Реферат Курсовая Конспект
Получение и практика использования чугунов - раздел Торговля, Для студентов всех специальностей и форм обучения Строение Белых Чугунов Формируется При Первичной Кристаллиза...
|
Строение белых чугунов формируется при первичной кристаллизации в соответствии с диаграммой состояния "железо-цементит" (рис.1).
В зависимости от содержания углерода белые чугуны классифицируются:
- на эвтектические, содержащие 4,3% С;
- доэвтектические, содержащие от 2,14 до 4,3% С;
- заэвтектические, содержащие свыше 4,3% С.
При дальнейшем охлаждении происходят вторичные превращения, обусловленные распадом аустенита, с выделением вторичного цементита и образованием перлита. Однако форма структурных составляющих, полученных при затвердевании, сохраняется.
Белые чугуны являются весьма твердыми (до 750 НВ), в связи с чем их используют как конструкционный материал для изготовления деталей, которые подвержены в эксплуатации интенсивному изнашиванию, например шары для мельниц и камнедробилок, дробь для очистки литых деталей в дробеструйных аппаратах и др. Используются также белые чугуны в металлургической промышленности в качестве передельных на сталь и для получения ковких чугунов. В связи с повышенной хрупкостью и трудной обрабатываемостью резанием белые чугун, как конструкционный материал, имеют ограниченное применение.
Рис.1. Диаграмма состояния “железо-цементит” |
Используются в практике белые чугуны, как правило, доэвтек-тического состава: 2,8...3,6% углерода; 0,5...0,8% кремния; 0,4...0,6% марганца.
В настоящее время развивается новое направление использования белых чугунов, получаемых наплавкой, на быстроизнашивающихся поверхностях рабочих органов землеройных машин.
Серый чугун получают при более медленном охлаждении, чем белый чугун. Скорости охлаждения до 0,1 град/мин обусловливают необходимость в меньших степенях переохлаждения для начала кристаллизации, которая начинается с выделения графита. При таких, более равновесных, условиях кристаллизации получается стабильная диаграмма состояния сплавов "железо-графит", отличие которой от железо-цементитной диаграммы состояния показано пунктирными линиями на рис.2.
Рис.2. Диаграмма состояния: сплошные линии – цементитная система; пунктирные- графитная |
Вместе с тем, практика получения серых чугунов существенно отличается от условий равновесия, вытекающих из стабильной диаграммы состояния "железо-графит". В реальных условиях структура серого чугуна в отливке зависит не только от скорости кристаллизации, обусловливаемой толщиной стенки отливки, но и в сильной мере от химического состава сплава.
Наибольшее влияние на процесс графитизации оказывает кремний, который вводится в сплав в повышенных количествах. Учитывая сильное влияние кремния на процесс структурообразования, серый чугун (в отличие от стали) рассматривается как трехкомпонентная система: "железо-углерод-кремний". Типичный состав серого чугуна: 3,5...3,6% углерода; 1,5...3,0% кремния; 0,4...0,6% марганца; 0,3...0,8% фосфора; 0,10...0,12% серы. Иногда в серый чугун вводят и другие элементы, например, хром, никель, медь или повышенное содержание фосфора и др. Делают это с целью достижения более высоких механических, антикоррозийных, износостойких и дp. свойств. Такие серые чугуны называются легированными или специальными. Процесс структурообразования в них будет еще зависеть от характера влияния легирующих добавок.
Применяются серые чугуны довольно широко: в станкостроении (станины, литые корпусные детали, червяки, шестерни); в автотракторостроении (блоки цилиндров, цилиндры, поршни); в турбино- и сельхозмашиностроении и т.д.
Высокопрочный чугун получают путем двойного модифицирования. Вначале в расплав вводят редкоземельные или щелочные металлы, например, магний, церий, бор и др., а затем - кремний или силикокальций. Первый модификатор (обычно вводится в количестве 0,3…0,5%), являясь поверхностно активным, способствует формированию сфероидальных зародышей графита, а второй - инициирует процесс графитизации. Примерный состав высокопрочного чугуна: 3,3% углерода: 2,2…2,5% кремния; 0,5...0,8% марганца; 0,14% фосфора; 0,2 % серы.
Применяются высокопрочные чугуны для отливки деталей ответственного назначения: коленчатых валов, валков прокатных станов, подшипников скольжения, шаботов, молотов, деталей вентилей, компрессоров и др. Широкое распространение высокопрочного чугуна сдерживается технологической трудностью введения первого модификатора в расплав чугуна из-за вызываемого им сильного пиротехнического эффекта.
Ковкий чугун получают длительным отжигом (томлением) отливок из белого чугуна следующего состава: 2,4...2,8% углерода; 0,8...1,4% кремния; до 1,0% марганца; до 0,1% серы; до 0,2% фосфора. В результате отжига цементит графитизируется, приобретая форму хлопьевидных включений. Получаемый чугун характеризуется повышенными показателями пластичности и вязкости по сравнению с серым литейным чугуном. Отжиг, в основе которого лежит диффузионный механизм образования структурно свободного углерода (графита хлопьевидной формы), является длительной операцией и составляет 70...80 ч (рис.3).
Рис.3. Режимы термической обработки ковкого чугуна
В зависимости от степени завершенности графитизации на 2-й стадии (рис.3) микроструктура металлической основы ковкого чугуна будет ферритной или перлитной. В изломе ферритный ковкий чугун имеет темный цвет и его принято называть черносердечным, а перлитный ковкий чугун по его цвету излома - светлосердечным.
Применять ковкий чугун, как конструкционный материал, целесообразно для деталей, работающих в трудных условиях знакопеременных и вибрационных нагрузок. В практике из ковкого чугуна изготовляют детали, работающие при высоких динамических и статических нагрузках (картеры редукторов, задние мосты, ступицы, крюки, скобы, кронштейны и др.), детали, испытывающие в работе повышенный износ (вилки карданных валов, шестерни, собачки, звенья и ролики цепей конвейеров, муфты, тормозные колодки, подшипники скольжения). Следует отметить, что из ковкого чугуна изготовляют детали сечением до 50 миллиметров. Объясняется это тем, что в отливках с большей толщиной не удается предотвратить образование пластинчатого графита при первичной кристаллизации, лишая тем самым ковкий чугун преимуществ перед серым чугуном.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Утверждаю... Ректор университета...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Получение и практика использования чугунов
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов