Конструкционные материалы: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Конструкционные материалы: Справочник

иой оснастки. Например, при ручной и машинной формовке с использованием встряхивания и подпрессовки при обычных давлениях можно применить деревянную модельную оснастку, тогда как при прессовании форм с высоким давлением используют металлическую модельную оснастку, что отражается на себестоимости отливок и становится целесообразным лишь при их определенной серии (обычно не меньше нескольких сот штук).
...
вых цен № 25-01 [15]. Отлнвки, получаемые в песчаных формах, по выплавляемым моделям, под давле-. иием делятся на шесть групп сложности, а отливки, получаемые в оболочковых формах, в кокиль или центробежным способом — на пять групп. Основными признаками при классификации являются геометрическая форма, конфигурация наружных поверхностей; конфигурация и характер расположения внутренних полостей отливок; технологические особенности изготовления. В табл. 2 в качестве примера ■ приведены конструктивные
...
4. Относительная стоимость 1 т отливок сопоставимой сложности, изготовленных из различных марок чугуна в песчаную форму
...
некоторые легированные чугуны (хромовые, никелевые, хромоникелевые), у серых чугуиов плотность обычно тем больше, чем выше прочность чугуна.
...
Высокопрочный чугун при прочих равных условиях (одинаковом содер-* жаиии кремния, перлита и графита) (характеризуется большей плотностью, чем чугун с пластинчатым графитом. Однако во многих случаях эта плотность может оказаться на практике ниже, чем у серых чугунов, вследствие более высокого содержания углерода и кремния или большей ферритнзации матрицы.
...
Большей плотностью также характеризуются аустенитные чугуны, вследствие более плотного строения, особенно при легировании никелем и медью, плотность которых больше, чем у железа.
...
При легировании марганцем плот, ность аустенита несколько понижается. Еще меньше плотность ферритных кремнистых и алюминиевых чугуиов.
...
Во всех случаях на плотность отливок влияет пористость (газовая, усадочная), величина которой колеблется обычно от 0,5 до 1,2 % в зависимости: от состава чугуна, характера кристаллизации и технологических факторов (эффективности питания, толщины стенки и т. п.), которые, в свою оче-редь, определяются технологичностью конструкции отливки. Наибольшее значение имеют условия питания, гидростатический напор, под которым происходит затвердевание отливки. Поэтому плотность в верхних частях! крупных отливок может быть на 5 % меньше, чем в нижних частях, а в центре — на 10 % меньше, чем на периферии.
...
Плотность графитизированного чу. Гуна уменьшается также с увеличением толщины стенки отливки вследствие увеличения степени графитнза-Пии и укрупнения графита [6]:
...
Удельная теплоемкость с чугуна, как и железа, увеличивается с повышением температуры (см. табл. 7) и харак-теризуется скачкообразным повышением при фазовом превращении Fea—► -»FeY; затем удельная теплоемкость чугуна резко падает, но с дальнейшим Повышением температуры вновь увеличивается [14].
...
Графитизация понижает удельную теплоемкость чугуна; отсюда с белого чугуна несколько выше, чем серого и высокопрочного (см. табл.9).
...
Теплопроводность чугуна в большей мере, чем другие физические свойства, зависит от структуры, ее дисперсности и мельчайших загрязнений, т. е. является структурно-чувствительным свойством.
...
Графитизация повышает теплопро-, водность; следовательно, элементы, увеличивающие степень графитизаций и размер графита, повышают, а элементы, препятствующие графитизациИ и увеличивающие дисперсность структ турных составляющих, понижают Я [6]. Указанное влияние графитизация меньше для шаровидного графита (см, табл. 9).
...
Форма графита, его выделение и распределение также влияют на теплопроводность. Например, высокопрочный чугун имеет более низкую теплопроводность, чем серый чугун. Теплопроводность чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ) выше, чем у ЧШГ, и близка к X серого чугуна с пластинчатым графитом [9].
...
8. Теплофизические свойства структурных составляющих чугуна
...
Магнитные свойства в большей степени, чем какие-либо другие, зависят от структуры металла, что определяет разделение магнитных свойств на первичные и
...
уменьшается в 3 раза [6]. Несколько большее сопротивление коррозии в почве оказывают чугуны марок КЧ и ВЧ, особенно в агрессивной среде.
...
В общем случае для этих чугунов коррозионная стойкость повышается по мере измельчения графита и уменьшения его количества, прн однофг.зной структуре матрицы, а также при уменьшении содержания Si, S, Р. Повышают сопротивление коррозии модифицирование, а также легирование Си (до 1,4%), № (до 3,0%), Сг (до 1,0 %). Для работы в
...
Однако при воздействии на металл сильных реагентов, кислот и щелочей следует применять высоколе! прован-ные чугуны. В этих случаях основное значение приобретает химический состав чугуна. Роль структуры, особенно формы выделения графита, значительно меньше. При прочих равных условиях наилучшими являются ау-стенитная или ферритная структура. Компактный или пластинчатый графит мало различаются по своему влиянию, если последний разобщен, сравнительно невелик и равномерно распределен.
...
Повышение сопротивления чугуна коррозии в агрессивных средах достигается легированием элементами, которые обладают высоким потенциалом (Си, Ni, Mo) н являются более устойчивыми, либо способны образовать защитные пассивирующие пленки (Сг, Si, Al) в той или иной среде, либо обладают обоими этими еиойавами 16].
...
Химическая стойкость чугуна в кислотах резко увеличивается при содержании кремния ~1,5%. Сплавы ЧС15, ЧС17 стойки в азотной, фосфорной, уксусной и, что особенно важно, в серной кислоте при любых концентрациях п температуре и в смеси HN03 и H2S04. ФерросилидЫ стойки также в
...
чив в соляной кислоте любой концентрации при всех температурах, в азот, иой кислоте любой концентрации, в лимонной, пикриновой, серной и фос, форной кислотах, перекиси водорода четыреххлористом углероде, железном купоросе. Недостатком этих сплавов является большая хрупкость, плохая обрабатываемость и низкие механиче. ские свойства. Поэтому применяют ферросилиды только в условиях, когда необходима низкая скорость корро. зии, не выше 0,25 мм/год.
...
В условиях воздействия щелочей используют обычно чугуны, легированные никелем (хромом). Наилучшие результаты достигаются при использовании высоколегированных чугунов типа неризист (например, ЧН15Д7Х2). Эти чугуны стойки также в холодных разбавленных растворах серной кислоты. В сол я ной кислоте чугун этого типа менее стоек, а в азотной — нестоек (см. табл. 13).
...
При большом содержании хрома (12—35 %) чугун оказывается химически стойким во многих средах, кислотах, щелочах, солях и особенно в азотной кислоте благодаря образованию оксидной пассивирующей пленки. В соляной кислоте оксидная пленка на этих сплавах разрушается вследствие воздействия хлоридов.
...
Жаростойкость характеризует работоспособность чугуна прн повышенных н высоких температурах о условиях действия малых нагрузок, когда главной причиной разрушения отливок является образование окалины или трещин. Наблюдается также необратимое изменение размеров отливок, которое принято называть постом. Жаростойкость оценивается по окали-ностойкости — увеличению массы отливки в г/(м2- ч) и ростоустойчивссти — уменьшению плотности чугуна или увеличению длины образца за 150 * выдержки при соответствующей температуре. Для жаростойких чугунов при соответствующей температуре увеличение млесы образца не должно превосходить 0,5 г/м2, а длины 0,2 /о-Рост чугуна возрастает с повышении* температуры к продолжительности выдержки, увеличением числа циклов колебаний темпера туры (особенно ПРЙ
...
В наиболее неблагоприятных условиях например при циклическом изменении температуры в агрессивной среде необратимое увеличение объема мо'жет достигать 20, а иногда 50— 100%. Характерными признаками роста являются резкое понижение механических свойств и образование сетки разгара на поверхности отливок.
...
Измельчение и уменьшение количества графита и размера эвтектического зерна, замена перлита ферритом в структуре повышают окалиностойкость и ростоустойчивость чугунов марок СЧ. Этому способствуют уменьшение содержания С и Si, замена обычного чугуна модифицированным, низкое легирование Cr, Ni и другими элементами, Более высокой окалиностой-костью и ростоустойчивостью обладает высокопрочный чугун (рис. 1,6). Ковкий чугун с типичным для него выделением углерода отжига занимает при одной и той же матрице промежуточное положение между чугунами марок СЧ и ВЧ.
...
На воздухе чугун марки СЧ сохра-няет повышенную стойкость при температурах до 450—500 °С, а в атмосфере печных газов лишь до 350 "С, чпп'™0Спере водяного пара ие выше С. Явление роста в высокопроч-тшпгТуне
...
иТ графитизацию эвтектоидного це-„рнтита измельчает включения гранита н повышает сопротивляемость окислению металлической основы вследствие повышения температуры образования вюститной фазы. Максимального уровня эти свойства достигают при Сг>15%. Большинство жаропрочных хромистых чугунов (>10 % Сг) относятся к типу белых чугунов.
...
Никель повышает жаростойкость даже прн относительно небольших добавках (до 1,5-2,0). Однако это влияние ощутимо лишь в области относительно низких температур. Жаростойкость непрерывно повышается с ростом концентрации в них Ni. Жаростойкими при 1220 К являются чугуны, содержащие не менее 25 % Ni. При таких концентрациях никеля чугуны имеют однофазную аустенитную структуру металлической основы.
...
Наиболее эффективно для повышения жаростойкости и сохранения других свойств комплексное легирование, вапример, Сг и Ni, Сг и Cu, Si и А1 и др.
...
Чугун является своеобразным композитным материалом, механические н эксплуатационные свойства которого Зависят от характеристик металлической основы (прочность, пластичность, твердость и др.), а также формы, размеров, количества и распределения Графитовых включений. При этом решающее значение в ряде случаев имеет либо графит, либо металлическая основа. Например, модуль упругости чугуна в решающей степени зависит от формы и величины графитовых включений, а твердость в основном определяется свойствами металлы, ческой основы. Такие свойства, как временное сопротивление разрыву, Ударная вязкость, длительная прочность, зависят как от свойств металлической основы, так и от формы или
...
размеров и количества графитовых включений. Свойства структурных составляющих металлической основы чугуна приведены в табл. 15.
...
Получение той или иной структуры чугуна в отливках зависит от многих факторов: химического состава чугуна, вида шихтовых материалов, технологии плавки и внепечнон обработки металла, скорости кристаллизации и охлаждения расплава в форме, а следовательно, толщины стенки отливки, теплофизических свойств материала формы и др. Структуру металлической основы чугуна можно изменять также термической обработкой отливок, общие закономерности влияния которой аналогичны возникающим при термической обработке углеродистой стали, а особенности связаны с сопутствующими изменениями металлической основы процессами графитизация.
...
Среди элементов химического состава С и Si определяют формирование структуры чугуна, а при заданной технологии литья приведенный размер стенкн отливки #пр характеризует скорость ее охлаждения (#пр — отношение площади сечения стенкн к периметру). Тогда различная структура чугуна в отливках прн литье в песчаную форму получается при [6, 20]
...
дооме графита). Поэтому дополни-тельная внешняя нагрузка любой ветчины вызывает необратимые пластические деформации в материале, и чугун с пластинчатым графитом в литом состоянии, по существу, не имеет предела упругости [5]. Однако он может приобрести это свойство в результате «тренировки» различными нагрузками, приводящими к упрочнению металлической основы в местах концентрации напряжений. Этой же цели могут служить различные варианты термомеханической или термоцнкли-ческон обработки [21, 22], что особенно важно для высокоточных деталей прецизионных станков и других подобных машин.
...
Упрочнение металлической основы в местах концентрации напряжений происходит при естественном старении отливок из чугуна с пластинчатым графитом (вылеживании) даже при отсутствии напряжений I рода, из-за протекания релаксационных процессов высоких напряжений II рода. В результате возрастает сопротивляемость образованию пластических деформаций при нагруженни небольшими нагрузками. Указанный процесс интенсифицируется при вылеживании отливок на воздухе, когда добавляется термо-Циклнческое воздействие изменений погодных условий.
...
Модуль упругости чугуна Е из-за графитовых включений ниже, чем у его металлической основы, так как образуются дополнительные обратимые деформации полостей, занятых графитом, особенно заметные при больших нагрузках. Поэтому значение Е уменьшается с увеличением нагрузки.
...
Все отмеченные явления становятся менее заметными при увеличении дисперсности пластинчатого графита до 100—200 мкм и особенно при его компактных формах (вермикулярный, шаровидный графит). Поэтому ковкий и высокопрочный чугуны при одинаковой структуре металлической основы имеют более высокую прочность, модуль упругости, пластичность; у них появляется предел упругости.
...
Наличие графитовых включений делает чугун, особенно с пластинчатым графитом, практически не чувствительным к надрезам, что позволяет конкурировать ему с более прочной сталью по сопротивлению усталости и пределу выносливости. Включения графита обеспечивают высокую износостойкость чугуна в условиях трения скольжения со смазкой и т. д.
...
Серый чугун с пластинчатым графитом. В табл. 16 приведены механические свойства и рекомендуемый химический состав серого чугуна по ГОСТ 1412—85, а в табл. 17 — некого-
...
пые не предусмотренные этим стандартом свойства чугуна. В общем случае, чем меньше графита, мельче и благоприятнее по распределению еГ0 "включения, днсперснее перлит, мельче эвтектическое зерно, тем выше указанные свойства. Однако если ав,
...
Влияние легирующих элементов на механические свойства чугуна марок СЧ показано на рис. 3, а изменение прочности серого чугуна в зависимости от толщины стеики отливки, получаемой в песчаной форме, — на рис. 4.
...
Для различных групп отливок путем варьирования содержания химического состава основных элементов и легирования чугуна небольшими добавками обеспечивают комплекс оптимальных эксплуатационных свойств. Так, для блоков цилиндров карбюраторных двигателей чугун легируют Сг (0,2— 0,5 %) и Ni (до 0,2 %), а для автомобильных дизелей дополнительно Си (0,2—0,4%). Необходимые свойства Для тракторных двигателей обеспечивают повышенным (до 1,4 96) содержанием Мп.
...
(0,2—0,3 %). При толщине стенки более 15—20 мм используют легирование Си (0,8—1,0 %)иСг(0,3—0,5%). Для средних и тяжелых отливок, в которых допускается наличие в микроструктуре карбидных включений, применяют комплексное легирование чугуна Мо (0,3—0,8 %), Ni (0,7—1,2 %) и Сг (0,2—0,6 %). В отдельных случаях для повышения твердости применяют легирование В (0,04 %)
...
Максимальная прочность чугуна при плавке в индукционных печах достигается при отношении Si/C = 0,85-f-l,0 (при постоянной степени эвтектич-ности). При получении чугунов СЧЗО, СЧ35, в случае ваграночной плавки, более низкое отношение Si/C = 0,6-^0,7 компенсируют повышенным содержанием Мп (1,0—1,5 %).
...
Герметичность отливок из чугуна зависит как от графитовой, так и от усадочной пористости; при этом, чем ниже эвтектичность серого чугуна, тем большее значение приобретают условия эффективного питания при затвердевании отливок (градиент температур, обеспечивающий направленное затвердевание, достаточный металлостатический напор).
...
Несмотря на наличие графита, герметичность чугуна достаточно велика, если в отливке отсутствуют литейные дефекты. Так, при испытании водой или керосином при давлении до 10— 15 МПа втулки толщиной 2 мм имеют полную герметичность. Чугунные отливки с мелким графитом и низким содержанием Р при отсутствии волосяных трещин могут противостоять давлению жидкости до 100 МПа и газов до 70 МПа.
...
Свариваемость серого чугуна значительно хуже, чем у углеродистой стали; поэтому газовая и дуговая сварка, как и заварка дефектов (особенно крупных) иа отливках, проводится по особой технологии.
...
Обрабатываемость серого чугуна обратно пропорциональна его твердости. Она улучшается по мере увеличения количества феррита в структуре, а также по мере повышения однородности структуры, т. е. при отсутствии в ней включений фосфид-иой эвтектики, карбидов, обладающих
...
повышенной твердостью. Наличие графита полезно, так как стружка получается крошащейся и давление на инструмент уменьшается.
...
Высокопрочный чугуи с шаровидным или вермикулярным графитом (ВЧШГ, ВЧВГ). Отличительной особенностью ВЧШГ являются его высокие механические свойства (табл. 18, 19), обусловленные шаровидной формой графита, который не оказывает сильного надрезывающего воздействия на металлическую основу, вследствие чего вокруг сфероидов графита в меньшей степени возникает концентрация напряжений. При этом ВЧШГ, как и другие чугуны, можно получать со всеми известными структурами металлической основы, выбирая состав металла, в том числе его легирование, технологию производства и методы термической обработки (табл. 20).
...
Кроме того, ВЧШГ имеет хорошие коррозионную стойкость (не ниже, чем СЧ, см. табл. 13), жаростойкость (рис. 1,6), хладостойкость, антифрикционные свойства, обрабатываемость и может подвергаться сварке и автогенной резке.
...

Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Конструкционные материалы: Справочник