Содержание углерода чугун: состав чугуна, каково содержание в нем углерода и железа, сфера использование материала

Особенности спектрального анализа чугунов

Авторы:

сотрудники компании

Особенности спектрального анализа чугунов. Полный элементный экспресс анализ чугунов, в том числе и на углерод, в процессе плавки? Да. Это возможно!

Сплавы железа с углеродом, в которых концентрация углерода превышает 2%, называются чугуном. Такие сплавы содержат как постоянные примеси, так, иногда, и легирующие элементы. К постоянным примесям относят кремний, марганец, сера, фосфор. К легирующим — никель, хром, медь, и другие.

Количественный атомно-эмиссионный анализ элементного состава чугуна производится в соответствии с ГОСТ 27611-88 (ЧУГУН Метод фото­элек­три­чес­ко­го спектрального анализа).

Настоящий стандарт распространяется на чугун и устанавливает фотоэлектрический спектральный метод определения примесных и легирующих элементов, исключая основной легирующий элемент сплава — углерод.

Определения углерода в чугунах

Для определения углерода в чугунах, нормативно-техническая документация, рекомендует использовать кулонометрический, газообъемный либо инфракрасно-абсорбционные методы.

Применение указанных методов требует использования дополнительной дорогостоящей аппаратуры, квалифицированных специалистов и времени. Это удорожает анализ и делает его неэкспрессным.

Однако, экспресс-анализ элементного состава чугуна по ходу плавки (включая углерод, как основной легирующий элемент) является важнейшей задачей в металлургии.

Углерод в чугуне может находиться в различных формах и состояниях. Это определяет структуру сплава, а значит и его свойства. Чугуны в зависимости от состояния углерода разделяются на: белые, серые, высокопрочные и ковкие. Однако в реальных производственных условиях получают чугун, включающий в себя

феррито-графитную и цементитную фазы. То есть углерод в таких чугунах может находиться в свободном (графит) и связанном (цементит) состояниях.

Скорость охлаждения (кристаллизации) отливки является основным фактором при получении чугуна с той или иной структурой. Чем ниже скорость охлаждения, тем больше углерода, при прочих равных условиях, может выделиться в свободном виде (графит).

Проба чугуна в виде грибка на столике искрового спектрометра.

Состояние углерода при спектральном анализе

Состояние углерода, с точки зрения спектрального анализа, можно разделить на две основные группы. Это связанное состояние углерода в виде цементита (Fe₃C), либо свободное состояние углерода в виде графита. В последнем состоянии графит в различных формах (шаровидный, пластинчатый, вермикулярный) располагается на границах зерна, определяя механические и другие свойства чугуна.

В эмиссионных спектрометрах серии ИСКРОЛАЙН используются генераторы низковольтной униполярной искры с продувкой штатива аргоном высокой чистоты. Генератор формирует серию коротких электрических импульсов с заданными параметрами. Эти импульсы «ударяют» в анализируемый образец и «выбивают» некоторое количество материала пробы.

Этот материал поступает в плазму, в которой он атомизируется, его атомы возбуждаются и ионизируются. Излучение, возникающее в процессе релаксации атомов и ионов, поступает в спектрограф для последующего анализа. Количество излучения (интенсивность), его спектральные характеристики и стабильность зависят от параметров электрических импульсов генератора и физико-химических свойств анализируемого материала. Генераторы, применяемые в приборах серии ИСКРОЛАЙН, стабилизируют не только напряжение и частоту, но и энергию импульса, что делает импульсы весьма стабильными.

В связи с тем, что указанные импульсы имеют очень маленькую длительность (микросекунды), площадь воздействия единичного импульса на образец чугуна сравнима с размером зерна. Поэтому импульсы попадают как в места скопления графита, которые располагаются на границе зерен, так и в середину зерна, где находится чистый феррит.

Известно, что физические свойства феррита и графита сильно различаются.

К этим свойствам относятся такие фундаментальные свойства, как температура плавления и испарения, тепло- и электропроводность, диффузионные свойства и другие. Поэтому температура плазмы, и как следствие, интенсивность спектра будет сильно отличаться. А это означает, что проводимые измерения будут некорректны.

Для того, чтобы параметры плазмы были неизменны, а измерения стабильны, требуется чтобы структура измеряемого образца чугуна была однородна. Единственно возможная однородная структура — это цементит (Fe – Fe₃C).

Чертежи 1 и 7 из приложения 1, ГОСТ 7565-81 (Нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Для градуировки спектральных установок используют Государственные Стандартные Образцы (ГСО). Порядок применения ГСО определен ГОСТ 2761-88, НДИ МС-0003-00; МУ МО 14-1-14-90 «Система стандартных образцов химического состава материалов черной металлургии», Свердловск, 1990; МУ МО 14-1-3-90 «Аттестация нестандартизованных методик количественного анализа», Свердловск, 1990.

Градуировка спектрометров для анализа чугунов

В большинстве комплектов современных Российских ГСО и импортных CRM, выпускаемых для градуировки спектрометров для анализа чугунов (ЧГ18-ЧГ23, ЧЛ1-Ч4, и др.), массовая доля углерода нормируется. Однако в дополнительных сведениях указывается, что стандартные образцы имеют структуру белого чугуна

и приводятся данные о размерах рабочей зоны. Кроме того, в примечаниях указывается, что ввиду влияния структуры на результаты анализа чугунов, необходимо обеспечить соответствие структуры эталонов и проб, т.е. полный отбел последних.

В ГОСТ 7565-81 «ЧУГУН, СТАЛЬ И СПЛАВЫ. Метод отбора проб для определения химического состава» приводится чертеж изложниц для взятия проб чугуна (Чертежи 1 и 7). В соответствии с чертежом 7, проба должна иметь размер Ø 40 мм, толщиной 4-6 мм. Материл изложницы чугун или медь. Для чертежа 1 материал изложницы — только медь, так как образец в виде конуса более массивен.

Таким образом, предлагаемые ГОСТом 7565-81 чертежи изложниц для отбора проб чугуна, предполагают высокую скорость охлаждения пробы и, как следствие, получение пробы со структурой белого чугуна.

Однако, допускается применять и другие изложницы, обеспечивающие требуемую точность результатов анализа. Наиболее удобный вид образца для анализа чугуна является образец в виде «грибка» см. рис. 1 (Открыть чертеж кокиля «Грибок» формата А4 в отдельном окне).

За «ножку» удобно держать пробу при заточке на электроточиле и она не мешает при фиксации пробы на приборе. Кроме того, при необходимости, неотбеленный (мягкий) материал ножки удобно брать для сравнительного анализа пробы другими методами.

Фотография кокилей «Грибок» для отливки проб из чугуна для спектрального анализа. (Нажмите на фото, чтобы увеличить)

Выводы

Многолетний опыт показывает, что полный элементный анализ состава чугуна методом атомно-эмиссионной спектроскопии возможен только при условии изготовления рабочей пробы со структурой белого чугуна, цементита (Fe₃C). Такие анализы легко проводить в процессе плавки при наличии кокиля в соответствии с рис. 1.

Анализ чугуна со структурой, отличной от цементита (анализ готовых изделий и изделий при входном контроле), не представляется возможным. Анализ таких образцов необходимо проводить другими альтернативными методами.

Данные выводы подтверждаются сравнительными измерениями, проведенными на «Демидовском чугунолитейном заводе» в городе Касли.

Влияние углерода и примесей на свойства чугунов — Студопедия

Чугун (тюрк.), сплав железа с углеродом (обычно более 2%) содержащий также постоянные примеси ( Si, Mn, P, S) , а иногда и легирующие элементы, затвердевает с образованием эвтектики. Чугун — важнейший первичный продукт чёрной металлургии (см. также Доменное производство), используемый для передела при производстве стали и как компонент шихты при вторичной плавке в чугунолитейном производстве. Чугун вторичной плавки — один из основных конструкционных материалов; Применяется как литейный сплав.

Широкому использованию чугуна в машиностроении способствуют его хорошие литейные и прочностные свойства (по прочности некоторые чугуны лишь немногим уступают углеродистой стали; см. Модифицированный чугун}. В современном машиностроении на долю деталей из чугуна приходится около 75% от общей массы отливок.

Углерод оказывает большое влияние на свойства чугунов. Он может находиться в чугуне в виде цементита или графита или одновременно в виде цементита и графита. Чугун, в котором практически ,весь углерод находится в виде цементита, назы­вается белым, а если в виде графита—серым чугуном.

Содержание углерода и форма выделения графита в серых чугунах также оказывают значительное влияние на их свой­ства. Поскольку графит обладает весьма малой прочностью, то в первом приближении графитовые включения в микрост­руктуре чугуна можно считать пустотами. Чем больше угле­рода в чугуне в виде графита, тем больший объем будут за­нимать пустоты и тем, следовательно, ниже механические свойства чугуна.

Кремний способствует графитизации чугуна и, следова­тельно, оказывает особенно большое влияние на его свойства. В чугунах обычно содержится 1,2…3,5% Si. Изменяя сум­марное содержание углерода и кремния в чугуне, можно при прочих равных условиях получить различную структуру и свой­ства чугуна.

Марганецпрепятствует процессу графитизации и повышает способность чугуна к сохранению углерода в форме цементита, образуя карбиды. В чугунах содержится 1 … 1,5 % Мn.

Сера является вредной примесью; она ухудшает литейные свойства (понижает жидкотекучесть) и способствует отбелива­нию чугуна. Содержание серы в чугуне для мелкого литья до­пускается не выше 0,08%, для крупного литья—не выше 0,10… 0,12 %. Вредное влияние серы на свойства чугуна в зна­чительной степени нейтрализуется марганцем, образующим хи­мическое соединение МnS, большая часть которого переходит в шлак.

Фосфор увеличивает жидкотекучесть чугуна благодаря об­разованию легкоплавкой тройной эвтектики Fе_зР—FезС—Fе₇, имеющей температуру плавления 950 °С. После затвердевания фосфитная эвтектика повышает твердость и износостойкость чугуна. Фосфор в чугунах содержится до 0,5 %.

Кроме постоянных примесей, в чугун вводят специальные добавки для придания чугунам определенных свойств. Иногда чугуны выплавляют в доменных печах из руд, содержащих хром, никель и другие легирующие компоненты. Такие чугуны называют природнолегированными. Влияние легирующих эле­ментов на свойства чугунов определяется главным образом их отношением к углероду. Графитообразующие элементы способ­ствуют получению хорошо обрабатываемых чугунов, а карбидообразующие—получению отбеленных чугунов, плохо под­дающихся обработке режущим инструментом.

Структура и свойства чугунов — Студопедия

Сплавы, содержащие > 2,14 %С (правее т. Е на диаграмме «железо-цементит», см. рис. 2.1.1), называются чугунами.

Чугуны, кристаллизующиеся в соответствии с диаграммой Fe-Ц, называются белыми (из-за светлого оттенка излома, обусловленного большим количеством цементита в структуре). Из диаграммы Fe-Ц следует, что затвердевание этих сплавов происходит при Т £ 1147 ^оС непосредственно ниже линии солидус ЕCF в результате превращения

_охл

Ж_с ® А_Е + Ц. (2.3)

Такое превращение (затвердевание жидкой фазы в смесь двух твердых при фиксированном составе фаз и постоянной температуре) называется эвтектическим1, а образующаяся смесь кристаллов – эвтектикой (греч. – «легко плавящаяся» – из диаграммы Fe-Ц видно, что чугуны имеют наименьшую температуру плавления среди железоуглеродистых сплавов).

Эвтектика в белых чугунах называется ледебуритом (по фамилии исследователя – Ледебура). В момент образования (см. (2.3)) она состоит из аустенита и цементита, но при Т£ 727 ^оС аустенит превращается в перлит (напомним, что РSК – линия эвтектоидного – перлитного превращения, см. (2.1)). Поэтому при нормальных температурах ледебурит(Л) – сложная структурная составляющая; представляет собой светлую цементитную основу с темными включениями перлитных зерен.

По структуре белые чугуны делятся на доэвтектические(2,14…4,3 %С) со структурой Л+П+Ц_II, эвтектические(4,3 %С)– Л и заэвтектические (4,3…6,67 %С) – Л+Ц_II.

Наличие легкоплавкой эвтектики (ледебурита) в белых чугунах обеспечивает их высокие литейные свойства.

Механические же свойства этих сплавов можно оценить, экстраполировав зависимости, показанные на рис. 2.1.3, на содержание углерода > 2,14 %.

Видно, что белые чугуны обладают очень высокой твердостью, но низкими значениями пластичности, ударной вязкости и прочности, что является следствием большого количества цементита в структуре (о свойствах Ц – в разделе 2.1.1). Поэтому белые чугуны как конструкционные материалы не используются.

На практике в качестве дешевых литейных конструкционных материалов широко применяются серые чугуны.

Принципиальное отличие структуры серых чугунов от белых в том, что углерод в них находится не в химически связанном состоянии (т.е. в виде Fe₃C – цементита), а в свободном – в виде включений графита[14] различной формы.

Уровень механических свойств серых чугунов зависит от двух основных структурных факторов:

1) формы (и количества) графитных включений,

2) структуры металлической основы.

По первому признаку эти сплавы делятся:

1) на собственно серые чугуны (СЧ), в которых графит имеет форму длинных заостренных пластин. Разновидностью этих чугунов являются модифицированные СЧ, в которых пластинки графита мелкие и имеют завихренную форму;

2) высокопрочные чугуны (ВЧ) с шаровидным (глобулярным) графитом;

3) ковкие чугуны (КЧ) с хлопьевидным графитом.

Структура металлической основы любого из этих чугунов может быть одного из трех видов: феррит (Ф), феррит+перлит (Ф+П) и перлит (П).

В табл. 2.1 в качестве примера приведены некоторые марки и механические свойства различных видов серых чугунов.

Таблица 2.1

Классификация, маркировка и механические свойства

различных видов серых чугунов

Очевидно, что механические свойства чугуна данного вида (т.е. с определенной формой графитных включений) определяются структурой металлической основы, т.к. от феррита к перлиту увеличивается содержание углерода, соответственно растут твердость и прочность, падают пластичность и ударная вязкость (см. рис. 2.1.3).

Свойства чугунов с данной структурой металлической основы зависят от формы графитных включений. Наихудшая форма графита в СЧ, т.к. острые концы пластин при нагружении являются очагами зарождения микротрещин. Особо низкий комплекс механических свойств получается, если пластин графита так много и они настолько длинны, что разобщают металлическую основу (матрицу) чугуна (см. табл. 2.1).

По сути любые серые чугуны представляют собой углеродистые доэвтектоидные (Ф+П), эвтектоидные (П) стали или техническое железо (Ф) (см. тему 2.1.1) с включениями графита. Очевидно, что графит уменьшает прочность и пластичность металлической основы. Поэтому чугуны имеют более низкие механические свойства по сравнению с углеродистыми сталями. Однако от сталей они отличаются более высокими литейными свойствами, низкой стоимостью, нечувствительностью к дефектам поверхности, демпфирующими и антифрикционными свойствами.

Итак в данной теме (2.1) было показано, как изменяется структура и механические свойства промышленных железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов) в зависимости от содержания углерода. Наиболее важным пунктом этой темы являются зависимости механических свойств, представленные на рис. 2.1.3, поскольку они являются основой классификации сталей по назначению.

Следует, однако, подчеркнуть, что приведенный на этом рисунке комплекс механических свойств соответствует сталям в равновесном[15] состоянии (т.е. со структурами, формирующимися по диаграмме состояния Fe-Fе₃C).

На практике все ответственные стальные изделия подвергают специальной упрочняющей термической обработке, в результате которой качественный характер зависимостей механических свойств от содержания углерода (рис. 2.1.3) сохраняется, но количественные показатели вследствие структурных превращений существенно изменяются.

Таким путем добиваются улучшения механических свойств сталей с данным содержанием углерода (т.е. различных марок; например, твердость эвтектоидной стали У8 можно повысить в » 4 раза).

Обсуждение явлений, происходящих в процессе упрочняющей термической обработки сталей, – следующая тема 2.2.

Внимание!

Раздел 2.1 — первый раздел «Опорного конспекта», посвященный конкретным промышленным сплавам – углеродистым сталям и чугунам (наиболее применяемым материалам машиностроения). Особое внимание следует обратить на зависимость структуры и механических свойств сталей от содержания углерода, а также на структурные превращения, происходящие в сталях при их медленном охлаждении от высоких температур. Важно усвоить, что окончательная структура сталей формируется в результате перлитного превращения (А Ф + Ц при t ≤ 727 ^оС), обусловленного явлением полиморфизма в этих сплавах.

В следующей теме 2.2 будет показано, как влияет ускоренное охлаждение стали из аустенитного состояния на ее структуру и механические свойства. Происходящие при таком охлаждении процессы реализуются при закалке сталей, являющейся первым этапом упрочняющей термической обработки.

Заметим также, что знание материала темы 2.1 необходимо для выполнения контрольных работ. Учитывая все это, рекомендуем помимо изучения данной темы выполнить лабораторные работы 4 и 5 (или хотя бы ознакомиться с их содержанием), а также не забыть про вопросы для самопроверки.

Вопросы для самопроверки к теме 2.1

1. Попробуйте начертить по памяти диаграмму состояния Fe-Fe₃C (без левого верхнего угла) и указать характерные критические температуры и концентрации углерода, соответствующие различным группам сплавов.

2. Охарактеризуйте фазы, присутствующие в углеродистых сталях и белых чугунах. Каковы механические свойства этих фаз?

3. Какова причина наличия двух твердых растворов углерода в железе?

4. Укажите фазы в двухфазных областях диаграммы.

5. Какое превращение формирует окончательную структуру углеродистых сталей?

6. Каковы концентрационные интервалы (по содержанию С) и структуры эвтектоидной, до – и заэвтектоидных сталей?

7. Какова основная структурная составляющая углеродистых сталей в равновесном состоянии; что она собой представляет?

8. Каково содержание углерода в эвтектическом, до — и заэвтектических белых чугунах? Каковы их структуры?

9. Нарисуйте по памяти (качественно) зависимость механических свойств железоуглеродистых сплавов от содержания углерода. Объясните ее.

10. На чем основана классификация углеродистых сталей по назначению? Приведите несколько марок сталей различного назначения, укажите содержание в них углерода.

11. Почему белые чугуны не используют в качестве конструкционных материалов?

12. От каких структурных факторов зависят механические свойства серых чугунов?

13. Назовите различные виды серых чугунов. На чем основана эта классификация? Какова маркировка этих сплавов?

14. Опишите структуру наиболее прочного (теоретически) из всех разновидностей серых чугунов.

Промежуточные тесты к теме 2.1

I. Каково максимальное (теоретически) содержание углерода в сталях (в %)?

1. 6,67.

2. 0,8.

3. 2,14.

4. 1,2.

5. 4,3.

II. Укажите все кристаллические фазы, присутствующие в железоуглеродистых сплавах:

1) перлит;

2) феррит;

3) цементит;

4) ледебурит;

5) аустенит.

III. Укажите номера всех типовых структур металлической основы различных видов серых чугунов:

1) феррит;

2) ледебурит;

3) феррит + перлит;

4) ледебурит + цементит первичный;

5) перлит.

IV. Наличием какой фазы в структуре серые чугуны отличаются от белых?

1. Аустенит.

2. Графит.

3. Цементит.

4. Перлит.

5. Феррит.

V. Какой химический элемент преобладает в сталях?

1. Углерод.

2. Хром.

3. Железо.

4. Никель.

5. Кислород.

VI. С какой из перечисленных структур чугун должен обладать наибольшей прочностью?

1. Шаровидный графит (Г) + феррит (Ф).

2. Шаровидный Г + перлит (П).

3. Пластинчатый Г + П.

4. Хлопьевидный Г +Ф + П.

5. Хлопьевидный Г + Ф.

VII. Из каких фаз формируется равновесная структура углеродистых сталей и белых чугунов при нормальных температурах?

1. Аустенит.

2. Феррит.

3. Цементит.

4. Ледебурит.

5. Перлит.

VIII. Как изменяются твердость и пластичность углеродистых сталей с увеличением содержания в них углерода?

1. Твердость и пластичность растут.

2. Твердость и пластичность падают.

3. Твердость растет, пластичность падает.

4. Твердость падает, пластичность, пластичность растет.

5. Твердость растет, пластичность не изменяется.

IX. Какова основная структурная составляющая углеродистых сталей в равновесном состоянии при комнатной температуре?

1. Феррит.

2. Цементит вторичный.

3. Перлит.

4. Аустенит.

5. Ледебурит.

X. По каким из перечисленных характеристик серые чугуны выгодно отличаются от углеродистых сталей?

1. Антифрикционные свойства.

2. Стоимость.

3. Литейные свойства.

4. Прочность.

5. Пластичность.

XI. Какой из перечисленных материалов обладает наибольшей пластичностью?

1. Эвтектоидная сталь.

2. Доэвтектоидная сталь.

3. Ковкий чугун на ферритной основе.

4. Доэвтектический белый чугун.

5. Техническое железо.

Классификация и структура чугунов по содержанию углерода. — Студопедия.Нет

Чугунами называются железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14 % углерода и согласно диаграммы железо-цементит затвердевают с образованием эвтектики. Благодаря хорошим литейным свойствам, достаточной прочности, износостойкости при относительно низкой стоимости чугуны получили широкое распространение в машиностроении. Их применяют при получении отливок сложной формы при отсутствии высоких требований к размерам деталей и их массе. Выплавляют чугун в доменных печах и получают передельные (белые), специальные (ферросплавы) и литейные (серые) чугуны. В зависимости от того, в какой форме находится углерод в сплавах, различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Присутствие элементов в различных чугунах изменяется в следующих пределах: 2,2-4,0 % углерода; 1,0-3,0 % Si; 0,2-1,5 % Мn; 0,02-0,2 % S; 0,02-0,3 % Р. Если весь углерод, входящий в состав чугуна, находится в связанном виде как химическое соединение Fe3 С, то такой чугун называется белым. Его излом светлый, с металлическим блеском, отчего и происходит название. По структуре белые чугуны подразделяются на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. Любой белый чугун содержит эвтектику – ледебурит, которая в момент образования состоит из аустенита и цементита, а при охлаждении ниже 7270С – из перлита и цементита (рис. 1). Большое количество цементита в структуре придает белым чугунам высокую твердость 4500-5500 НВ, износостойкость, хрупкость. Из-за очень низкой пластичности и плохой обрабатываемости резанием белые чугуны ограниченно применяется в машиностроении. Для получения белого чугуна необходимо быстрое охлаждение отливки при минимальном количестве кремния и присутствие отбеливающих элементов – марганца или хрома. При таких условиях зарождение кристаллов графита становится невозможным и весь углерод идет на образование цементита. Ограниченное применение имеют отбеленные чугуны – отливки, у которых сердцевина имеет структуру серого чугуна, а на поверхности имеется слой со структурой белого чугуна. Так можно изготовить валки прокатных станов, тормозные колодки, шары мельниц для размола горных пород, лемех плугов и др. детали, на поверхности которых требуется высокая износостойкость. Придать обрабатываемость белым чугунам можно только после того, как цементит распадается на графит и феррит. Графит обеспечивает пониженную твердость, хорошую обрабатываемость резанием, высокие антифрикционные свойства вследствие низкого коэффициента трения. Но включения графита снижают прочность и пластичность сплава. Серые, высокопрочные и ковкие чугуны различаются условиями образования графитных включений.

Серыми называются чугуны с пластинчатой формой графита. Его излом темно-серый, без блеска, отчего и происходит название. Серый чугун-сплав сложного состава, содержащий основные элементы: Fe, C, Si и постоянные примеси: Mn, P, S. Содержание этих элементов находится в следующих пределах: 2,2-3,7 % углерода; 1,0-3,0 % Si; 0,2-1,1 % Мn; 0,02-0,15 % S; 0,02-0,3 % Р. Углерод оказывает влияние на качество чугуна. Чем выше концентрация углерода, тем больше выделений графита и ниже механические свойства чугуна, но пониженное содержание углерода приводит к ухудшению литейных свойств. Поэтому для толстостенных отливок применяют чугун с более низким содержанием углерода, а для тонкостенных – с более высоким. Максимальное содержание углерода в серых чугунах ограничивается доэвтектической концентрацией. Кремний обладает сильным графитизирующим действием – способствует выделению графита при кристаллизации чугуна и разложению выделяющегося цементита. Марганец затрудняет графитизацию чугуна, но улучшает механические свойства. Сера – это вредная примесь. Она ухудшает механические и литейные свойства чугуна, понижает жидкотекучесть, увеличивает усадку и повышает склонность к образованию трещин. Фосфор в небольшом количестве (до 0,3 %) растворяется в феррите. При большем содержании он образует вместе с железом и углеродом фосфидную эвтектику, которая плавится при температуре 950 0С, что увеличивает жидкотекучесть чугуна, но при этом повышается твердость и хрупкость. Так в чугунах для художественного литья используется чугун с 1 % фосфора. На структуру и свойства чугуна сильно влияют технологические факторы, особенно скорость охлаждения, которая зависит от толщины стенки отливки. Чем больше толщина стенки, тем медленнее охлаждается отливка и полнее проходит процесс графитизации. С увеличением скорости охлаждения создаются условия для первичной кристаллизации: из жидкой фазы выделяется цементит, а графит образуется вследствие его распада при дальнейшем охлаждении. Иногда ледебурит не разлагается, а остается в структуре чугуна. Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической основы, но главным образом, от количества, формы и размеров графитовых включений. Графит играет роль надрезов в металлической основе чугуна. Поэтому независимо от структуры основы относительное удлинение при растяжении серого чугуна не превышает 0,5 %. Чем меньше и разобщеннее графитные включения, тем меньше их отрицательное влияние на прочность. Сопротивление разрыву, твердость и износостойкость чугунов растут с увеличением количества перлита в структуре. Значительно слабее влияние графита при изгибе и особенно при сжатии. Прочность при сжатии и твердость определяются в основном структурой металлической основы чугунов. Они близки к свойствам стали с той же структурой и составом, что и металлическая основа чугуна. Серый чугун обладает способностью гасить механические колебания, не чувствителен к надрезам, хорошо обрабатывается резанием. Из него изготавливают детали разного назначения – от нескольких граммов (поршневые кольца двигателей) до отливок в десятки тонн (станины станков). Выбор марки чугуна для конкретных условий работы определяется совокупностью технологических и механических свойств. Детали из серого чугуна изготавливают литьем с последующей обработкой резанием. Маркировка серых чугунов определяется ГОСТ 1412-85 и состоит из букв СЧ и числа, показывающего значение предела прочности при растяжении в кгс/мм2, например, СЧ30. Ферритные чугуны СЧ10, СЧ15 предназначены для слабо- и средненагруженных деталей: крышки, фланцы, корпуса редукторов, тормозные барабаны и т.д. Феррито-перлитные серые чугуны СЧ20, СЧ25 применяют для деталей, работающих при повышенных нагрузках: блоки цилиндров, барабаны сцепления, зубчатые колеса, станины станков и т.д. (рис. 2). Перлитные серые модифицированные чугуны СЧ30, СЧ35 имеют более высокие механические свойства из-за мелких графитных включений. Измельчение графита достигается путем модифицирования жидкого чугуна ферросилицием или силикокальцием в количестве 0,5 % от массы чугуна. Модифицированные чугуны обладают более высокими свойствами и хорошей герметичностью. Их применяют для корпусов насосов, компрессоров, гидроприводов, тормозной пневматики и др. Для деталей, работающих при повышенных температурах, применяют легированные серые чугуны: жаростойкие – дополнительно содержат хром и алюминий, жаропрочные – хром, никель и молибден. Отливки из серого чугуна подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров. Такой нагрев составляет ~560 0С.

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Их получают путем модифицирования – в жидкий чугун добавляют магний в количестве 0,02-0,08 %. Магний вводится в ковш перед заливкой в формы не в чистом виде, а в виде лигатуры – сплава магния с никелем. Магний является поверхностно-активным элементом: в расплаве атомы магния образуют препятствия на поверхности растущего кристалла графита, увеличивая его поверхностную энергию. Поэтому становится энергетически выгодным образование кристалла с наименьшим отношением поверхности к объему, т.е. шару. По химическому составу высокопрочные чугуны не отличаются от серых, но шаровидный графит является менее сильным концентратором напряжений, чем пластинчатый, поэтому прочность и пластичность этих чугунов выше, чем серых. В соответствии с ГОСТ 7293-85 марка высокопрочного чугуна состоит из букв ВЧ и числа, показывающего значение предела прочности при растяжении в кгс/мм2, например, ВЧ50. По структуре металлической основы высокопрочные чугуны могут быть ферритными или перлитными. Ферритный чугун состоит в основном из феррита и шаровидного графита; допускается до 2 % перлита. Структура перлитного чугуна состоит из сорбитообразного или пластинчатого перлита и шаровидного графита, допускается до 20 % феррита

Высокопрочные чугуны способны заменять сталь во многих изделиях и конструкциях. Они могут работать при высоких циклических нагрузках и в условиях износа. Из них изготавливают оборудование прокатных станов, кузнечно-прессовое оборудование, корпуса паровых турбин, коленчатые валы в тракторо- и автомобилестроении, поршни двигателей и др. В некоторых случаях для улучшения механических свойств чугунов применяют термическую обработку: закалку и отпуск — для повышения прочности и отжиг – для увеличения пластичности. Ковкими называются чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают отжигом белых доэвтектических чугунов. Графит в ковких чугунах формируется при термической обработке и в такой форме он меньше снижает механические свойства металлической основы. Отливки из белых чугунов должны быть тонкостенными, толщиной не более 50 мм, иначе в сердцевине при кристаллизации выделяется пластинчатый графит и чугун становится непригодным для отжига. По этой причине в ковких чугунах находится пониженное содержание углерода и кремния: 2,4-2,9 % углерода; 1,0-1,6 % Si; 0,2-1,0 % Мn; до 0,2 % S; до 0,18 % Р.

 

Рис. 4. Схема режима отжига белого чугуна с получением ферритного (1) и перлитного (2) ковкого чугуна

Отжиг на ферритный чугун проводится по режиму 1 (рис. 4), что обеспечивает графитизацию в две стадии. Первая стадия графитизации при температуре 950 0С состоит в распаде цементита, находящегося в ледебурите. Это приводит к образованию структуры аустенита и включений углерода отжига. Вторая стадия графитизации протекает при медленном охлаждении в эвтектоидном интервале температур от 720-740 0С. В процессе этой выдержки распадается цементит перлита. В результате такого отжига продолжительностью 60-80 часов формируется структура, состоящая из феррита и углерода отжига (рис. 5). Перлитный ковкий чугун получают по режиму 2 (рис. 4). Продолжительность графитизации при температуре 1000 0С увеличивается, после чего отливки непрерывно охлаждают до комнатной температуры. Графитизации цементита, входящего в состав перлита, не происходит, поэтому чугун приобретает структуру перлита с включениями углерода отжига.

В отличие от пластинчатого графита в сером чугуне хлопьевидные включения меньше снижают механические свойства металлической основы, что делает ковкий чугун прочнее серого, хотя уступает высокопрочному чугуну. Название «ковкий» условное, деформировать ковкие чугуны нельзя. В обозначении ковкого чугуна первая цифра показывает значение предела прочности при растяжении в кгс/мм2, вторая – относительное удлинение в %, например, КЧ45-7. Ковкие чугуны широко применяются в сельскохозяйственном, автомобильном, текстильном машиностроении. Из них изготавливаю детали высокой прочности, работающих в условиях износа при ударных и знакопеременных нагрузках. Хорошие литейные свойства исходного белого чугуна позволяют получать отливки сложной формы и малой толщины. Это крышки картеров, редукторов, ступицы, муфты, втулки, звенья и ролики цепей конвейера. Недостатком ковких чугунов является их более высокая стоимость из-за продолжительного отжига.

Влияние элементов на свойства чугуна

Микроструктура чугунов (табл. 1) зависит от скорости охлаждения металла: при быстром охлаждении будет белый чугун (углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита и ледебурита), а при медленном охлаждении будет серый чугун (углерод находится в виде графита). Табл. 1. Марки и механические свойства чугуна разлиных типов.   Группа Марка чугуна σВ, МПа НВ δ серые СЧ10 100 120…150 СЧ15 150 130…241 … … … СЧ35 350 179…290 Высокопрочные ВЧ35 350 140…170 22 ВЧ40 400 140…202 15 … … … … ВЧ100 1000 270…360 2 Ковкие КЧ30-6 300 163 6 КЧ33-8 330 163 8 КЧ37-12 370 163 12 … … … … КЧ63-2 630 269 2 Кремний Si способствует графитизации чугуна, и улучшает его литейные свойства. В серых чугунах содержится 0,8 …4,5 % Si. Марганец Mn способствует отбеливанию чугуна, но содержание Mn до 1,2% полезно, т.к. увеличиваются твердость и прочность чугуна. Фосфор Р повышает жидкотекучесть чугуна, поэтому допустимо его содержание до 0,4%, но в ответственных чугунных отливках содержится фосфора менее 0,15%, т.к. с ростом содержания его увеличивается хрупкость чугуна. Сера S затрудняет графитизацию, увеличивает хрупкость и ухудшает жидкотекучесть чугуна, поэтому серы в чугунах должно быть не более 0,1%. Серые чугуны делятся на модифицированные, высокопрочные и ковкие (табл. 2). В серых чугунах графит имеет пластинчатую форму, в высокопрочных — шаровидную, а в ковких — хлопьевидную.П римеры обозначения чугунов: Формирование структуры чугуна происходит при затвердевании отливки. Основными факторами, влияющими на структурообразование чугуна, являются его химический состав (см. табл. ниже) и скорость охлаждения отливки в форме. Табл. 2 — Влияние химических элементов на свойства чугуна Серый чугун Высокопрочный чугун Ковкий чугун Углерод Повышенное содержание углерода приводит к уменьшению прочности, твердости и увеличению пластичности; углерод улучшает литейные свойства чугуна Увеличенное содержание углерода улучшает литейные свойства чугуна Углерод — основной регулятор механических свойств ковкого чугуна; чугун обладает низкой жидкотекучестью и требует высокого перегрева Кремний Кремний (с учетом содержания углерода) способствует выделению графита и снижает твердость, а также уменьшает усадку; повышенное содержание кремния снижает пластичность и несколько увеличивает твердость С повышением содержания кремния возрастает предел прочности при растяжении, при дальнейшем увеличении содержания — уменьшаются предел прочности при растяжении и относительное удлинение Для ферритного ковкового чугуна суммарное содержание кремния и углерода должно быть 3,7-4,1%. Содержание кремния зависит от количества углерода и толщины стенки. При содержании кремния до 1,5% механические свойства сплава повышаются Марганец Марганец тормозит выделение графита, способствует размельчению перлита и отбеливанию чугуна; взаимодействуя с серой, нейтрализует ее вредное действие. Механические свойства чугуна повышаются при содержании марганца до 0,7-1,3 %, а при дальнейшем увеличении — снижаются. Марганец увеличивает усадку сплава С повышением содержания марганца уменьшается доля феррита и увеличивается количество перлита; при этом повышается предел прочности при растяжении и уменьшается относительное удлинение. Для повышения износостойкости содержание марганца увеличивают до 1,0- 1,3% Марганец увеличивает количество связанного углерода, повышает прочность феррита. При повышении содержания марганца до 0,8-1,4% увеличивается количество перлита, прочность сплава повышается, но резко падает пластичность и ударная вязкость. В ферритном чугуне содержание марганца не должно превышать 0,6%, в перлитном — 1,0% Магний — Для образования графита шаровидной формы содержание магния должно быть не ниже 0,03%, а церия не ниже 0,02% (остаточное содержание). При более низком содержании не весь графит получает шаровидную форму; часть его содержится в виде пластинок, что снижает механические свойства сплава. При повышенном содержании магния (и церия) в структуре сплава образуется цементит и, следовательно, снижаются механические свойства. Оптимальное содержание остаточного магния — 0,04-0,08% — Сера Сера снижает прочность и пластичность, но несколько повышает износостойкость сплава, считается вредной примесью, придает чугуну красноломкость (образование трещин при высоких температурах), препятствует выделению графита Чем выше содержание серы в исходном чугуне, тем труднее получить полностью шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойства Содержание серы в ферритном ковком чугуне, модифицированном алюминием, может быть повышено до 0,2 %; при этом механические свойства возрастают за счет улучшения формы графита. Определяющее влияние на механические свойства чугуна оказывает отношение содержания марганца и серы, которое должно быть в пределах 0,8-3,0 Фосфор Фосфор на процесс графитизации углерода влияет слабо, но повышает жидкотекучесть сплава, придает чугуну хладноломкость, т. е. хрупкость Фосфор оказывает существенное влияние на структуру и механические свойства. Чтобы получить чугун с высокой пластичностью, содержание фосфора не должно превышать 0,08%. Для получения чугуна с невысокой пластичностью содержание фосфора увеличивают до 0,12-0,15% Фосфор оказывает такое же, как для серого чугуна влияние на структуру и механические свойства сплава Никель Никель — легирующий элемент, благоприятно влияет на выравнивание механических свойств в отливках с различной толщиной стенок, повышает твердость на 10 НВ. С увеличением содержания никеля возрастает коррозионная стойкость и улучшается обрабатываемость сплава Никель влияет на тепло- и электропроводность, а также на коррозионную стойкость и жаростойкость сплава. С увеличением содержания никеля эти свойства повышаются Никель способствует графитизации углерода и увеличивает количество перлита в металлической основе сплава Хром Хром — карбидообразующий элемент. С увеличением хрома растет прочность и твердость отливок, замедляется процесс графитизации углерода С увеличением содержания хрома в определенных пределах повышается жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость сплава Хром замедляет процесс графитизации углерода. Содержание хрома в сплаве не превышает 0,06-0,08%; повышение содержания до 0,1 -0,12% приводит к образованию в структуре сплава стойких карбидов Молибден Молибден — легирующий элемент; замедляет процесс графитизации углерода и способствует карбидообразованию. С увеличением содержания молибдена повышается твердость без ухудшения обрабатываемости и возрастает сопротивление износу — Молибден способствует измельчению перлита и графитовых включений, увеличивает предел прочности на 3-7 кгс/мм2 при содержании молибдена 0,5%; замедляет процесс графитизации углерода Медь Медь способствует графитизации углерода, увеличивает жидкотекучесть, повышает прочность и твердость сплава При содержании в сплаве 1 % меди прочность при растяжении повышается до 40%, а текучесть — до 50 % и соответственно при 2% меди — до 65% и до 70%. Содержание меди более 2% препятствует образованию в структуре сплава шаровидного графита Медь способствует графитизации углерода и увеличивает содержание в сплаве перлита Небольшие количества множества элементов могут попасть в состав литейного чугуна и оказывать заметное воздействие на структуру и свойства отливок. Добавки некоторых из этих элементов производят специально, в то время как другие представляют собой примеси, привнесенные в металл из шихты. Некоторые из этих элементов оказывают положительное воздействие, особенно в сером чугуне, в то время как другие оказывают отрицательное воздействие и попадания их с расплав следует избегать. В таблице перечислены обычные источники этих элементов, часто встречающиеся уровни их содержания и основное воздействие на чугун. Результаты применения некоторых элементов в качестве основных легирующих (например, хром), в таблице не указаны. Элемент Обычный источник Обычное содержание (%) Воздействие на литейный чугун Алюминий Al Стальной лом, раскисленный Al, модификаторы, ферросплавы, добавки алюминия До 0,03 Способствует образованию водородных газовых пор в тонких сечениях при содержании Al выше 0,005%. Нейтрализует азот. Способствует образованию дросса. При Al свыше 0,08% оказывает отрицательное воздействие на форму шаровидных включений графита. Может быть нейтрализован церием. Сильный стабилизатор графита. Сурьма Sb Стальной лом, эмалированный лом, корпуса подшипников, добавки сурьмы До 0,02 Сильный стабилизатор перлита и карбидов. Препятствует образованию шаровидного графита в отсутствие РЗМ. Мышьяк As Чугун, стальной лом До 0,05 Сильный стабилизатор перлита и карбидов. Улучшает форму шаровидного графита. Барий Ba Модификаторы с барием До 0,003 Усиливает образование центров графитизации графита и увеличивает продолжительность действия модификатора. Снижает тенденцию к отбелу и способствует образованию графита. Висмут Bi Специальные добавки, покрытие литейной формы, содержащее висмут Свыше 0,01 Способствует образованию отбела и нежелательных форм графита. Увеличивает число включений шаровидного графита в ВЧ, содержащем РЗМ (церий). Чрезмерное число шаровидных включений графита может спровоцировать усадку. Бор B Эмалированный лом, специальные добавки (например, FeB). До 0,01 Свыше 0.001 % способствует образованию карбидов особенно в ВЧ. 0,002 % B улучшает способность к отжигу ковкого чугуна. Кальций Ca Ферросплавы, модификаторы До 0,01 Улучшает степень шаровидности включений графита. Снижает тенденцию к отбелу и способствует образованию графита. Церий Ce Большинство магниевых сплавов, мишметалл или другие источники РЗМ До 0,02 Как правило, не используется в сером чугуне. Подавляет отрицательное воздействие нежелательных элементов в ВЧ. Улучшает степень шаровидности графита. Стабилизатор карбидов из-за сегрегации. Хром Cr Легированная хромом сталь, некоторые чугуны, феррохром До 0,3 Способствует образованию отбела и перлита. Повышает прочность. Образует скопления карбидов в ВЧ при содержании выше 0,05 %. Кобальт Co Инструментальная сталь До 0,02 Не оказывает существенного воздействия на чугун. Медь Cu Медная проволока, сплавы на основе меди, стальной лом, специальные добавки меди. До 0,5 Способствует образованию перлита. Повышает прочность. Ослабляет процесс ферритизации в ВЧ. Отсутствие вредного воздействия. Водород H Сырые огнеупоры, материалы литейных форм и влажные добавки. — Образует подповерхностные газовые поры. В незначительной степени способствует образованию отбела. Способствует отбелу при недостатке марганца для нейтрализации серы. Способствует образованию крупных включений графита. Свинец Pb Старые краски, некоторые виды эмалей, автоматная сталь, припой, отложения на бензиновом двигателе. До 0,005 Способствует образованию нежелательных структур графита в сером чугуне и существенно снижает прочность при содержании > 0,004 %. Способствует образованию перлита и карбидов. Вызывает образование дегенеративных форм шаровидных включений графита. Отрицательное воздействие на графит в ВЧ нейтрализуется РЗМ (церием). Магний Mg Добавки магний содержащих модификаторов. 0,03 — 0,08 Способствует образованию шаровидных включений графита и стабилизирует карбиды в ВЧ. Не используется в серых чугунах. Марганец Mn Большинство чугунов, стальной лом, добавки кускового или брикетированного ферромарганца. 0,2 — 1,0 Нейтрализует серу, образуя MnS. Способствует образованию перлита. Образует скопления карбида в ВЧ. При высоком содержании способствует образованию газовых пор в сочетании с высоким содержанием серы. Молибден Mo Рафинированный чугун, легированная сталь, добавки ферромолибдена До 0,1 Способствует образованию перлита. Повышает прочность. Может способствовать формированию усадки и образованию карбидов. Никель Ni Никелированный лист, стальной лом, специальные чугуны. Сплав Ni/Mg До 0,5 В небольших количествах слабое воздействие на расплав. Графитизирующий эффект в больших количествах. Азот N Кокс, науглероживатели, связующие, стальной лом, добавки азотированного ферромарганца. До 0,015 Способствует формированию компактных структур графита. Способствует образованию перлита. Повышает прочность. Высокое содержание приводит к образованию трещин в толстых сечениях. Может быть нейтрализован Al, Ti и Zr. Оказывает незначительное влияние на ВЧ. Фосфор P Фосфористый чугун и лом, добавки FeP. До 0,1 Повышает углеродный эквивалент. Повышает жидкотекучесть. Формирует фосфидную эвтектику. Оказывает отрицательное воздействие на ВЧ при содержании > 0,05 %. При содержании > 0,04 % вызывает образование пригара. Кремний Si Сплавы ферросилиция, стальной лом, чугун. 0,8-4,0 Способствует графитизации, снижает отбел, стабилизирует феррит, повышает литейные свойства. Сера S Кокс, науглероживатели, чугун, чугунный лом, добавки сульфида железа. До 0,15 (серый чугун) Оказывает сильное отрицательное воздействие на структуры и свойства, если не сбалансирована марганцем. Повышает чувствительность СЧ к модифицированию. Может требовать увеличения навесок Mg в ВЧ. Содержание серы в ВЧ не должно превышать 0,03 %. Стронций Sr Стронций содержащие модификаторы До 0,003 Способствуют формированию графита в СЧ и ВЧ. В значительной степени снижает отбел в сером чугуне. Теллур Te Автоматная медь, покрытия литейной формы, остатки от проб при термическом анализе. До 0,003 Сильный стабилизатор карбидов. Вызывает образование многих нежелательных форм графита. Влияние Те выражено при содержании с 0,0003 %. Влияние уменьшается в сочетании Те с Mg и Ce в ВЧ Олово Sn Припой, жестяной лом, бронзовые компоненты, добавки олова. До 0,15 В значительной степени способствует образованию перлита. Повышает прочность. Охрупчивает ВЧ при содержании > 0,08%. Не отмечено других вредных проявлений. Титан Ti Некоторые чугуны, некоторые краски и эмали, возврат ЧВГ, добавки титана и ферротитана. До 0,10 Нейтрализует азот в сером чугуне. Вызывает формирование водородной пористости в присутствии алюминия. Вызывает образование переохлажденного графита в сером чугуне. Подавляет формирование шаровидных включений графита при производстве ЧВГ. Вольфрам W Быстрорежущая инструментальная сталь До 0,05 Редко присутствует в существенных объемах. Средний по силе стабилизатор перлита. Ванадий V Лом, инструментальной стали, некоторые чугуны, добавки феррованадия. До 0,10 Вызывает образование отбела. Измельчает включения пластинчатого графит. Существенно повышает прочность.

Предлагаем услуги по оптимизации геометрии разливочной оснастки с целью обеспечения повышения коэффициента использования металла и снижения осевой пористости слитков подробнее

Вопрос 15. Классификация чугунов по структуре и виду нахождения углерода.

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Они содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве. В зависимости от состояния углерода в чугуне, различают:

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

1) серые — пластинчатая или червеобразная форма графита;

2) высокопрочные — шаровидный графит;

3) ковкие — хлопьевидный графит. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами,

соответствующими минимальному значению временного сопротивления δ_в при растяжении в МПа^-10. Серый чугун обозначают буквами «СЧ» (ГОСТ 1412-85), высокопрочный — «ВЧ» (ГОСТ 7293-85), ковкий — «КЧ» (ГОСТ 1215-85).

СЧ10 — серый чугун с пределомпрочности при растяжении 100 МПа;

ВЧ70 — высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа;

КЧ35 — ковкий чугун с δ_в растяжением примерно 350 МПа.

Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ — антифрикционный чугун:

С — серый, В — высокопрочный, К — ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.

Вопрос 16. Легированные стали. Легирующие элементы. Маркировка л/с.

Легированные стали широко применяют в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, в автомобильной промышленности, тяжелом и транспортном машиностроении в меньшей степени в станкостроении, инструментальной и других видах промышленности. Это стали применяют для тяжело нагруженных металлоконструкций.

Стали, в которых суммарное количество содержание легирующих элементов не превышает 2.5%, относятся к низколегированным, содержащие 2.5-10% — к легированным, и более 10% к высоколегированным (содержание железа более 45%).

Наиболее широкое применение в строительстве получили низколегированные стали, а в машиностроении — легированные стали.

Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двухзначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4А содержит 0.12% С, 2% Cr, 4% Ni и относится к высококачественным, на что указывает в конце марки буква ІАІ.

Строительные низколегированные стали

Низко легированными называют стали, содержащие не более 0.22% С и сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов: до 1.8% Mn, до 1,2% Si, до 0,8% Cr и другие.

К этим сталям относятся стали 09Г2, 09ГС, 17ГС, 10Г2С1, 14Г2, 15ХСНД, 10ХНДП и многие другие. Стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном без дополнительной термической обработки. Низколегированные низкоуглеродистые стали хорошо свариваются.

Для изготовления труб большого диаметра применяют сталь 17ГС (s0.2=360МПа, sв=520МПа).

Для изготовления деталей, упрочняемых цементацией, применяют низкоуглеродистые (0.15-0.25% С) стали. Содержание легирующих элементов в сталях не должно быть слишком высоким, но должно обеспечить требуемую прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины.

Хромистые стали 15Х, 20Х предназначены для изготовления небольших изделий простой формы, цементируемых на глубину 1.0-1.5мм. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми обладают более высокими прочностными свойствами при некоторой меньшей пластичности в сердцевине и лучшей прочности в цементируемом слое.

Материалы заготовки

Сталь ISO P

• Коды MC для сталей
• Нелегированная сталь — P 1.1-1.5
• Низколегированная сталь — P 2.1-2.6
• Высоколегированная сталь — P 3.0-3.2

Что такое сталь ISO P?

• Сталь — самая большая группа обрабатываемых материалов в зоне резания металла
• Сталь может быть незакаленной или закаленной и отпущенной с общей твердостью до 400 HB. Сталь с твердостью выше ок. 48 HRC и до 62–65 HRC относятся к ISO H
• Сталь — это сплав, в котором железо является основным компонентом (на основе Fe)
• Нелегированные стали имеют содержание углерода ниже 0.8% и состоят исключительно из железа (Fe), без других легирующих элементов
• Легированные стали имеют содержание углерода ниже 1,7% и содержат такие легирующие элементы, как Ni, Cr, Mo, V и W
• Низколегированные стали содержат менее 5% легирующих элементов
• Высоколегированные стали содержат более 5% легирующих элементов

Обрабатываемость в целом

• Обрабатываемость стали различается в зависимости от легирующих элементов, термообработки и технологического процесса (ковка, прокат, литье и др.)
• В целом отвод стружки относительно прост и плавен
• Из низкоуглеродистой стали образуется более длинная, липкая стружка, требующая острых режущих кромок
• Удельное усилие резания k _c1 : 1,400–3100 Н / мм²
• Силы резания и, следовательно, мощность, необходимая для их обработки, остаются в ограниченном диапазоне

Легирующие элементы

C влияет на твердость (более высокое содержание увеличивает абразивный износ).Низкое содержание углерода, <0,2%, увеличивает адгезионный износ, что приводит к образованию наростов на кромке и плохому стружкодроблению.

Cr, Mo, W, V, Ti, Nb (карбидообразователи) увеличивают абразивный износ.

O имеет большое влияние на обрабатываемость; образует неметаллические, оксидные и абразивные включения.

Al, Ti, V, Nb используются для мелкозернистой обработки стали. Они делают сталь более прочной и трудной для обработки.

P, C, N в феррите снижает пластичность, что увеличивает адгезионный износ.

Положительный эффект

Pb в стали для свободной обработки (с низкой температурой плавления) снижает трение между стружкой и пластиной, снижает износ и улучшает стружколом.

Ca, Mn (+ S) образуют мягкие смазывающие сульфиды. Высокое содержание S улучшает обрабатываемость и стружкодробление.

Сера (S) положительно влияет на обрабатываемость. Небольшие различия, например, между 0,001% и 0,003%, могут существенно повлиять на обрабатываемость.Этот эффект используется при свободной обработке сталей. Типичное содержание серы составляет около 0,25%. Сера образует мягкие включения сульфида марганца (MnS), которые образуют смазочный слой между стружкой и режущей кромкой. MnS также улучшает ломкость стружки. Свинец (Pb) имеет аналогичный эффект и часто используется в сочетании с S в сталях без механической обработки при содержании около 0,25%.

Как положительные, так и отрицательные

Si, Al, Ca образуют оксидные включения, увеличивающие износ.Включения в стали оказывают важное влияние на обрабатываемость, хотя они составляют очень небольшой процент от общего состава. Это влияние может быть как отрицательным, так и положительным. Например, алюминий (Al) используется для раскисления расплава железа. Однако алюминий образует твердый абразивный оксид алюминия (Al2O3), который оказывает отрицательное влияние на обрабатываемость (по сравнению с покрытием из оксида алюминия на вставке). Однако этому негативному эффекту можно противодействовать, добавив кальций (Ca), который образует мягкую оболочку вокруг абразивных частиц.

• Литая сталь имеет шероховатую структуру поверхности, которая может включать песок и шлак, и предъявляет высокие требования к ударной вязкости режущей кромки.
• Стальной прокат имеет довольно большой размер зерна, что делает структуру неровной.
• Кованая сталь имеет меньший размер зерна и более однородную структуру, что создает меньше проблем при резке

Коды MC для сталей

С точки зрения обрабатываемости , подразделяются на нелегированные, низколегированные, высоколегированные и спеченные стали.

P C.HT 901

Код MC

Группа материалов

Подгруппа материалов

Производственный процесс

Термическая обработка

nom

Удельная сила резания , k c1 (Н / мм 2 )

m c

P1.1.Z.AN

1

нелегированный Mn <1,65

1

<= 0.25% C

Z

ковка / прокат / холоднотянутый

AN

отожженный

125 HB

1,500

0,25

P1.1.Z. HT

1

1

Z

HT

закаленное + отпущенное

190 HB

1,770

0,25

P1.2.Z.AN

1

2

> 0,25 … <= 0,55% C

Z

ковка / прокат / холоднотянутый

AN

отожженный

190 HB

1,700

0.25

P1.2.Z.HT

1

2

Z

HT

закаленный + отпущенный

210 HB

1,820

0,25

P1.3.Z.AN

1

3

высокоуглеродистый,> 0,55% C

Z

кованый / прокатный / холоднотянутый

AN

отожженный

190 HB

1,750

0,25

P1.3.Z.HT

1

3

Z

HT

закаленное + отпущенное

300 HB

2,000

0.25

P1.4.Z.AN

1

4

Автоматическая сталь

Z

ковка / прокат / холоднотянутый

AN

отожженный

220 HB

1,180

0,25

P1.5.C.HT

1

5

полностью с содержанием углерода (литье)

C

литье

HT

без обработки

150 HB

1,400

0.25

P1.5.C.AN

1

5

C

AN

закаленный + отпущенный

300 HB

2,880

0,25

P2.1.Z.AN

2

низколегированный (легирующие элементы <= 5%)

1

<= 0,25% C

Z

кованый / прокатный / холоднотянутый

AN

отожженный

175 HB

1,700

0,25

P2.2.Z.AN

2

2

> 0,25 … <= 0,55% C

Z

AN

240 HB

1,950

0,25

P2.3.Z.AN

2

3

высокоуглеродистый,> 0,55% C

Z

AN

260 HB

2,020

0,25

P2.4. Z.AN

2

4

Автоматическая сталь

Z

AN

225 HB

P2.5.Z.HT

2

5

весь углерод (твердый и отпущенный)

Z

кованый / прокатный / холоднотянутый

HT

закаленный + отпущенный

330 HB

2,000

0,25

P2.6.Z.UT

2

6

с полным содержанием углерода (литой)

C

литой

UT

необработанный

200 HB

1,600

0,25

P2.6.Z.HT

2

6

C

HT

закаленный + отпущенный

380 HB

3200

0,25

P3.0.Z.AN

3

3

высоколегированный (легирующие элементы> 5%)

0

основная группа

Z

ковка / прокат / холоднотянутый

AN

отожженный

200 HB

1,950

0,25

8 P3.0.Z.HT

3

0

Z

HT

закаленный + отпущенный

380 HB

3,100

0.25

P3.0.C.UT

3

0

C

литой

UT

необработанный

200 HB

1,950

0,25

3

0

C

HT

закаленный + отпущенный

340 HB

3,040

0,25

P3.1.Z.AN

1

HSS

Z

ковка / прокат / холоднотянутый

AN

отожженный

250 HB

2,360

0.25

P3.2.C.AQ

3

2

Марганцовистая сталь

C

литая

AQ

отожженная / закаленная или отожженная

30020 3 HB

P4.0.S.NS

4

спеченная сталь

0

основная группа

S

спеченная

NS

не указывается

150 HB

904 900 Сталь нелегированная — П 1.1-1,5 Определение В нелегированных сталях содержание углерода обычно составляет всего 0,8%, в то время как легированные стали содержат дополнительные легирующие элементы. Твердость от 90 до 350 НВ. Более высокое содержание углерода (> 0,2%) способствует упрочнению материала. Общие компоненты В основном используются в конструкционной стали, конструкционной стали, изделиях глубокой вытяжки и штамповки, стали для сосудов высокого давления и различные литые стали. Общие области применения включают оси, валы, трубы, поковки и сварные конструкции (C <0.25%). Обрабатываемость Трудности со стружкодроблением и склонность к смазыванию (наросты на кромке) требуют особого внимания при работе с низкоуглеродистыми сталями (<0,25%). Высокая скорость резания, острые кромки и / или геометрия, положительная передняя поверхность и сплавы с тонким покрытием уменьшают тенденцию к смазыванию. При токарной обработке рекомендуется, чтобы глубина резания оставалась близкой к радиусу вершины или превышала ее, чтобы улучшить стружколом. В целом, закаленная сталь очень хорошо обрабатывается.Однако они имеют тенденцию вызывать относительно большой износ по задней поверхности режущих кромок. Низколегированная сталь — P 2.1–2.6 Определение Низколегированные стали являются наиболее распространенными в настоящее время материалами для резки металлов. В группу входят как мягкие, так и твердые материалы (до 50 HRC). Общие компоненты Сосуды под давлением из стали, легированной молибденом и хромом, используются для более высоких температур. Общие области применения включают оси, валы, конструкционные стали, трубы и поковки.Примерами компонентов для автомобильной промышленности являются шатуны, распредвалы, шрусы, ступицы колес и рулевые шестерни. Обрабатываемость Обрабатываемость низколегированных сталей зависит от состава сплава и термической обработки (твердости). Для всех материалов в группе наиболее распространенными механизмами износа являются кратерный износ и износ по задней поверхности. Закаленные материалы выделяют больше тепла в зоне резания, что может привести к пластической деформации режущей кромки. Сталь высоколегированная — П 3.0-3,2 Определение К высоколегированным сталям относятся углеродистые стали с общим содержанием легирующих элементов более 5%. В эту группу входят как мягкие, так и твердые материалы (до 50 HRC). Общие компоненты Типичные области применения этих сталей включают детали станков, штампы, гидравлические компоненты, цилиндры и режущие инструменты (HSS). Обрабатываемость В целом обрабатываемость снижается при повышении содержания сплава и повышении твердости. Например, при содержании легирующих элементов 12–15% и твердости до 450 HB режущая кромка должна иметь хорошую термостойкость, чтобы выдерживать пластическую деформацию. Нержавеющая сталь ISO M Коды MC для нержавеющей стали Ферритная и мартенситная нержавеющая сталь — P5.0-5.1 Аустенитная и супераустенитная нержавеющая сталь — M1.0-2.0 Дуплексная нержавеющая сталь — M 3.41-3.42 Что такое нержавеющая сталь ISO M? Сплав с железом (Fe) в качестве основного компонента Имеет содержание хрома более 12% Обычно имеет низкое содержание углерода (C ≤ 0.05%) Различные добавки никеля (Ni), хрома (Cr), молибдена (Mo), ниобия (Nb) и титана (Ti) обеспечивают различные характеристики, такие как устойчивость к коррозии и прочность при высоких температурах Хромовые комбайны кислородом (O) для создания пассивирующего слоя Cr2O3 на поверхности стали, который придает материалу некоррозионные свойства Обрабатываемость в целом Обрабатываемость нержавеющих сталей различается в зависимости от легирующих элементов, нагрева процессы обработки и изготовления (кованые, литые и др.) В целом обрабатываемость снижается с увеличением содержания сплава, но для всех групп нержавеющих сталей доступны материалы с улучшенной механической обработкой или механической обработкой. Материал с длинной стружкой Контроль стружки удовлетворительный для ферритных / мартенситных материалов, усложняется для аустенитных и дуплексных типов Удельное усилие резания: 1800–2850 Н / мм² Обработка создает высокие силы резания, встроенные верхний край, нагретые и упрочненные поверхности Более высокое содержание азота (N) в аустенитной структуре увеличивает прочность и обеспечивает некоторую устойчивость к коррозии, но снижает обрабатываемость, в то время как деформационное упрочнение увеличивается Добавки серы (S) используются для улучшить обрабатываемость Высокое содержание углерода (> 0.2%) вызывает относительно сильный износ по задней поверхности. Mo и N снижают обрабатываемость. Однако они обеспечивают стойкость к кислотным воздействиям и способствуют высокой термостойкости. SANMAC (торговое название Sandvik) — это материал, обрабатываемость которого улучшена за счет оптимизации объемной доли сульфидов и оксидов без ущерба для коррозионной стойкости Коды MC для нержавеющей стали сталь 901 0,21 P5.0.C.HT Код MC Группа материалов Подгруппа материалов Производственный процесс Термическая обработка nom удельное усилие резания, k c1 (Н / мм2) м c P5.0.Z.AN 5 нержавеющая сталь ферритно-мартенситная 0 основная группа Z ковка / прокат / холодная вытяжка AN отожженная 200 HB 1,800 0,21 P5.0.Z.HT 5 0 Z HT закаленное + отпущенное 330 HB 2,300 P5.0.Z.PH 5 0 Z PH дисперсионная твердость 330 HB 2,800 0.21 P5.OCUT 5 0 C литой UT необработанный 250 HB 1,900 0,25 5 0 C HT закаленное + отпущенное 330 HB 2,100 .025 P5.1. Z.AN 5 1 автоматная сталь Z ковка / прокат / холодная AN отожженная 200 HB 1,650 0.21 M1.0.Z.AQ 1 аустенитный 0 основная группа Z кованый / прокатный / холоднотянутый AQ отожженный / закаленная или отожженная 200 HB 2,000 0,21 M1.0.Z.PH 1 0 Z PH осажденная закалка 300 HB 2,400 0,21 M1.0.C.UT 1 0 C литой UT необработанный 200 HB 1,800 0,25 M1.1.Z. AQ 1 1 улучшенная обрабатываемость (как SANMAC) Z ковка / прокат / холодная вытяжка AQ отожженная / закаленная или отожженная 200 HB 2000 0,21 M1.1.Z.AQ 1 2 Автоматическая сталь Z AQ 200 HB 1,800 0.21 M1.3.Z.AQ 1 3 Ti-стабилизированный Z AQ 200 HB 1,800 0,21 3.C.AQ 1 3 C литой AQ 200 HB 1,800 0,25 M2.0.Z.AQ 2 супер-аустенитный Ni> = 20% 0 основная группа Z ковка / прокат / холоднотянутый AQ 200 HB 2300 0.21 M2.0.C.AQ 2 0 C литой AQ 200 B 2150 0,25 M3. Z.AQ 3 дуплекс (аустенитный / ферритный) 1 > 60% феррита (практическое правило N <0,10%) Z кованый / прокатный / холодный / вытянутый AQ отожженный / закаленный или отожженный 230 HB 2,000 0.21 M3.1.C.AQ 3 1 C литой AQ 230 HB 1,800 0,25 M3.2. Z.AQ 3 2 <60% феррита (практическое правило N> = 0,10%) Z ковка / прокат / холодная вытяжка AQ 260 HB 2,400 0,21 M3.2.C.AQ 3 2 C литой AQ 260 HB 2,200 0.25 Идентификация группы материалов заготовки Микроструктура, которую достигает нержавеющая сталь, зависит в первую очередь от ее химического состава, в котором основные компоненты сплава хром (Cr) и никель (Ni) являются наиболее важными (см. Диаграмму ). На самом деле разброс может быть большим из-за влияния других компонентов сплава, которые стремятся стабилизировать либо аустенит, либо феррит. Структура также может быть изменена термической обработкой или в некоторых случаях холодной обработкой.Дисперсионно-твердеющая ферритная или аустенитная нержавеющая сталь имеет повышенную прочность на разрыв. Аустенитные стали Аустенитно-ферритные (дуплексные) стали Ферритно-хромистые стали Мартенситные хромистые стали Ферритная и мартенситная нержавеющая сталь — P5.0-5.1 Определение С точки зрения обрабатываемости ферритные и мартенситные стали являются нержавеющими классифицируется как ISO P. Нормальное содержание Cr составляет 12–18%. Присутствуют лишь небольшие добавки других легирующих элементов. Мартенситные нержавеющие стали имеют относительно высокое содержание углерода, что делает их закаливаемыми. Ферритные стали обладают магнитными свойствами. Свариваемость низкая как для ферритных, так и для мартенситных, со средней или низкой устойчивостью к коррозии, которая увеличивается с увеличением содержания Cr. Общие компоненты Часто используется в приложениях, которые предъявляют ограниченные требования к коррозионной стойкости. Ферритный материал относительно дешев из-за ограниченного содержания Ni. Примеры применения: валы для насосов, турбин, паровых и водяных турбин, гайки, болты, водонагреватели, целлюлозно-бумажная промышленность и пищевая промышленность из-за более низких требований к коррозионной стойкости. Мартенситные стали могут быть закалены и используются для обработки кромок в стали для столовых приборов, лезвий бритв, хирургических инструментов и т. Д. Обрабатываемость В целом обрабатываемость хорошая и очень похожа на низколегированные стали. Поэтому он классифицируется как материал ISO P. Высокое содержание углерода (> 0,2%) обеспечивает упрочнение материала. Обработка приведет к износу боковой поверхности и кратера с некоторым наростом на кромке. Сплавы и геометрия по ISO P подходят. Аустенитная и супераустенитная нержавеющая сталь — M1.0-2.0 Определение Аустенитные стали являются основной группой нержавеющих сталей; наиболее распространенный состав — 18% Cr и 8% Ni (например, сталь 18/8, тип 304). Сталь с лучшей устойчивостью к коррозии создается путем добавления 2–3% молибдена, который часто называют «кислотостойкой сталью» (тип 316). В группу MC также входят супераустенитные нержавеющие стали с содержанием Ni более 20%. Аустенитные дисперсионно-твердеющие стали (PH) имеют аустенитную структуру в их термически обработанном состоянии, а также содержание Cr> 16% и содержание Ni> 7%, с прим.1% алюминия (Al). Типичной сталью с дисперсионным упрочнением является сталь 17/7 PH. Общие компоненты Используется в компонентах, где требуется хорошая устойчивость к коррозии. Очень хорошая свариваемость и хорошие свойства при высоких температурах. Применения включают химическую, целлюлозную и пищевую промышленность, а также выпускные коллекторы для самолетов. Хорошие механические свойства улучшаются холодной обработкой. Обрабатываемость Накладное упрочнение приводит к образованию твердых поверхностей и твердой стружки, что, в свою очередь, приводит к износу с надрезом.Он также создает адгезию и создает наросты на кромке (BUE). Относительная обрабатываемость 60%. Условия отверждения могут привести к отрыву покрытия и материала основы от края, что приведет к сколам и плохой отделке поверхности. Аустенит дает прочную, длинную, непрерывную стружку, которую трудно сломать. Добавление S улучшает обрабатываемость, но приводит к снижению устойчивости к коррозии. Используйте острые кромки с положительной геометрией. Разрезать под слоем с твердым покрытием. Поддерживайте постоянную глубину резания. Во время обработки выделяется много тепла. Дуплексная нержавеющая сталь — M 3.41-3.42 Определение При добавлении никеля к ферритной нержавеющей стали на основе хрома образуется смешанная основная структура / матрица, содержащая как феррит, так и аустенит. Это называется дуплексной нержавеющей сталью. Дуплексные материалы обладают высокой прочностью на разрыв и очень высокой коррозионной стойкостью. Такие обозначения, как супер-дуплекс и гипердуплекс, указывают на более высокое содержание легирующих элементов и даже лучшую коррозионную стойкость. Содержание Cr от 18 до 28% и содержание Ni от 4 до 7% являются обычными для дуплексных сталей и обеспечивают долю феррита от 25 до 80%.Фазы феррита и аустенита обычно присутствуют при комнатной температуре на уровне 50-50% соответственно. Общие компоненты Используется в машинах для химической, пищевой, строительной, медицинской, целлюлозной и бумажной промышленности, а также в процессах, которые включают кислоты или хлор. Часто используется для оборудования, связанного с оффшорной нефтегазовой промышленностью. Обрабатываемость Относительная обрабатываемость обычно низкая (30%) из-за высокого предела текучести и высокого предела прочности.Более высокое содержание феррита, более 60%, улучшает обрабатываемость. При обработке образуется прочная стружка, которая может вызывать стружку и создавать большие силы резания. Во время резки выделяется много тепла, что может вызвать пластическую деформацию и серьезный кратерный износ. Небольшие углы в плане предпочтительны во избежание износа надрезов и образования заусенцев. Стабильность зажима инструмента и заготовки очень важна. EnginSoft — Главная ANSYS предлагает комплексный программный пакет, охватывающий весь диапазон физики, обеспечивая доступ практически к любой области инженерного моделирования, необходимой для процесса проектирования. ROCKY — это код для трехмерного моделирования дискретных элементов (ЦМР), который имитирует поведение гранулированного потока частиц различной формы и размера. FORGE® NxT — это программное решение для моделирования процессов горячей и холодной штамповки. FORGE® NxT удовлетворяет потребности компаний, производящих кованые детали для различных отраслей промышленности. MAGMASOFT® — это комплексный и эффективный инструмент оптимизации для улучшения качества литья металлов, оптимизации условий процесса и снижения производственных затрат. modeFRONTIER обеспечивает бесшовную связь со сторонними инженерными инструментами, позволяет автоматизировать процесс моделирования проектирования и облегчает принятие аналитических решений. FEMFAT — это универсальная программа для анализа усталости статически и / или динамически нагруженных компонентов и целых систем. GENESIS — это программный пакет для расчета конструкций и оптимизации проектирования, ориентированный на топологию. GSAM — это интегрированное расширение, которое добавляет в среду Ansys оптимизацию топологии, топографии, произвольной формы, размеров и топометрии. GTAM — это интегрированное расширение, которое добавляет оптимизацию топологии в среду Ansys. industrialPhysics — это инновационная платформа моделирования для цифрового проектирования и виртуального ввода в эксплуатацию сложных производственных машин, линий и заводов. Новый взгляд на разработку продуктов. Используйте знания, ресурсы и вычислительную мощность в рамках единой платформы с веб-платформой VOLTA для оптимизации многопрофильных бизнес-процессов и управления данными моделирования. Одна из самых сложных задач для аналитика — разработать варианты нагружения для своей модели FEA, которые соответствуют измеренным значениям деформации. Инструмент «smart Prod ACTIVE» прогнозирует качество, энергию и стоимость процесса впрыска в режиме реального времени, охватывая 100% продуктов, и предлагает соответствующие действия для корректировки настройки процесса и / или механизма. Maple — это усовершенствованное числовое и символьное решение с мощным математическим механизмом. MapleSim — это передовое решение для моделирования на уровне системы, основанное на математическом механизме Maple и среде анализа для проектирования и моделирования многодоменных систем, установок и средств управления в единой среде. Полностью интегрированная визуальная среда Strand7 в сочетании с набором мощных решателей дает вам непревзойденную функциональность в одном приложении. Создавайте модели, выполняйте анализ и исследуйте результаты одновременно с помощью единого интерфейса. Полностью интегрированный программный инструмент для трехмерного анализа допусков обеспечивает бесценную информацию, необходимую для уверенного выпуска проектов в производство и информирования о выборе подходящих допусков для эффективного достижения ваших целей по изменению. Particleworks — это передовое программное обеспечение CFD, основанное на методе моделирования движущихся частиц (MPS). Используя этот метод, можно оценить все константы материала без дорогостоящих экспериментальных кампаний. ViveLab Ergo — это высокопроизводительная инновационная система моделирования облачных вычислений, которая идеально подходит для моделирования машин, роботов и людей, движущихся в заданной физической среде. Flownex® Simulation Environment предоставляет технологию, которая позволяет вам изучить, как системы будут вести себя в реальном мире, где жидкость является движущим фактором. RecurDyn — это превосходное решение для многотельной динамики с исключительной технологией контактов и мощным решателем для крупномасштабных многотельных моделей с несколькими контактами и гибкими телами. Total Materia — это самая полная в мире база данных материалов, обеспечивающая молниеносный доступ к свойствам более 450 000 металлов, полимеров, керамики и композитов. EZtol — это программа для одномерного анализа допусков наложения, разработанная для помощи в понимании влияния накопления размерных вариаций на уровне детали и источников, а также их влияния на требования на уровне сборки. GD&T Advisor — интерактивное программное решение, помогающее проектировщику или инженеру в правильном применении GD&T, основанное на CETOL 6σ Precise Constraint Technology. Три программных решения: Start Prof, первое программное обеспечение для анализа напряжений в трубах; HYDROSYSTEM, Выбор номинального размера, тепловые потери и гидравлический расчет трубопроводных систем и PASSAT, Программное обеспечение для анализа напряжений и устойчивости сосудов и аппаратов. Стратегическое решение GIANT (Growth Impact AssessmeNT), разработанное EnginSoft UK для помощи компаниям водоснабжения в решении задач городского развития в соответствии с новыми нормативными требованиями, установленными OFWAT. Благодаря программному обеспечению TwinMesh, вычислительная гидродинамика (CFD) впервые стала эффективным инструментом разработки также для производителей ротационных машин прямого вытеснения. Самая полная и интегрированная платформа моделирования для проектирования электромеханических приводных систем следующего поколения. SDC Verifier — это инструмент для числового моделирования, который проверяет все элементы конструкции в соответствии с одним или несколькими стандартными нормативными документами, использующими предварительную реализацию модели FEM в Ansys Mechanical. SIMUL8 — это программное обеспечение для моделирования, моделирования, анализа и оптимизации производительности производственных систем на системном уровне на этапах их проектирования, реконфигурации и планирования производства. Ваш выбор относительно файлов cookie на веб-сайте EnginSoft. Мы используем файлы cookie, чтобы вам было удобнее пользоваться нашим сайтом. Однако, если вы хотите, вы можете изменить настройки файлов cookie в любое время. Узнать больше согласен Лучшее соотношение цены и качества чугунные колена — Отличные предложения на чугунные колена от глобальных продавцов чугунных колен Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для чугунного колена. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress. Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку, надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить. AliExpress никогда не будет побит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот верхний чугунный колен в кратчайшие сроки станет одним из самых популярных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что получили свой чугунный локоть на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить. Если вы все еще не уверены в чугунном колене и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов. А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести cast iron elbow по самой выгодной цене. У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь. лучших чугунных сковородок и сковородок, которые вы можете купить в 2020 году перейти к содержанию Верхняя навигация Исследовать Все рецепты Все рецепты Поиск Меню профиля Присоединяйся сейчас Вниз треугольник Предыдущий Присоединяйся сейчас Счет Создать Профиль Информационные бюллетени Помогите, эта ссылка открывается в новой вкладке Подробнее Список покупок Школа кулинарии эта ссылка откроется в новой вкладке Спросите у сообщества, эта ссылка открывается в новой вкладке Ваш счет Вниз треугольник Предыдущий Ваш счет Счет Ваш профиль Настройки электронной почты Помогите, эта ссылка открывается в новой вкладке Выйти Подробнее Список покупок Школа кулинарии эта ссылка откроется в новой вкладке Спросите у сообщества, эта ссылка открывается в новой вкладке Авторизоваться Получить журнал Allrecipes Штырь FB близко Посмотреть все рецепты Все рецепты Все рецепты Поиск Найти рецепт Найти рецепт Рецепт или ключевое слово Ключевое слово Включите эти ингредиенты Найдите ингредиенты для включения Добавьте список ингредиентов, разделенных запятыми, для включения в рецепт.Не включайте эти ингредиенты Найдите ингредиенты, которые нужно исключить Добавьте список ингредиентов, разделенных запятыми, которые нужно исключить из рецепта. Поиск Исследовать Предыдущий Исследуйте 20 вещей, которые нужно приготовить в этом месяце, которые не имеют ничего общего с Днем благодарения Читать дальше Далее 30 осенних пирогов, которые стоит испечь в этом сезоне Читать дальше Далее Меню на День Благодарения для двоих Большинство людей не будут дважды задумываться о том, чтобы подать простой кукурузный хлеб, когда он лежит на столе.Но замена гарниров может внести освежающие изменения в классическое блюдо для комфортной еды. Читать дальше Далее Рецепты завтраков и бранчей Предыдущий Рецепты завтраков и бранчей Посмотреть все рецепты завтраков и бранчей 15 веганских рецептов маффинов для легкого завтрака Рецепты буррито на завтрак Рецепты запеканки на завтрак Рецепты блинов Рецепты Яиц Рецепты французских тостов Рецепты фриттаты Рецепты Гранолы Рецепты омлета Рецепты овсяных хлопьев на ночь Рецепты блинов Рецепты пирога с заварным кремом Рецепты Вафель Рецепты обедов Предыдущий Рецепты обедов Посмотреть все Рецепты Обедов Обеды для всей семьи дома Рецепты здорового обеда Рецепты сэндвичей Рецепты сэндвичей и рулетов Идеи и рецепты школьных обедов Рецепты ужинов Карточки 5 и 6, написанные Шейлой Трокмортон Знание Геном TM Сертифицировано Brainscape Просмотрите более 1 миллиона курсов, созданных лучшими студентами, профессорами, издателями и экспертами, которые охватывают весь мир «усваиваемых» знаний. Вступительные экзамены Экзамены уровня A Экзамены AP Экзамены GCSE Вступительные экзамены в магистратуру Экзамены IGCSE Международный Бакалавриат 5 национальных экзаменов Вступительные экзамены в университет Профессиональные сертификаты Бар экзамен Водитель Эд Финансовые экзамены Сертификаты управления Медицинские и сестринские сертификаты Военные экзамены MPRE Другие сертификаты Сертификаты технологий TOEFL Иностранные языки арабский китайский язык французкий язык Немецкий иврит Итальянский Японский корейский язык Лингвистика Другие иностранные языки португальский русский испанский TOEFL Наука Анатомия Астрономия Биохимия Биология Клеточная биология Химия науки о Земле Наука об окружающей среде Генетика Геология Наука о жизни Морская биология Метеорология Микробиология Молекулярная биология Естественные науки Океанография Органическая химия Периодическая таблица Физическая наука Физика Физиология Растениеводство Класс науки Зоология Английский Американская литература Британская литература Классические романы Писательское творчество Эквивалентное содержание углерода — Infogalactic: ядро ​​планетарных знаний Эквивалентное содержание углерода Концепция используется для черных металлов, обычно стали и чугуна, для определения различных свойств сплава, когда в качестве легирующий, что типично.Идея состоит в том, чтобы преобразовать процентное содержание легирующих элементов, отличных от углерода, в эквивалентное процентное содержание углерода, потому что фазы железо-углерод изучены лучше, чем другие фазы сплава железа. Чаще всего это понятие используется при сварке, но оно также применяется при термообработке и литье чугуна. Сталь При сварке эквивалентное содержание углерода (CE) используется для понимания того, как различные легирующие элементы влияют на твердость свариваемой стали. Тогда это напрямую связано с индуцированным водородом холодным растрескиванием, которое является наиболее распространенным дефектом сварного шва для стали, поэтому его чаще всего используют для определения свариваемости.Более высокие концентрации углерода и других легирующих элементов, таких как марганец, хром, кремний, молибден, ванадий, медь и никель, имеют тенденцию к увеличению твердости и снижению свариваемости. Каждый из этих элементов имеет тенденцию влиять на твердость и свариваемость стали в разной степени, однако необходим метод сравнения, чтобы оценить разницу в твердости между двумя сплавами, состоящими из разных легирующих элементов. [1] [2] Есть две обычно используемые формулы для расчета эквивалентного содержания углерода.Один разработан Американским сварочным обществом (AWS) и рекомендован для конструкционных сталей, а другой — формула, основанная на Международном институте сварки (IIW). [3] AWS утверждает, что при эквивалентном содержании углерода выше 0,40% существует вероятность растрескивания в зоне термического влияния (HAZ) на кромках и сварных швах, вырезанных пламенем. Однако стандарты проектирования конструкций редко используют CE, а скорее ограничивают максимальное процентное содержание определенных легирующих элементов. Эта практика началась до того, как существовала концепция CE, поэтому ее продолжают использовать.Это привело к проблемам, потому что в настоящее время используются некоторые высокопрочные стали с CE выше 0,50%, которые имеют хрупкие разрушения. [3] Другой и наиболее популярной формулой является формула Дирдена и О’Нила, которая была принята IIW в 1967 году. [4] Эта формула была признана подходящей для прогнозирования способности к упрочнению в большом диапазоне обычно используемых простых углей и угля. -марганцевые стали, но не микролегированные высокопрочные низколегированные стали или низколегированные стали Cr-Mo.Формула имеет следующий вид: [2] Для этого уравнения свариваемость на основе диапазона значений CE может быть определена следующим образом: [2] [5] Углеродный эквивалент (CE) Свариваемость До 0,35 Отлично 0,36–0,40 Очень хорошо 0,41–0,45 Хорошо 0.46–0,50 Ярмарка Более 0,50 Плохо Японское общество сварщиков приняло критический параметр металла (Pcm) для растрескивания сварного шва, который был основан на работе Ито и Бессио: [4] [6] Если некоторые значения недоступны, иногда используется следующая формула: [ требуется ссылка ] Углеродный эквивалент — это мера склонности сварного шва к образованию мартенсита при охлаждении и к хрупкому разрушению.Если углеродный эквивалент составляет от 0,40 до 0,60, может потребоваться предварительный нагрев сварного шва. Когда углеродный эквивалент выше 0,60, необходим предварительный нагрев, может потребоваться последующий нагрев. Следующая формула углеродного эквивалента используется для определения того, не откажет ли точечная сварка высокопрочной низколегированной стали из-за чрезмерной закаливаемости: [2] Где UTS — предел прочности при растяжении в тысячах фунтов на квадратный дюйм, а h — толщина полосы в дюймах. Значение CE 0.3 или меньше считается безопасным. [2] Yorioka, [7] разработал специальный углеродный эквивалент, который может определять критическое время в секундах Δt 8-5 для образования мартенсита в зоне термического влияния (HAZ) в низкоуглеродистых легированных сталях. . Уравнение имеет вид: где: Тогда критический отрезок времени в секундах Δt 8-5 можно определить следующим образом: Чугун Для чугуна концепция эквивалентного содержания углерода (CE) используется для понимания того, как легирующие элементы будут влиять на термическую обработку и поведение отливки.Он используется в качестве показателя прочности чугунов, потому что он дает приблизительный баланс аустенита и графита в конечной структуре. [ необходима ссылка ] Следующие формулы используются для определения CE в чугунах: [8] [9] [10] Этот CE затем используется для определения, является ли сплав доэвтектическим, эвтектическим или заэвтектическим; для чугунов эвтектика равна 4.3% углерода. При литье чугуна это полезно для определения окончательной зернистой структуры; например, заэвтектический чугун обычно имеет крупнозернистую структуру и образуются крупные чешуйки киш-графита. [11] Кроме того, при увеличении CE уменьшается усадка. [10] При термообработке чугуна различные образцы CE тестируются, чтобы эмпирически определить корреляцию между CE и твердостью. Ниже приведен пример серого чугуна с индукционной закалкой: [9] Состав [%] † Углеродный эквивалент ‡ Твердость [HRC] (в пересчете на твердость) С Si HRC HR 30 N Микротвердость 3.13 1,50 3,63 50 50 61 3,14 1,68 3,70 49 50 57 3,19 1,64 3,74 48 50 61 3,34 1,59 3,87 47 49 58 3,42 1.80 4,02 46 47 61 3,46 2,00 4,13 43 45 59 3,52 2,14 4,23 36 38 61 † Каждый образец также содержал 0,5–0,9 Mn, 0,35–0,55 Ni, 0,08–0,15 Cr и 0,15–0,30 Mo. ‡ Использование второго уравнения CE. Ссылки ↑ Bruneau, Uang & Whittaker 1998, стр.29. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Гинзбург, Владимир Б .; Баллас, Роберт (2000), Основы плоской прокатки , CRC Press, стр. 141–142, ISBN 978-0-8247-8894-0 . ↑ 3,0 3,1 Bruneau, Uang & Whittaker 1998, стр. 31. ↑ 4,0 4,1 Ланкастер, Дж.Ф. (1999). Металлургия сварки — Издание шестое . Abington Publishing. п. 464. ISBN 978-1-85573-428-9 . ↑ SA-6 / SA-6M — Технические условия для общих требований к прокатным стержням, пластинам, профилям и шпунтам из конструкционной стали . ASME BPVC Раздел II: ASME. 2001. ↑ «Эквиваленты углерода (мас.%)». 1.1 Эквиваленты углерода и температура превращения . Японское общество сварщиков. Проверено 14 ноября 2011 г. ↑ Юриока, Н. (1990). «Свариваемость современных высокопрочных сталей». Первый американо-японский симпозиум по достижениям в области сварочной маталлургии (Американское сварочное общество): 79–100. ↑ Руднев 2003, с.51. ↑ 9,0 9,1 Руднев 2003, с. 53. ↑ 10,0 10,1 Бекс, Том (1 июня 1991 г.), «Испытания на охлаждение: влияние углеродного эквивалента», Modern Casting . ↑ Gillespie, LaRoux K. (1988), Устранение неполадок производственных процессов (4-е изд.), SME, стр. 4-4, ISBN 978-0-87263-326-1 . Библиография Брюно, Мишель; Уанг, Чиа-Мин; Уиттакер, Эндрю Стюарт (1998), Дуктильное проектирование стальных конструкций , McGraw-Hill Professional, ISBN 978-0-07-008580-0 . Руднев, Валерий (2003), Справочник по индукционному нагреву , CRC Press, ISBN 978-0-8247-0848-1 . Дополнительная литература Внешние ссылки . Похожие записи Почему грудничок постоянно кричит: причины и способы успокоить ребенка 16.11.202407.10.2024 Запись на прием к врачу в Минске: как выбрать специалиста и записаться онлайн 12.11.202407.10.2024 Жидкий стул у грудничка: причины, симптомы и лечение 12.11.202407.10.2024 Автор alexxlab Просмотр всех записей alexxlab → Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт