенной износостойкостью, при работах со смазкой и давлении до 20 МПа, но он быстро изнашивается при работе без смазки.

Что касается антифрикционных свойств, то они сравнительно низкие при работе со смазкой, а вот при работе без смазки можем наблюдать обратную картину, антифрикционные свойства перлитного ковкого чугуна повышаются.

Если обратить взор на обрабатываемость ковкого чугуна, то она такой же, как и у высокопрочного чугуна.

Читайте так же:

Безраструбные чугунные трубы SML

Меры безопасности при пайке в электропечах

маркировка, применение. Ковкий чугун и его перлитная структура

Чугун – сплав железа и углерода (>2,14%). Используемые чаще других чугуны содержат около 4% С, кремния – 0,5-4,5%, марганца -0,2-1,5%. Если учитывать цвет структуры металла на изломе, то его можно представить, как серый и белый. В сером – углерод содержится и в свободном виде (графит), и в химически связанном (цементит). Последнему присущи высокая твердость и хрупкость. В белом – С почти полностью находится в связанном состоянии, потому белый чугун также характеризуется повышенной твердостью.

Особенности ковкого чугуна

Ковкий чугун для получения требуемых механических качеств и соответствующей структуры производят из белого путем термической обработки – отжига или томления в песке при 800-850°С. При этом цементит распадается, и часть углерода выделяется в свободном состоянии, т.е. в виде графита. Отсюда его особая вязкость и пластичность. Процесс распада цементита и образования графита ускоряется при использовании присадок в виде алюминия и бора. Таким образом, чугун ковкий – металл модифицированный. Его модификация продолжается в процессе последующего (перлитного или ферритного) охлаждения с добавлением марганца, хрома и других присадок.

Перлитная структура ведет свое название от перламутра (при оптическом увеличении виден блеск) и представляет собой смесь пластин феррита и цементита. Ковкий чугун с такой структурой отличается высокой твердостью (235…305 НВ) и прочностью (Ств = 650…800 МПа), но незначительными пластичными свойствами.

При ферритном длительном (25-30 час.) охлаждении получается чугун с более значимыми пластичными качествами, но относительно невысокой прочностью (Ств = 370…300 МПа).

Маркировка ковких чугунов

По рекомендации ГОСТ 1215—79 маркировка ковкого чугуна содержит первые буквы его названия – КЧ. Следующие за ними две цифры отражают временное сопротивление, иными словами, сопротивление разрушению и деформации – КЧ30. Третья относится к относительному удлинению – величине пластической деформации материала при растяжении, и обозначается в процентах – КЧ30-6.

Кроме того, марки ковкого чугуна имеют градацию в зависимости от структуры. Так, к классу ферритных или ферритно-перлитных относятся марки КЧ 30-6; КЧ 33-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12. Перлитная структура представлена в ковких чугунах марок: КЧ 45-7; КЧ 50-5; КЧ 55-4; КЧ 60-3; КЧ 65-3; КЧ 70-2; КЧ 80-1,5.

ГОСТ 26358 регламентирует механические свойства марок ковкого чугуна: временное сопротивление разрыву, твердость по Бринеллю НВ, относительное удлинение. Разрешено отклонение только в величине пластической деформации не более 1%, и то лишь по согласованию с потребителем.

Ковкий чугун: применение

Технологические и механические качества ковкого чугуна таковы, что позволяют использовать его для производства разнообразных деталей: от мельчайших до весящих несколько тонн, выдерживающих ударные и вибрационные нагрузки: фланцы, картеры, ступицы и др. Словом, ковкий чугун – это широкий спектр номенклатуры автомобилестроения, машиностроения, судостроения, электропромышленности, станкостроения и т.п.

Ковкий чугун, графитизирующий отжиг чугуна, отливки из ковкого чугуна в Самаре| ООО «СамЛит»

Ковкие чугуны с хлопьевидной формой графита получают из белых доэвтектических чугунов, подвергая их специальному графитизирующему отжигу. Графитизирующий отжиг белого чугуна основан на метастабильности цементита и состоит обычно из двух стадий.

Первая стадия (950…1050 °С) подбирается по длительности такой, чтобы весь цементит, находящийся в структуре отливки, распался на аустенит и хлопьевидный графит. Процесс графитообразования облегчается при модифицировании (например, алюминием и бором). Чугун, полученный таким образом, называется модифицированным.

На второй стадии графитизирущего отжига при температуре эвтектоидного превращения формируется металлическая основа ковкого чугуна. В зависимости от режимов охлаждения ковкие чугуны могут иметь перлитную (непрерывное охлаждение), ферритную (очень медленное охлаждение в интервале 760…720 °С или изотермическая выдержка при 720…700 °С) или ферритно-перлитную (сокращение продолжительности второй стадии отжига) металлические основы. Для получения в модифицированном ковком чугуне перлитной основы рекомендуется увеличивать содержание марганца, хрома и некоторых других элементов, которые повышают устойчивость цементита к распаду на феррит и пластинчатый графит в области температур эвтектоидного превращения.

Ковкие чугуны с перлитной металлической основой обладают высокими твердостью (235…305 НВ) и прочностью (Ств = 650…800 МПа) в сочетании с небольшой пластичностью (5 = 3,0…1,5%). Ковкий ферритный чугун характеризуется высокой пластичностью (5 = 10…12%) и относительно низкой прочностью (Ств = 370…300 МПа).

Существенными недостатками графитизирующего отжига чугунов является длительность (24…60 ч) отжига отливок и ограничение толщины их стенок.

Ковкие чугуны согласно ГОСТ 1215-79 маркируются двумя буквами (КЧ — ковкий чугун) и двумя группами цифр. Первые две цифры в обозначении марки соответствуют минимальному пределу прочности при растяжении (7в, МПа/10, цифры после тире — относительному удлинению при растяжении. Чугуны марок КЧЗО — 6, КЧЗЗ — 8, КЧ35 — 10, КЧ37 — 12, имеющие повышенное значение удлинения при растяжении, относятся к ферритным, а марок КЧ45 — 7, КЧ50 — 5, КЧ55 — 4, КЧ60 — 3, КЧ65 — 3, КЧ70 — 2, КЧ80 — 1,5 — к перлитным чугунам.

Ковкие чугуны, обладая высокими пластическими свойствами, находят применение при изготовлении разнообразных тонкостенных (до 50 мм) деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, — фланцы, муфты, картеры, ступицы и др. Масса этих деталей — от нескольких граммов до нескольких тонн.

Для повышения твердости, износостойкости и прочности изделий из ковкого чугуна иногда применяют нормализацию или закалку. Закалка с последующим высоким отпуском позволяет получить структуру зернистого перлита.

Термическая обработка чугуна :: Технология металлов

В машиностроении применяют отливки из серого, ковкого и высокопрочного чугуна. Эти чугуны отличаются от белого чугуна тем, что у них весь углерод или большая его часть находится в сво­бодном состоянии в виде графита (а у белого чугуна весь углерод находится в виде цементита).

Структура указанных чугунов состоит из металлической основы аналогично стали (перлит, феррит) и неметаллических включений — графита.

 

Серый, ковкий и высокопрочный чугуны отличаются друг от дру­га в основном формой графитовых включений. Это и определяет раз­личие механических свойств указанных чугунов.

У серого чугуна графит (при рассмотрении под микро­скопом) имеет форму пластинок.

Графит обладает низкими механическими свойствами. Он нару­шает сплошность металлической основы и действует как надрез или мелкая трещина. Чем крупнее и прямолинейнее формы графи­товых включений, тем хуже механические свойства серого чугуна.

Основное отличие высокопрочного чу­гуна заключается в том, что графит в нем имеет шаровидную (ок­ругленную) форму. Такая форма графита лучше пластинчатой, так как при этом значительно меньше нарушается сплошность металли­ческой основы.

Ковкий чугун получают длительным отжигом отливок из белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевид­ной формы — углерод отжига.

Механические свойства рассматриваемых чугунов можно улуч­шить термической обработкой. При этом необходимо помнить, что в чугунах создаются значительные внутренние напряжения, поэто­му нагревать чугунные отливки при термической обработке следу­ет медленно, чтобы избежать образования трещин.

 

Отливки из чугуна подвергают следующим видам термической обработки.

Низкотемпературный отжиг. Чтобы снять внутренние напря­жения и стабилизовать размеры чугунных отливок из серого чугуна, применяют естественное старение или низкотемпературный от­жиг.

Более старым способом является естественное  старе­ние, при котором отливка после полного охлаждения претерпева­ет длительное вылеживание — от 3—5 месяцев до нескольких лет. Естественное старение применяют в том случае, когда нет требуемо­го оборудования для отжига. Этот способ в настоящее время почти не применяют; производят главным образом низкотемпературный отжиг. Для этого отливки после полного затвердевания укладыва­ют в холодную печь (или печь с температурой 100—200° С) и вместе с ней медленно, со скоростью 75—100° С в час нагревают до 500— 550° С, при этой температуре их выдерживают 2—5 часов и охлаж­дают до 200° С со скоростью 30—50° в час, а затем на воздухе.

 

Графитизирующий отжиг.

При отливке изделий возможен час­тичный отбел серого чугуна с поверхности или даже по всему сечению. Чтобы устранить отбел и улучшить обрабатываемость чугуна, производится высокотемпературный графитизирующий отжиг с вы­держкой при температуре 900—950° С в течение 1—4 часов и охлаж­дением изделий до 250—300° С вместе с печью, а затем на воздухе. При таком отжиге в отбеленных участках цементит Fe₃Cраспадает­ся на феррит и графит, вследствие чего белый или половинчатый чугун переходит в серый.

 

Нормализация.

Нормализации подвергают отливки простой фор­мы и небольших сечений. Нормализация проводится при 850—900° С с выдержкой 1—3 часа и последующим охлаждением отливок на воз­духе. При таком нагреве часть углерода-графита растворяется в аустените; после охлаждения на воздухе металлическая основа полу­чает структуру трооститовидного перлита с более высокой твер­достью и лучшей сопротивляемостью износу. Для серого чугуна нормализацию применяют сравнительно редко, более широко приме­няют закалку с отпуском.

 

Закалка.

Повысить прочность серого чугуна можно его закалкой. Она производится с нагревом до 850—900° С и охлаждением в воде. Закалке можно подвергать как перлитные, так и ферритные чугу­ны. Твердость чугуна после закалки достигает НВ 450—500. В структуре закаленного чугуна имеются мартенсит со значительным количеством остаточного аустенита и выделения графита. Эффек­тивным методом повышения прочности и износоустойчивости серого чугуна является изотермическая закалка, которая производится ана­логично закалке стали.

 

Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом можно под­вергать пламенной или высокочастотной поверхностной закалке. Чугунные детали после такой обработки имеют высокую поверхностную твердость, вязкую сердцевину и хорошо сопротивляются ударным нагрузкам и истиранию.

Легированные серые чугуны и высокопрочные магниевые чугуны иногда подвергают азотированию. Поверхностная твердость азоти­рованных чугунных изделий достигает HV600—800° С; такие дета­ли имеют высокую износоустойчивость. Хорошие результаты дает сульфидирование чугуна; так, например, сульфидированные порш­невые кольца быстро прирабатываются, хорошо сопротивляются ис­тиранию, и срок их службы повышается в несколько раз.

 

Отпуск.

Чтобы снять закалочные напряжения, после закалки производят отпуск. Детали, предназначенные для работы на истира­ние, проходят низкий отпуск при температуре 200—250° С. Чугун­ные отливки, не работающие на истирание, подвергаются высокому отпуску при 500—600° С. При отпуске закаленных чугунов твер­дость понижается значительно меньше, чем при отпуске стали. Это объясняется тем, что в структуре закаленного чугуна большое ко­личество остаточного аустенита, а также тем, что в нем содержится большое количество кремния, который повышает отпускоустойчивость мартенсита.

Для отжига на ковкий чугун применяют белый чугун примерно следующего химического состава: 2,5—3,2% С; 0,6—0,9% Si; 0,3— 0,4% Μη; 0,1-0,2% Ρ и 0,06-0,1% S.

 

Существуют два способа отжига на ковкий чугун:

графитизирующий  отжиг в нейтральной среде, основанный на разложении цементита на феррит и углерод отжига;

обезуглероживающий  отжиг в окислительной среде, основанный на выжигании углерода.

Отжиг на ковкий чугун по второму способу занимает 5—6 суток, поэтому в настоящее время ковкий чугун получают главным обра­зом графитизацией. Отливки, очищенные от песка и литников, упаковывают в металлические ящики либо укладывают на поддоне, а затем подвергают отжигу в методических, камерных и других от­жигательных печах.

Процесс отжига состоит из двух стадий графитизации. Первая стадия заключается в равномерном нагреве отливок до 950—1000° С свыдержкой 10—25 часов; затем температуру понижают до 750— 720° С при скорости охлаждения 70—100° С в час. На второй ста­дии при температуре 750—720° С дается выдержка 15—30 часов, затем отливки охлаждаются вместе с печью до 500—400° С и при этой температуре извлекаются на воздух, где охлаждаются с произ­вольной скоростью. При таком ступенчатом отжиге в области темпе­ратур 950—1000° С идет распад (графитизация) цементита. В ре­зультате отжига по такому режиму структура ковкого чугуна пред­ставляет собой зерна феррита с включениями гнезд углерода отжи­га — графита.

Перлитный ковкий чугун получается в результате неполного от­жига: после графитизации при 950—1000° С чугун охлаждается вместе с печью. Структура перлитного ковкого чугуна состоит из перлита и углерода отжига.

Чтобы повысить вязкость, перлитный ковкий чугун подвергают сфероидизации при температуре 700—750° С, что создает структуру зернистого перлита.

Чтобы ускорить процесс отжига на ковкий чугун, изделия из белого чугуна подвергают закалке, затем проводят графитизацию при 1000—1100° С Ускорение графитизации закаленных чугунов при отжиге объясняется наличием большого количества центров графитизации, образовавшихся при закалке. Это дает возможность сократить время отжига закаленных отливок до 15—7 часов.

 

Термическая обработка ковкого чугуна.

 

Чтобы повысить проч­ность и износоустойчивость, ковкие чугуны подвергают нормализа­ции или закалке с отпуском. Нормализация ковкого чугуна произ­водится при 850—900° С с выдержкой при этой температуре 1—1,5 часа и охлаждением на воздухе. Если заготовки имеют повышенную твердость, их следует подвергать высокому отпуску при 650—680° С с выдержкой 1—2 часа.

Иногда ковкий чугун подвергают закалке, чтобы получить более высокую прочность и износоустойчивость за счет снижения плас­тичности. Температура нагрева под закалку, та же, что и при нор­мализации; охлаждение в воде или масле, а отпуск — в зависимости от требуемой твердости, обычно при температуре 650—680° С. Быст­рое охлаждение может производиться непосредственно после первой стадии графитизации при достижении температуры 850—880° С с последующим высоким отпуском. Для ковкого чугуна применяют закалку токами высокой частоты или кислородо-ацетиленовым пламенем; при этом может быть достигнута высокая твердость поверх­ностного слоя при достаточной пластичности основной массы. Ме­тод такой закалки тормозных колодок из ферритного ковкого чугуна заключается в нагреве деталей токами высокой частоты до 1000— 1100° С с выдержкой 1—2 минуты и последующим быстрым ох­лаждением.

Структура закаленного слоя состоит из мартенсита и углеро­да отжига HRC56—60.

Ковкий чугун по сравнению со сталью более дешевый материал; он обладает хорошими механическими свойствами и высокой кор­розионной стойкостью (таблица). Поэтому детали из ковкого чугу­на широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении, автотракторной промышленности, станкостроении (для изготовле­ния зубчатых колес, звеньев цепей, задних мостов, кронштейнов, тормозных колодок и пр.) и в других отраслях народного хо­зяйства.

 

Таблица

Механические свойства отливок из ковкого чугуна

 

Группы чугуна	Марка чугуна	Механические свойства
		σb    кГ/мм2   [Мн/мм2] не  менее	δ % (образец диаметром 16 мм), не менее	твердость НВ
Ферритные (черносердеч-ные) чугуны	КЧ 37—12 КЧ 35-10 КЧ 33-8 КЧ 30-6	37 [370] 35 [350] 33 [330] 30 [300]	12 10 8 6	149 149 149 163
Перлитные (белосердечные) чугуны	КЧ 40—3 КЧ 35—4 КЧ 30—3	40 [400] 35 [350] 30 [300]	3 4 3	201 201 201

 

Примечание. КЧ — означает ковкий чугун, первые две цифры — предел прочнос­ти при растяжении, вторые — относительное удлинение.

 

Источник:
Остапенко Н.Н.,Крапивницкий Н.Н. Технология металлов. М. Высшая школа,1970г.

Ковкий чугун | Ресурсы для литья металлов

Отливки из высокопрочного чугуна имеют множество преимуществ

Ковкий чугун, также называемый сфероидальным или шаровидным чугуном, на самом деле представляет собой группу чугунов, которые обладают высокой прочностью, гибкостью, долговечностью и эластичностью благодаря своей уникальной микроструктуре. Литой ковкий чугун обычно содержит более 3 процентов углерода; он может быть изогнут, скручен или деформирован без разрушения. Его механические свойства аналогичны свойствам стали и намного превосходят характеристики стандартного чугуна.

Отливки из высокопрочного чугуна — это твердые металлические предметы, полученные в результате заливки расплавленного высокопрочного чугуна в пустоты в форме. Затем ковкий чугун охлаждается и затвердевает в форме занимаемой им пустоты.

Что такое ковкий чугун?

Ковкий чугун, изобретенный в 1943 году, представляет собой современную версию чугуна. Чугун и высокопрочный чугун имеют разные физические свойства, вызванные различиями в их микроструктуре.

Графит и углерод, содержащиеся в чугуне, встречаются в виде хлопьев; чугун демонстрирует положительную сжимающую способность, но растягивающая нагрузка, превышающая его естественную прочность на растяжение, может вызвать образование трещин и быстрое их распространение из точек напряжения в микроструктуре чешуйчатого графита.В результате у чугуна практически нет удлинения. Это хрупкий материал, поэтому его использование при растяжении и ударных нагрузках ограничено.

Графит внутри высокопрочного чугуна имеет форму сфероидов, поэтому его иногда называют сфероидальным графитом . Точно так же термин чугун с шаровидным графитом происходит от того факта, что углерод, содержащийся в высокопрочном чугуне, находится в форме конкреций. Благодаря этой уникальной микроструктуре ковкий чугун намного лучше выдерживает изгиб и ударные нагрузки, чем традиционный чугун.

Из чего сделан ковкий чугун?

Чугун используется для производства высокопрочного чугуна

В то время как высокопрочный чугун можно производить из стального или чугунного лома, передельный чугун является основным источником подачи для большинства современных литейных производств чугуна с шаровидным графитом. Чугун относится к первичному производству чугуна в доменной печи, которое содержит более девяноста процентов железа.

Термин «чушковый чугун» возник из-за старомодного метода разливки доменного чугуна в изложницы, расположенные в песчаных пластах таким образом, чтобы их можно было подавать через общий желоб.Поскольку группы плесневых грибов напоминали подстилку поросят-поросят, отдельные куски железа назывались «свиньями», а бегун — свиноматкой. Современные скребки производятся на машинах непрерывного литья под давлением.

Чугун используется в производстве высокопрочного чугуна в качестве основного источника чистого железа. Он предлагает ряд уникальных преимуществ: чугун в чушках содержит мало остаточных или вредных элементов, имеет стабильный химический состав, способствует оптимальным условиям шлака и улучшает управление технологическим процессом, обеспечивая постоянные свойства шихты.Спрос на чугун в чушках увеличился в последние годы, поскольку литейные заводы по производству высокопрочного чугуна используют его преимущества перед альтернативными источниками чугуна, такими как чугунный лом или плавление стального лома с добавлением углерода.

Преимущества ковкого чугуна

Ковкий чугун дает конструкторам несколько преимуществ:

1. Ковкий чугун легко поддается литью и обработке.
2. Обладает отличным соотношением прочности и веса.
3. Ковкий чугун можно изготавливать по гораздо более низкой цене, чем сталь.
4. Обладает превосходными литейными качествами и обрабатываемостью.
5. Ковкий чугун обеспечивает разработчикам исключительное сочетание прочности, низкой стоимости производства и надежности.

Свойства ковкого чугуна

Для создания различных марок высокопрочного чугуна необходимо контролировать структуру матрицы вокруг графита в процессе литья или последующей термообработки. Незначительные различия в составе ковкого чугуна разных марок существуют для того, чтобы создать желаемую матрицу (микроструктуру).

Ковкий чугун можно рассматривать как сталь с графитовыми сфероидами, распределенными по всей матрице. Свойства металлической матрицы, в которой взвешены сфероиды графита, оказывают значительное влияние на свойства ковкого чугуна, но сами графитовые сфероиды — нет.

В ковком чугуне встречается несколько матриц, наиболее распространенная из которых;

Уникальная микроструктура каждого металла изменяет его физические свойства.

1. Феррит — чистое, пластичное, гибкое железо с небольшой прочностью.Эта матрица имеет плохую износостойкость, но высокую ударопрочность и хорошую обрабатываемость.
2. Перлит — механическая смесь феррита и карбида железа (Fe ₃ C). Он относительно твердый, с умеренной пластичностью. Он обладает высокой прочностью, хорошей износостойкостью, средней ударопрочностью и хорошей обрабатываемостью.
3. Перлит / Феррит — структура, состоящая из смеси перлита и феррита, и наиболее распространенная матрица для товарных марок высокопрочного чугуна.

Обычные марки ковкого чугуна

Несмотря на то, что существует множество различных спецификаций высокопрочного чугуна, литейные заводы обычно предлагают 3 основных марки;

Физические и механические свойства
ASTM A536, сорт 60-40-18
ASTM A536, сорт 65-45-12
ASTM A536, сорт 80-55-06

Предел прочности при растяжении, мин, фунт / кв. Дюйм

60 000

65 000

80 000

Предел прочности при растяжении, не менее, МПа

414

448

552

Предел текучести, мин, фунт / кв. Дюйм

40 000

45 000

55 000

Предел текучести, не менее, МПа

276

310

379

Относительное удлинение 2 дюймаили 50 мм, мин.%

18

12

6

Плотность фунт / дюйм3

0,256

0,256

0,256

Плотность г / см3

7,1

7,1

7,1

Температура плавления (градусы F)

2 100 — 2 190

2 100 — 2 190

2 100 — 2 190

Температура плавления (градусы C)

1,150 — 1,200

1,150 — 1,200

1,150 — 1,200

Прочность на сжатие Ksi

429

429

429

Прочность на сжатие МПа

2960

2960

2960

UNS

F32800

F33100

F33800

Применение высокопрочного чугуна

Ковкий чугун имеет большую прочность и пластичность, чем серый чугун.Эти свойства позволяют эффективно использовать его в широком спектре промышленных применений, включая трубы, автомобильные компоненты, колеса, коробки передач, корпуса насосов, рамы машин для ветроэнергетики и многое другое. Поскольку он не разрушается, как серый чугун, ковкий чугун также безопасен для использования в устройствах защиты от ударов, таких как болларды.

Услуги по индивидуальному литью

Reliance Foundry работает совместно с клиентами, чтобы определить лучший материал для каждой индивидуальной отливки.Запросите расценки, чтобы получить дополнительную информацию о том, как наша служба кастинга может соответствовать требованиям вашего проекта.

Источники

Отливки из высокопрочного чугуна для всех отраслей промышленности

Ковкий чугун

Ковкий чугун, также известный как высокопрочный чугун, чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом и чугун с шаровидным графитом, представляет собой тип чугуна, изобретенный в 1943 году Китом Миллисом. В то время как большинство разновидностей чугуна являются хрупкими, DI обладает гораздо большей стойкостью к ударам и усталости из-за включений графита с шаровидным графитом.
Большая часть годового производства DI производится в виде труб из высокопрочного чугуна, используемых для водопроводных и канализационных линий, но в различных сегментах рынка применяется много отливок из ковкого чугуна. Он конкурирует с полимерными материалами, такими как ПВХ, HDPE, LDPE и полипропилен, которые намного легче стали или высокопрочного чугуна; будучи более гибкими, они требуют защиты от физического повреждения.

Использование высокопрочного чугуна

Ковкий чугун особенно полезен во многих автомобильных компонентах, где прочность должна превосходить прочность алюминия, но не обязательно сталь.Другие основные промышленные применения включают внедорожные дизельные грузовики, грузовики класса 8, сельскохозяйственные тракторы и насосы для нефтяных скважин. В ветроэнергетике чугун с шаровидным графитом используется для изготовления ступиц и конструктивных элементов, таких как рамы машин. Чугун с шаровидным графитом подходит для обработки больших и сложных форм, обычно отливок и высоких усталостных нагрузок. Таким образом, отливки из ковкого чугуна используются в самых разных отраслях промышленности.

Химический состав для высокопрочного чугуна

DI — это не отдельный материал, а часть группы материалов, которые можно производить с широким диапазоном свойств за счет управления их микроструктурой.Общей определяющей характеристикой этой группы материалов является форма графита. В высокопрочном чугуне графит имеет форму конкреций, а не чешуек, как в сером чугуне. В то время как острые чешуйки графита создают точки концентрации напряжений в металлической матрице, округлые утолщения в высокопрочном чугуне препятствуют образованию трещин, обеспечивая тем самым повышенную пластичность, благодаря которой сплав получил свое название. Формирование узелков 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.

Одним из явлений, которые необходимо контролировать при производстве отливок из чугуна с шаровидным графитом, является «выцветание магния», неровность теряется со временем, поэтому время, когда модификатор добавляется в расплавленный металл, до момента литья металла имеет решающее значение для поддержания необходимые свойства материала.

«Ковкий чугун с остаточной закалкой» (ADI) был изобретен в 1950-х годах, но был коммерциализирован и добился успеха лишь несколько лет спустя. В ADI металлургическая структура обрабатывается с помощью сложного процесса термообработки.Часть названия «аус» относится к аустениту.

Применение высокопрочного чугуна — Литейный завод Даньдун

Применение высокопрочного чугуна

В объем применение ковкого чугуна может быть разделен на четыре поля: во-первых, давление Трубы и фитинги . Во-вторых, автомобильная промышленность . В-третьих, сельское хозяйство, дорожные и строительные работы.В-четвертых, общее машиностроение.

1. Напорные трубы и фитинги

Труба из высокопрочного чугуна использовалась для транспортировать воду и другие жидкости, которые свидетельствует о мяче лучше серого чугунная труба. Потому что у чугуна есть отличная прочность и твердость. Эти физические характеристики делают трубопровод выдерживает высокие эксплуатационные давление, и может выдержать земляные работы возле трубопроводов и муниципальных строительство и транспортировка требования.

2. Автомобильные приложения

В автомобильная промышленность — вторая крупнейшее применение для литья высокопрочного чугуна поля. Ковкий чугун использовался в автомобили в трех основных областях: во-первых, детали двигателя автомобиля, второй, шестерни и сайлентблоки, третьи, подвеска, тормоза и рулевое управление. Практически все коленчатые валы Ford Motor Company были изготовлены из высокопрочного чугуна.Большинство автомобили по всему миру оснащены коленчатый вал из ковкого чугуна, вместо коленчатый вал из кованой стали.

3. Сельское хозяйство, дорога и строительство приложения

Современное сельское хозяйство требует надежного и длительного срок службы сельскохозяйственная техника. Вся аграрная промышленность широко используя отливки из высокопрочного чугуна в том числе детали тракторов, плуги, кронштейны , зажимы и шкивы .Для других виды сельхозтехники в том числе бульдозеры, переехали в машины, краны и компрессоры, отливки из высокопрочного чугуна в этих областях имеют очень широкий спектр применения.

4. Общие инженерные приложения

В станкостроение использует отлично инженерные характеристики пластичного железо для конструирования сложных деталей машин. Ковкий чугун обладает высокой прочностью на разрыв и предел текучести, и хорошие механические обрабатывающие свойства, что позволяет производство более легких отливок для сохранения хорошая жесткость. Точно так же сила и прочность ковкого чугуна сделала его широко использовать во всех видах ручные инструменты, такие как гаечные ключи, зажимы и датчики и др.

Бумага обрабатывающая промышленность использует высокие прочность и высокий модуль упругости ковкий чугун.Эти свойства могут уменьшить вес барабана давления и сушильный барабан.

Следовательно, ковкий чугун отливки широко использовались во многих промышленные зоны по всему миру. С непрерывное развитие металла основание, применение пластичный железо должно быть шире в будущем.

Дом | Еще статьи

Отливки из высокопрочного чугуна находят применение в различных отраслях промышленности, таких как трубопроводная, автомобильная и т. Д.

Чугун — это сплав, содержащий более 2–2,5% углерода. Его еще называют серым чугуном. Второй тип чугуна — высокопрочный чугун, который помимо углерода содержит магний. Как следует из названия, отливки из высокопрочного чугуна более пластичны, чем обычный чугун. В то время как содержание графита в чугуне делает его хрупким, магний в чугуне делает ковкий чугун более ковким. Поэтому он обычно используется там, где желательна податливость, а не прочность.

Ковкий чугун получил свое название от того факта, что он демонстрирует измеримую пластичность.Напротив, ни белый, ни серый чугун не проявляют значительной пластичности в стандартном испытании на растяжение.

Обработка жидкостью высокопрочного чугуна более сложна, чем обработка серого чугуна. Две стадии жидкой обработки высокопрочного чугуна:

1. Модификация, которая заключается в обработке расплава магнием или магниевым сплавом с целью изменения формы графита с чешуек на сфероидальную.
2. нокуляция для увеличения количества узелков.

Увеличение количества конкреций в высокопрочном чугуне является важной целью, поскольку большее количество конкреций связано с меньшей склонностью к охлаждению.

Термическая обработка также широко используется при обработке высокопрочного чугуна.

Характеристики отливок из высокопрочного чугуна:

• Постоянство свойств по всему материалу
• Эластичность и достаточная прочность
• Низкий уровень остаточных карбидов обеспечивает безопасность эксплуатации

Применение высокопрочного чугуна

Поскольку он ковкий, чем чугун, высокопрочный чугун используется везде, где требуется упругость.

Ковкий чугун в автомобильной промышленности

Ковкий чугун находит все более широкое применение в автомобильном секторе. Детали автомобильных двигателей, такие как втулки, кожух дифференциала и детали рулевого управления, такие как валы рычагов, коленчатые валы и даже шестерни, изготовлены из высокопрочного чугуна.

Промышленное применение ковкого чугуна

Ковкий чугун находит применение в гидравлических системах, сальниках и направляющих стержнях, а также в станкостроении.

Трубопроводная промышленность

В трубной промышленности высокопрочный чугун используется для широкого спектра применений.Напорные трубы и фитинги, различные типы соединений, такие как вставные соединения, механические соединения и фланцевые соединения, могут быть отлиты из высокопрочного чугуна.

Общие промышленные применения

Шкивы и кронштейны, которые необходимы в сельскохозяйственной промышленности, на предприятиях по производству бумаги и т. Д. В той или иной форме требуется высокопрочный чугун.

Вот несколько отраслей, которые используют отливки из высокопрочного чугуна:

• Аэрокосмическая промышленность и судостроение
• OEM-производители
• Компании по развитию инфраструктуры
• Горнодобывающая и транспортная промышленность
• Производители насосов и клапанов
• Фланцы и гидрооборудование
• Трубопровод
• Бумажная промышленность

Подводя итог, отливки из высокопрочного чугуна находят все более новое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей универсальности.

Ковкий чугун — ASTM A536 Ковкий чугун

ASTM A536

Farmer’s Copper Ltd. поддерживает обширный инвентарь ковкий чугун как в 65-45-12, так и в 80-55-06. Наш высокопрочный чугун представлен в сплошная и прямоугольная полоса. Ковкий чугун часто называют ковким чугуном, чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом или чугун с шаровидным графитом. Кроме того, ковкий чугун ASTM A536 обеспечивает превосходную обрабатываемость любого другой черный металл, особенно в сочетании с оптимальным воздействием, усталостью, свойства электропроводности и магнитной проницаемости.

Ковкий чугун против серого чугуна

Ковкий чугун в два раза прочнее большинства серых чугунов. Добавление меди и олова может увеличить предел прочности на растяжение и предел текучести высокопрочного чугуна, в то время как никель, медь или хром могут улучшить коррозионную стойкость. В отличие от серого чугуна, графит в высокопрочном чугуне имеет форму конкреций, а не чешуек, что увеличивает пластичность сплава.

Применение высокопрочного чугуна

Ковкий чугун, в частности трубы, в основном используется для трубопроводов питьевой воды и канализации.Этот металл также часто встречается в автомобильных компонентах, таких как шестерни и промышленные применения. Другие области применения высокопрочного чугуна включают машинное оборудование, передачу энергии, транспорт и гидроэнергетику. Ковкий чугун используется для создания различных труб, фитингов и отливок.

• Гидравлические цилиндры
• Коллекторы
• Трубы для водоснабжения и канализации
• Фитинги

Труба из высокопрочного чугуна

Ковкий чугун часто используется в качестве трубы, поскольку графит имеет сфероидальную или шаровидную форму, что делает ковкий чугун вдвое прочнее, чем чугун.Защитные покрытия и внешние покрытия могут быть нанесены как на внутренние, так и на внешние стенки труб из высокопрочного чугуна, чтобы предотвратить коррозию в суровых условиях и продлить срок службы трубы из высокопрочного чугуна.

Farmer’s Copper Ltd. гордится удовлетворением запросов клиентов и делает это с 1920 года. Наши знающие люди всегда готовы помочь с потребностями вашей компании в непрерывном литье ковкого чугуна. Позвоните нам по телефону 409-765-9003!

Свойства ковкого чугуна

	(65-45-12)	(80-55-06)
Прочность на разрыв	65000 фунтов на кв. Дюйм	80000 фунтов на кв. Дюйм
Предел текучести	45000 фунтов на кв. Дюйм	55,000 фунтов на кв. Дюйм
Относительное удлинение,%	12%	6%
Твердость по Бринеллю Диапазон	131/220	187/269
Микроструктура, As Cast	Ферритный	перлитный
Обрабатываемость	Очень хорошо	Хорошо
Термическая обработка	Полный отжиг или нормализация	Нормализация или масло Закалка и отпуск

Стандартное обозначение ASTM для ковкого чугуна: ASTM A-536

Элемент	Типичный%
Углерод	3.40 — 3,85
Кремний	2,30 — 3,10
Марганец	0,1 — 0,3
Сера	.02 Макс
фосфор	0,1 Макс
Остаток	Остаток

ASTM A-536 Механические свойства ковкого чугуна

	Английский	Метрическая система
Предел прочности на разрыв (мин.)	65 000	448
Предел текучести (мин.)	45 000	310

Высокопрочный чугун — обзор

ЧУГУН с шаровидным графитом

В чугуне с шаровидным графитом (шаровидный графит) свободный графит присутствует в виде сфер или конкреций в литом состоянии.Графит в этой форме оказывает гораздо меньшее ослабляющее действие на матрицу, чем диспергированные чешуйки графита в серых ионах. Поэтому чугуны с шаровидным графитом обладают значительно более высокими показателями прочности, пластичности и ударной вязкости, чем серые чугуны.

Добавки церия и магния создают узловые структуры, но последние оказались более адаптируемыми и экономичными. Оба элемента являются десульфураторами, и образование конкреций невозможно до тех пор, пока содержание серы не будет снижено примерно до 0,02%. Очень небольшое количество микроэлементов, например 0.003% висмута, 0,004% сурьмы, 0,009% свинца и 0,12% титана предотвращают образование конкреций. Влияние этих элементов является аддитивным, но его можно нейтрализовать добавлением церия в количестве, достаточном для получения остаточного содержания 0,005–0,01%.

Магний может добавляться непосредственно в ковш в виде сплава никель-магний, никель-кремний-магний или железо-кремний-магний. Более высокое извлечение магния достигается при использовании погружной техники, при которой добавки с более низкой плотностью и более высоким содержанием магния, такие как пропитанный магнием кокс, удерживаются ниже поверхности жидкого металла с помощью погружной головки.Максимальное извлечение достигается за счет добавления чистого магния к расплавленному чугуну в закрытом герметичном конвертере. Из-за стоимости оборудования использование этого последнего метода обычно ограничивается крупномасштабным производством.

Во всех случаях количество добавляемого магния определяется по формуле:

Mg = 34 (исходное содержание серы) + остаточное содержание магния (обычно 0,03-0,05%) ожидаемое извлечение магния

Чугун с шаровидным графитом модифицирован 0,4-0,8 % кремния после нодулирования для улучшения структуры и минимизации холода.

Содержание углерода в чугуне с шаровидным графитом обычно поддерживается выше 3,5% в интересах хорошей разливки. Содержание кремния, марганца и фосфора должно быть ниже 2,3%, 0,4% и 0,06% соответственно, чтобы обеспечить максимальную пластичность и ударную вязкость в ферритных условиях.

Чугун с шаровидным графитом немного более склонен к дефектам усадки, чем серый чугун.

Должен быть обеспечен подходящий исходный металл, и следует отдавать предпочтение формам с высокой жесткостью. Рабочие системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму турбулентность, чтобы предотвратить улавливание окалины, которое имеет тенденцию образовываться в результате содержания магния.

Хотя чугуны с шаровидным графитом гораздо менее чувствительны к сечению, чем серые чугуны, в зависимости от присутствующих следовых количеств карбидных стабилизирующих элементов, их матричная структура может варьироваться от полностью перлитной до полностью ферритной, а охлаждение может происходить в сечениях тоньше 5 мм (0,2 дюйма). ).

Путем тщательного контроля за анализом и практикой внесения чугуна с шаровидным графитом можно производить чугун с шаровидным графитом в прямом состоянии с широким диапазоном толщины сечения с любой требуемой структурой матрицы от полностью ферритной до полностью перлитной.

В качестве альтернативы, матричная структура отливок из чугуна с шаровидным графитом может быть модифицирована соответствующими термообработками, поскольку присутствие свободного углерода в форме графита делает возможным диффузию углерода к частицам графита или от них. Это невозможно для сталей, не содержащих свободного графита. Влияние изменения структуры матрицы на механические свойства гораздо более выражено для чугуна с шаровидным графитом, чем для чугуна с чешуйчатым графитом, и с помощью термообработки чугуна фиксированного состава литейные производства могут производить отливки, соответствующие полному диапазону марок BS 2789: 1985 г.

Практическая термообработка включает:

Отжиг Нагрев до 850–900 ° C, при котором матрица становится полностью аустенитной и медленно остывает в печи со скоростью 20–35 ° C в час до температуры ниже 700 ° C. В качестве альтернативы можно быстрее охладить до 700–720 ° C и выдержать 4–12 ч с последующим охлаждением на воздухе. Ферритное железо, произведенное таким образом, соответствует классам от 350/22 до 420/12 BS 2789: 1985.

Нормализация Осуществляется путем охлаждения на воздухе от 850 до 900 ° C и дает в основном перлитную матрицу марок 700/2 и 800/2 в отливках легкого и среднего сечения.Использование легирующих элементов часто необходимо для получения перлитной матрицы в отливках более тяжелых профилей.

Закаленные и отпущенные структуры Их получают закалкой в ​​масле от 850 до 900 ° C и отпуском при 550–600 ° C. Материал, соответствующий BS 2789 Grade 800/2 и 900/2, иногда неизменно производится этим методом.

Austempering осуществляется путем нагрева отливок до 850–950 ° C с последующей закалкой до температуры изотермической обработки в диапазоне 230–400 ° C и выдержкой этой температуры обычно в течение 1–2 часов.Может быть получено множество бейнитных структур, что приводит к комбинациям прочности, пластичности и ударной вязкости, которые не могут быть достигнуты в ковких чугунах другими способами. Этот закаленный ковкий чугун (ADI) используется во многих различных инженерных приложениях, таких как шестерни, коленчатые валы, компоненты подвески транспортных средств и части землеройного оборудования. Предварительные спецификации для различных стран для покрытия ADI приведены в Таблице 26.63. Различные марки обычно могут быть произведены из одного и того же высокопрочного чугуна путем регулировки времени и температуры отпуска.

Таблица 26.63. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАСТИКОВОГО ЧУГУНА (ADI) (ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ)

907 19 GGG-150B 9007 9007 K 903 72

Марка ASTM A897M-90	Предел прочности R м мин. мин %		Твердость HB	Удар без надреза по Шарпи J
	МПа	тысяч фунтов / кв. дюйм			МПа	тысяч фунтов / кв. 550	80	10	269/321	100
1050/725/7	1050	152	700	101	7
1200/850/4	1200	174	850	123	4	341/444	60
1400/1 100/1	1400	203	1100	160	1	388/477	35
1600/1 300 / —	1600 232		1300	188	*	444/555	*
VDG (ФРГ)
GGG-80B	800	116 9019 9019 9019	800	116 9019 9019 9019 9019 250/310	—
GGG-100B	1 000	145	700	101	5	280/340	—
200G 174	950	138	2	330/390	—
GGG-140B	1400	203	1200	174 1 4
1500	217	—	—	—	421/475	—
BCIRA (Великобритания)
907 907 907	670	97	6	300/310	—
1050/3	1050	152	780	113	3			1200/1	1200	174	940	136	1	390/400	—
KYMI-KYME / ENE (FIN)
130	730	106	6	280/310	—
К-1005	1 000	145	800	116 907 —
K-12003	1 200	174	1 000	145	1	380/430	—

ADI демонстрирует чувствительность к размеру секции, и испытательные стержни не являются репрезентативными для тяжелых секций.При -40 ° C у марок с высокой вязкостью может наблюдаться падение предела текучести на 15%, а также падение предела прочности при растяжении по сравнению со значениями при комнатной температуре. Никаких изменений свойств при повышенных температурах до 300 ° C не обнаружено. Также вызывает беспокойство низкотемпературная ударная вязкость и температура пластического-хрупкого превращения, хотя результаты образцов с надрезом указывают на постепенный переход вязкости при понижении температуры.

Таблица 26.60. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОГО СЕРДЦА

9019 9019 350

Марка BS 6681: 1986	Диаметр испытательного стержня d. мм	Предел прочности при растяжении мин. R м МПа	0,2% Испытательное напряжение R p0,2 мин. МПа	Относительное удлинение мин. %	Твердость, макс.
B32-10	12	320	190	10	150
	15	320	190	10	9019 9019	200	12	150
	15	350	200	12

Ref Британская ассоциация исследований чугуна.

Таблица 26.61. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗНОГО ЖЕЛЕЗА

12 9071 9430

Марка BS 6681: 1986	Диаметр испытательного стержня d. мм	Предел прочности при растяжении мин. R м МПа	0,2% Испытательное напряжение R p0,2 мин. МПа	Относительное удлинение мин. %	Типичная твердость HB
P45-06	12	450	270	6	150/200
	159 45019 27019 27039
P50-05	12	500	300	5	160/220
	15	500	300		550	340	4	180/230
	15	550	340	4
P60-03	12	200/250
	15	600	390	3
P65-02	12	650	2	210/260
	15	650	430	2
P70-02 *	12	700 9019 2394	290
	15	700	530	2

Арт.Британская ассоциация исследований чугуна.

Структуры со смешанной матрицей Структуры, промежуточные между отожженными и нормализованными сортами, обладают рядом механических свойств в зависимости от соотношения феррита и перлита. Соответствующие классы BS 2789 — 400/10, 500/7 и 600/3. На практике эти структуры производятся путем аустенитизации при 850–900 ° C с последующим либо контролируемым быстрым охлаждением примерно со скоростью примерно 100 ° C в час в критическом температурном диапазоне 720–800 ° C, либо быстрым охлаждением воздухом от соответствующей промежуточной температуры, т.е. .грамм. 730 ° C, в пределах критического диапазона.

Детали ковкого чугуна

Чугун обычно считается слабым, грязным, дешевым и хрупким материалом, которому нет места в приложениях, требующих высокой прочности и определенных технических свойств. В то время как серый чугун относительно хрупок по сравнению со сталью, ковкий чугун — нет. Фактически, высокопрочный чугун по прочности и ударной вязкости очень похож на сталь, а преимущества обрабатываемости создают привлекательную возможность для значительного снижения затрат.Пруток из серого и высокопрочного чугуна коммерчески доступен и может использоваться в качестве прямой замены в зубчатых передачах и других применениях, в которых используется пруток из углеродистой стали.

Автомобильные шестерни, например, переводятся на высокопрочный чугун из-за его демпфирующей способности и снижения затрат. Преобразование стержней из ковкого чугуна также широко используется во многих гидравлических системах, включая сальники и направляющие штоков, цилиндры, цилиндры гидростатической трансмиссии и в коллекторах высокого давления. И серый, и высокопрочный чугун уже много лет используются в станкостроении благодаря своим характеристикам при износе скольжения и гашении вибрации.

Понимание металлургических концепций высокопрочного чугуна является ключом к пониманию его потенциального использования в качестве конструкционного металла и позволяет инженеру-конструктору определить его пригодность для конкретных применений и разумно выбрать лучший сорт. Недавние разработки в области понимания переменных, влияющих на обрабатываемость серого и высокопрочного чугуна, позволили инженеру-технологу количественно оценить ожидаемую экономию затрат при переходе от прутков из углеродистой стали к непрерывнолитому серому чугуну и высокопрочному чугуну.

Следующий материал включает в себя сведения о развитии непрерывной разливки серого и высокопрочного чугуна, определения ковкого чугуна, металлургические характеристики разработанных марок и некоторые основные свойства материалов. Также представлена ​​обновленная информация о последних исследованиях характеристик обработки ковкого чугуна.

Введение

Процесс выбора лучшего материала для любого применения включает две основные проблемы: наиболее вероятно, что деталь сломается или она, скорее всего, изнашивается? Детали, которые не ломаются и не изнашиваются, теоретически могут служить вечно.Используя эту логику, было бы логично, что всякий раз, когда инженер-конструктор определяет материал для любого приложения, всегда должен использоваться самый прочный и наиболее износостойкий материал. Естественно, это непрактично из-за затрат на получение материала и затрат на обработку или иное изготовление из материала пригодной для использования детали.

В самых общих чертах прочность и износостойкость обратно пропорциональны обрабатываемости, и можно сделать вывод, что по мере увеличения прочности и износостойкости увеличивается стоимость обработки.Из-за этой проблемы чрезвычайно важно, чтобы проектировщик знал как можно больше обо всех доступных материалах, чтобы можно было выбрать тот, который имеет наилучшее сочетание инженерных и механических свойств.

Ковкий чугун был изобретен случайно, когда металлург пытался найти замену хрому в износостойких отливках из серого чугуна. В одном из экспериментов был использован магний, и было обнаружено, что то, что обычно было чешуйчатым графитом, теперь стало сфероидальным.Отливки, изготовленные из сфероидального, а не чешуйчатого графита, обладали высокой прочностью и пластичностью, хорошей усталостной долговечностью и ударными свойствами. Другие свойства, такие как гашение вибрации, обрабатываемость и износостойкость, сделали ковкий чугун подходящей заменой стали в зубчатых колесах и ряде других областей применения (Таблица 1).

Таблица 1: Требования к механическим свойствам высокопрочного чугуна согласно ASTM A536.

Ковкий чугун Defined

Железо — это сплав черных металлов, состоящий в основном из железа с углеродом, кремнием, марганцем и серой.Другие элементы также присутствуют и контролируются для производства различных марок и влияния на другие механические свойства, обрабатываемость и литье. Углерод добавляется к железу в количествах, превышающих предел растворимости, и во время затвердевания графит осаждается в виде крошечных сфер. Кремний и другие сплавы используются для контроля морфологии осажденного графита и для контроля количества углерода, который остается в железе в виде твердого раствора. Сталь для сравнения содержит углерод в количествах, полностью растворимых в железе; поэтому осажденных графитовых конкреций не существует, и вся структура состоит из металлической матрицы.

По мере добавления углерода в сталь повышаются прочность и износостойкость, а обрабатываемость снижается. Низкоуглеродистые стали, такие как 1018 и 1117, содержат менее 0,20 процента углерода и имеют предел прочности на разрыв примерно 67 фунтов на квадратный дюйм. Марки с более высокой прочностью, такие как 1040 и 1141, содержат 0,40 процента углерода и будут иметь предел прочности на разрыв порядка 90 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Обрабатываемость уменьшается с увеличением прочности, и по сравнению со сталью 1212, 1117 имеет рейтинг 91 процент, а 1141 — 81 процент (источник: ASM Handbook).

В случае высокопрочного чугуна количество углерода, остающегося в твердом растворе, зависит от скорости затвердевания и охлаждения, от практики внесения модификаторов и от других элементов, которые добавляются для ускорения графитизации или образования перлита. Подобно стали, ковкий чугун с меньшим содержанием углерода в матрице (с низким содержанием углерода) будет иметь более низкую прочность, более высокую пластичность и лучшую обрабатываемость, чем ковкий чугун с большим количеством связанного углерода.

Можно производить различные марки ковкого чугуна, контролируя параметры процесса, чтобы осаждать желаемое количество частиц графита и получать желаемое количество объединенного углерода, остающегося в матрице.

Марки стали обозначаются в первую очередь по химическому составу, а состав определяет механические свойства. Марки ковкого чугуна нельзя различить по химическому составу, потому что на свойства влияют морфология графита и состав матрицы, на который сильно влияют другие переменные.Классы пластичности обычно обозначаются в соответствии с ASTM A536 в форме xx-xx-xx, что означает предел прочности на разрыв и текучесть в тысячах фунтов на квадратный дюйм и процент удлинения. Как и в случае стали, повышенный предел прочности на растяжение и предел текучести является результатом большего количества растворенного углерода в матрице, что создает более высокое отношение перлита к ферриту. Более высокая прочность приводит к уменьшению удлинения, увеличению твердости и износа, а также к снижению обрабатываемости.

Микрофотографии на Рисунке 1 показывают соотношение перлита и феррита в трех марках высокопрочного чугуна при 100-кратном увеличении.По мере увеличения процентного содержания перлита (протравленного темного цвета) прочность увеличивается. Узелки графита также видны в виде круглых сфер, и на каждой из фотографий наблюдается похожая узловатость.

Рисунок 1: Типичные микроструктуры трех марок ковкого чугуна.

Требования к механическим свойствам для каждой из марок ковкого чугуна, перечисленных в ASTM A536, являются минимальными значениями, полученными из отдельно отлитого испытательного образца. Их можно использовать для целей проектирования, если были получены данные, которые коррелируют прочность отливки с прочностью в отдельно отлитом испытательном купоне.Образцы для испытаний на растяжение легко получить из чугуна с шаровидным графитом непрерывного литья, а механические свойства деталей, изготовленных из пруткового материала, напрямую соответствуют свойствам в ASTM A536.

Выбор лучшего сорта ковкого чугуна для любого применения включает в себя те же соображения, что и выбор лучшей марки стали или других металлов, определение требований к свойствам и поиск материалов, которые им соответствуют. Ковкий чугун может быть подходящей заменой для большинства простых углеродистых сталей, поскольку механические свойства аналогичны аналогичным матричным структурам.Основным преимуществом преобразования стального прутка в пруток из ковкого чугуна является более низкая стоимость обработки за счет улучшенной обрабатываемости.

Преимущества ковкого чугуна

С момента создания в середине 1940-х годов производство отливок из высокопрочного чугуна резко выросло. Ковкий чугун по своим техническим свойствам аналогичен стали, а отливки почти чистой формы заменяют поковки, сварные детали и стальные отливки во многих сферах применения. Ковкий чугун также доступен в виде непрерывнолитых прутков и может быть прямой заменой прутков из углеродистой стали в ряде зубчатых передач в автомобильной, гидравлической, станкостроительной и других отраслях промышленности.

Преимущество обрабатываемости непрерывнолитых прутков из чугуна с шаровидным графитом перед прутками из углеродистой стали является основной причиной его роста за последние 40 лет. Увеличенный срок службы инструмента и более короткое время цикла означают, что в час производится больше деталей, а затраты на расходные материалы, такие как вставки для станков, снижаются. Ковкий чугун содержит осажденные графитовые включения, которые действуют как естественные стружколомы, вызывая меньшее трение стружки о пластину и обеспечивая большую глубину резания из-за меньших усилий, необходимых во время обработки.

Наличие графитовых конкреций дает дополнительные преимущества. Шум и вибрация снижаются благодаря демпфирующим свойствам графита, что является ключевым фактором при применении в редукторах, а также повышается износостойкость. Ковкий чугун менее плотен, чем сталь, и те же детали, сделанные из высокопрочного чугуна, будут весить на 10 процентов меньше, чем если бы они были сделаны из стали.

Процесс непрерывного литья

Пруток из высокопрочного чугуна производится методом непрерывного литья.Непрерывное литье прутковой заготовки из высокопрочного чугуна включает установку графитовой матрицы с водяным охлаждением на дно тигля для прутковой машины (рис. 2). Расплавленное железо под действием силы тяжести поступает в матрицу, и на внутренней стороне матрицы начинает формироваться твердая корка, принимающая форму стержня. Поскольку стержень непрерывно вытягивается из матрицы, внешняя оболочка является единственной твердой частью. Ядро остается расплавленным, а внешняя оболочка повторно нагревается за пределами фильеры сердечником до температуры приблизительно 1950 градусов по Фаренгейту.Фактически, весь стержень затвердевает и охлаждается в неподвижном воздухе, создавая стабилизированную микроструктуру по всему поперечному сечению.

Рисунок 2: Схематическое изображение машины непрерывного литья заготовок в разрезе.

Тигель для прутковой машины действует как стояк, подающий утюг в матрицу, когда пруток отливается горизонтально. Примеси, которые могут вызвать твердые пятна и включения, всплывают в верхнюю часть ванны расплавленного железа и не могут попасть в графитовую фильеру. Ферро-статическое давление головки, вызванное расплавленным железом в баре машины создает очень плотный, мелкозернистый микроструктуру, которая позволяет отделки поверхности обрабатываемых деталей в быть аналогичны тем, которые в углеродистой стали баров.

Серийно выпускаемые прутки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом доступны в диаметрах до 20,0 дюймов в квадратах и ​​прямоугольниках до 18,5 x 22,0 дюймов, а также в относительно сложных формах.

Данные по обрабатываемости

Рост продаж непрерывнолитых прутков из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом происходит в основном за счет переработки деталей, которые когда-то изготавливались из прутков из углеродистой стали. Снижение затрат на обработку — самое большое преимущество конверсии.

Хотя данные по обрабатываемости углеродистой стали легко доступны, информации о прутковой заготовке из высокопрочного чугуна мало.Простой тест на обрабатываемость с использованием токарного центра Miyano JNC 60 с возможностью подачи прутка можно использовать для сравнения стойкости инструмента различных марок ковкого чугуна и сравнения этих марок с прутком из обычной углеродистой стали. Экспериментальная процедура состоит из поворота прутка диаметром 2,375 дюйма длиной 1,250 дюйма, прошедшего холодную обработку, до размера +/- 0,0025 дюйма. Пластина перемещалась по заготовке с постоянной скоростью 450 футов поверхности в минуту, индексируя скорость 0,010 дюйма за оборот, принимая 0.125 ″ глубина резания. Диаметр уменьшался на 0,250 дюйма каждый раз, когда вставка выполняла один проход в длину 1,250 дюйма. Скорость токарного станка увеличивалась после каждого прохода, чтобы поддерживать постоянный размер поверхности.

В испытании использовалась охлаждающая жидкость Perkin 5000EP и вставки Sandvik CNMA 432KR марки 3015. Никаких специальных испытаний вставок не проводилось, и все они были выбраны из случайных производственных партий. Первоначальный диаметр стержня был в конечном итоге уменьшен до 1,125 дюйма, составляя одну часть. Обработка поверхности оставшейся части была считана, записана и отрезана отдельной вставкой.Операция торцевания подготавливает пруток для следующей детали, а счетчик отслеживает количество деталей, которые были обработаны с каждой пластиной. Отказ пластины определялся методом проб и ошибок, и лучшим показателем того, когда пластина вышла из строя, было достижение одного из следующих двух факторов: качество поверхности детали превышало 80 RMS при двух последовательных измерениях детали или показания измерителя нагрузки. на токарном станке было больше 60 процентов мощности во время прохода обработки.

В таблице 2 показано среднее количество деталей, обработанных на пластину для стандартных марок непрерывнолитых прутков из высокопрочного ковкого и серого чугуна с использованием описанной процедуры.Каждое испытание повторяли трижды с использованием стержней, произведенных в ходе типичного производственного цикла. При изготовлении исследуемого материала не использовались специальные средства контроля процесса.

Таблица 2: Показатели обрабатываемости, серый и высокопрочный чугун.

Данные показывают показатели обрабатываемости для типичного производственного цикла каждой из стандартных марок непрерывнолитого серого чугуна и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, которые производятся серийно. Серый чугун 30-го класса был произвольно установлен в качестве стандарта с рейтингом 100 процентов. Все остальные марки, включая сталь, сравнивали со стандартом класса 30.

Цель исследования обрабатываемости заключалась в предоставлении некоторых рекомендаций, которые в настоящее время не существуют, по механическим свойствам серого и высокопрочного чугуна. Трудно сравнить эти рейтинги с доступными данными по стальному прутку, но аналогичный тест был проведен для некоторых первоначальных сравнений.

Четыре марки углеродистой стали были выбраны и обработаны в соответствии с процедурами, ранее описанными для непрерывнолитой заготовки из серого и высокопрочного чугуна. Процедуры пришлось немного изменить, потому что невозможно было обработать на 0.Глубина резания 125 дюймов со скоростью 450 футов поверхности в минуту без превышения максимальной нагрузки 60% при начальном проходе. Площадь поверхности была уменьшена до 400 при глубине резания 0,040 дюйма. Индекс стойкости инструмента используется для сравнения материалов, обрабатываемых в аналогичных условиях, и помогает спрогнозировать условия, при которых деталь может быть обработана экономично. В большинстве производственных сред обычно используются скорости точения, значительно превышающие 450 футов в минуту, и по мере увеличения скорости стойкость инструмента уменьшается (Таблица 3).

Таблица 3

Важно отметить, что индекс стойкости инструмента для всех марок серого и высокопрочного чугуна — за исключением полностью перлитного 100-70-02 — значительно выше, чем индекс стойкости инструмента для обычных марок углеродистой стали. Это говорит о том, что срок службы инструмента увеличится, а время цикла уменьшится, если одна и та же деталь обрабатывается из серого или высокопрочного чугуна вместо стали.

Свойства ковкого чугуна

Марки ковкого чугуна характеризуются своим пределом прочности на разрыв, пределом текучести и удлинением, но эти свойства не всегда полезны при определении пригодности его использования в конкретном применении.Свойства при растяжении не предоставляют никакой информации об износостойкости, гашении вибрации или усталостной прочности, которые являются важными свойствами при выборе материалов для конкретного применения.

Износостойкость: Поверхность ковкого чугуна может быть упрочнена до 60 HRC с использованием обычных методов термообработки. Износостойкость после термообработки аналогична свойствам науглероженной и закаленной стали 8620. Испытания показывают, что сопротивление истиранию ковкого чугуна, измеренное по потере объема, меньше, чем у стали 8620, когда она была закалена и отпущена до конечной твердости не менее 30HRC.Потеря объема ковкого чугуна после закалки (ADI) еще меньше и, по-видимому, не зависит от конечной твердости. Повышенная износостойкость является результатом наличия графитовых вкраплений, которые улучшают теплопередачу и помогают смазывать рабочие поверхности скольжения.

Снижение шума: Присутствие осажденного графита как в сером, так и в высокопрочном чугуне помогает гасить вибрацию в зубчатых колесах, деталях станков и гидравлических компонентах. Относительная демпфирующая способность серого чугуна в 100 раз больше, чем у стали.Ковкий чугун примерно в 10 раз превосходит сталь по демпфирующим характеристикам.

Сообщается, что снижение шума в зубчатых колесах балансирного вала автомобиля достигло 20 децибел, когда такая же зубчатая передача, изготовленная из серого чугуна, была испытана на стали. Шестерни из ковкого чугуна показали снижение шума до восьми децибел.

В настоящее время рассматривается вариант использования высокопрочного чугуна для замены стали 8620 в гидравлических шестеренчатых насосах с целью снижения затрат на обработку и снижения шума (Рисунок 3).

Рисунок 3: Испытательное приспособление для измерения усталостной прочности прямозубых цилиндрических зубчатых колес.

Усталостная прочность: Усталостная прочность высокопрочного чугуна при использовании машины для испытания пластин с регулируемой скоростью обратного изгиба будет находиться в диапазоне 30-40 тысяч фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от точного характера испытания и марки проверяемого высокопрочного чугуна.

Дополнительные испытания, недавно проведенные в лаборатории испытаний материалов Дейтонского университета, показывают относительную прочность закаленного и отпущенного высокопрочного чугуна и высокопрочного высокопрочного чугуна по сравнению со сталью 8620.Шестерня для испытаний прямозубого колеса была обработана и установлена ​​в приспособление, которое имитирует точки контакта на зубе шестерни. Шестерни были подвергнуты испытанию на растяжение-растяжение для определения максимальной нагрузки до отказа при 10 миллионах циклов (таблица 4).

Таблица 4 Результаты испытаний

показывают, что шестерни из термообработанного чугуна с шаровидным графитом имеют примерно 90 процентов усталостной прочности от науглероженных и закаленных шестерен 8620. Для сравнения, шестерни из закаленного высокопрочного чугуна имеют до 93 процентов усталостной прочности.

Заключение

Хотя пруток из ковкого чугуна не может использоваться в качестве прямой замены стального прутка во всех сферах применения, его следует рассматривать как альтернативу стали в зубчатых передачах и других применениях, где важны износостойкость, гашение вибрации и обрабатываемость. Понимание требований к физическим свойствам для конкретного применения и способность количественно оценить преимущества в стоимости за счет преобразования прутков из ковкого чугуна дает инженеру-проектировщику мощный инструмент для выбора лучшего материала для любого приложения.

Обрабатываемость высокопрочного чугуна дает возможность снизить затраты на обработку большего количества деталей в час и снизить затраты на инструмент. Превосходная износостойкость, способность гасить шум и вибрации, а также прочность, сравнимая со сталью, делают его привлекательным инженерным материалом.

Благодарности
Автор благодарит следующих: Лаборатория испытаний материалов Дейтонского университета, Отдел прикладных технологических процессов; Подразделение «Дуро-Лайф» компании Wells Manufacturing Company; и Университету Алабамы в Бирмингеме за их помощь в предоставлении информации о усталостной прочности, износостойкости и обрабатываемости, использованной в этой статье.Также выражаем благодарность General Motors Corporation и Ford Motor Company за предоставление информации о снижении шума ковкого чугуна и серого чугуна для использования в автомобильных балансирных валах.

.