Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Белый чугун — это разновидность чугуна, которая в своём составе содержит углеродные соединения. В этом сплаве они называются цементитами.

Своё название подобный металл получил благодаря характерному белому цвету и блеску, который хорошо виден на изломе. Этот блеск проявляется благодаря тому, что в составе подобного чугуна отсутствуют большие включения графита.

В процентном отношении, он составляет не более 0,3%. Поэтому обнаружить его можно только спектральным или химическим анализом.

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Белый чугун

Состав и виды белого чугуна

Белый чугун состоит из так называемой цементитной эвтектики. В связи с этим его делят на три категории:

  • Доэвтектические. Это такие сплавы, в которых углерод не превышает 4,3% от общего состава. Он получается после полного остывания. В итоге приобретает характерную структуру таких элементов как перлит, вторичный цементит и ледебурит.
  • Эвтектические. У них содержание углерода равняется 4,3%.
  • Заэвтектический белый чугун. Содержание превышает 4,35% и может достигать 6,67%.

Кроме приведенной классификации его разделяют на обыкновенный, отбеленный и легированный.

Внутренняя структура белого чугуна представляет собой сплав двух элементов: железа и углерода. Несмотря на высокотемпературное производство в нём сохраняется структура с мелкой зернистостью. Поэтому если надломить деталь из такого металла будет наблюдаться характерный белый цвет.

Кроме этого, в структуре доэвтектического сплава, например, твёрдых марок, кроме перлита и вторичного цементита всегда присутствует цементит. Его процентное содержание может приближаться к 100%. Это характерно для эвтектического металла.

Для третьего вида структура представляет собой состав из эвтектики (Лп) и первичного цементита.

Одной из разновидностей подобных сплавов является так называемый отбелённый чугун. Его основу, то есть сердцевину, составляет серый или высокопрочный чугун.

Поверхностный слой содержит высокий процент таких элементов, как ледебурит и перлит. Эффекта отбеливания глубиной до 30 мм добиваются, используя метод быстрого охлаждения.

В результате поверхностный слой получается из белого цвета, а далее отливка состоит из обыкновенного серого сплава.

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Структура белого чугуна

В зависимости от процентного содержания легированных добавок, различают следующие виды металла:

  • низколегированные (в них содержится легирующих элементов не более 2,5%);
  • среднелегированные (процент подобных элементов достигает 10%);
  • высоколегированные (в них количество легирующих добавок превышает 10%).

В качестве легирующих добавок применяют достаточно распространённые элементы. Полученный таким образом легированный белый чугун приобретает новые, заранее заданные свойства.

Свойства белого чугуна

Любой чугунный сплав, с одной стороны, очень прочный, но в то же время обладает достаточной хрупкостью. Поэтому в качестве основных положительных свойств белого чугуна можно выделить:

  • Высокую твёрдость. Это значительно затрудняет обработку деталей, в частности, резанием.
  • Очень высокое удельное сопротивление.
  • Отличную износостойкость.
  • Хорошую стойкость к повышенному тепловому воздействию.
  • Достаточную коррозийную стойкость, в том числе, к различным кислотам.

Белые чугуны, с пониженным процентом углерода, обладают большей устойчивостью к высоким температурам. Это свойство используется для снижения количества трещин в отливках.

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Внешний вид белого чугуна

К недостаткам следует отнести:

  • Низкие литейные свойства. Он имеет плохое заполнение отливочных форм. Во время заливки могут образовываться внутренние трещины.
  • Повышенная хрупкость.
  • Плохая обрабатываемость самих отливок и деталей из белого чугуна.
  • Большая усадка, которая может достигать 2%.
  • Низкая стойкость к ударным воздействиям.

Ещё одним недостатком является плохая свариваемость. Проблемы в сварке деталей из подобного материала вызваны тем, что в момент сварки происходит образование трещин, как при нагреве, так и при охлаждении.

Маркировка белого чугуна

Для маркировки белого чугуна применяют буквы русского алфавита и цифры. Если в нём имеются примеси, то маркировка начинается с буквы «Ч». Состав имеющихся легирующих добавок можно определить по последующим буквам П, ПЛ, ПФ, ПВК.

Они свидетельствую о наличии кремния. Если полученный металл обладает повышенной износостойкостью, то его маркировка будет начинаться с буквы «И», например ИЧХ, ИЧ.

Например, наличие в маркировке обозначения «Ш», означает, что в структуре сплава имеется графит шаровидной формы.

Цифры указывают на количество дополнительных веществ, присутствующих в белом чугуне.

Марка ЧН20Д2ХШ расшифровывается следующим образом. Это жаропрочный высоколегированный металл. Он содержит следующие элементы: никеля — 20%, меди — 2%, хрома — 1%. Остальные элементы — это железо, углерод, графит шаровидной формы.

Область применения

Этот сплав используют в следующих отраслях: машиностроение, станкостроение, судостроение. Из него производят некоторые элементы бытовых изделий.

В машиностроении из него изготавливают: детали грузовых и легковых автомобилей, тракторов, комбайнов и другой сельскохозяйственной техники. Применение легирующих добавок позволяет получать специально заданные свойства.

Например, используют при изготовлении плит с различной формой поверхности.

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Отливка из белого чугуна

Отбелённый чугун имеет достаточно ограниченную область применения. Из него производят детали несложной конфигурации. Например: шары для мельниц, колеса различного назначения, детали для прокатных станов.

Широкое применение он получил при производстве деталей таких крупных агрегатов, как гидравлические и формовочные машины, другие промышленные механизмы этого направления. Специфическая особенность их работы заключается в том, что они постоянно подвергаются воздействию абразивного материала.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/beliy-chugun.html

Расшифровка маркировки и марки чугуна — Обязательная маркировка по официальному сайту честный знак рф

В своем привычном понимании такой материал, как чугун, представляет довольно практичный и дешевый в изготовлении продукт, который к слову, имеет свою классификацию и маркировку. При этом указание марки, может значительно влиять на эксплуатационные составляющие материала, начиная от его температуры плавления и заканчивая различными областями применения.

Характеризовать изделие, как чугунное, можно только в том случае, если в нем содержится более 2.14% углерода. В зависимости от его содержания и добавления тех или иных материалов, специалистам удается сделать заготовку так, чтобы она соответствовала требования по дальнейшим воздействиям, например на производстве, являясь составляющей какого-либо станка.

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Сегодня мы расскажем Вам о видовом разнообразии чугуна, как такового. Кроме того покажем в целом картину того, как следует маркировать чугунные изделия и какие обозначения могут встретиться.

Как обозначается и расшифровывается маркировка чугуна

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Пример кратких обозначений чугуна

Одним из главных приемуществ чугуна, является его широкое применение в качестве литейного сплава. Благодаря особенностям материала, из него можно сделать практически что угодно. В настоящее время данные изделия делаются повсеместно, начиная от автомобильного строения и заканчивая серьезными военными разработками, например в танкостроении.

За время использования данного материала, металлургическое производство пришло к тому, что видоизменила состав  и сделала несколько его разновидностей. Это позволяет заранее использовать преимущества той или иной марки, под конкретные задачи. В целом на сегодняшний момент известны следующие виды и подвиды чугуна. Мы их рассмотрим вместе с маркировкой.

Маркировка серых чугунов

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

“СЧ” – Серый чугун, представляет собой сплав из кремний, железа и углерода. Причем последний находится в составе в виде графита. При маркировке, согласно ГОСТ 1412-70, буква “С”обозначает серый, “Ч”- чугун. При написании обычно встречается с цифрами, например СЧ 00, СЧ 12-28. В данном случае первые цифры дают характеристику пределов прочности при растяжении, а вторые предела прочности при изгибе.

При этом СЧ также разделяют на несколько групп, характеризирующихся по своим свойствам и как следствие характеру применения:

  1. Ферритные и Ферритно-перлитные . К ним относят изделия, имеющие СЧ по растяжению 12-28 единиц, а изгибу 28-40. Применяются для изготовления малозначимых деталей, без больших требований к нагрузке: декоративные колонны, арматура и т.д
  2. Перлитные . СЧ 21-40 и 40-60. Данные виды чугунов обычно используются при производстве сверхпрочных деталей, которые в процессе эксплуатации будут подвергаться значительным динамическим нагрузкам, а также давлении. Из них обычно делают: зубчатые колеса, головки поршней, детали для станков и т.д.
  3. Сталистые . СЧ 24-44 и СЧ 28-48. Делается с добавлением стали и применяется для деталей, испытывающих скользящие нагрузки, например неподвижные станины.
  4. Модифицированные . СЧ 32-40 и 52-64. Делаются путем добавления в серый чугун специальных добавок, улучшающих те или иные характеристики материала. При правильном использовании его можно получить например такой, который будет меньше трескаться.
  5. Антифрикционные  (АЧС). Делаются для деталей, работа которых связана с трением, например подшипники скольжения. Их также существует несколько разновидностей:
    1. АЧС-1 и АЧС-2 используют для работы с закаленными деталями. Друг от друга материал отличается составом.
    2. АЧС- 3 применяют для остальных случаев.

Например, если встретиться маркировка чугуна – СЧ 12-28, то по ней можно будет сказать, что перед нами серый ферритный чугун с 12 единицами на растяжение и 28 на изгиб.

Маркировка высокопрочного чугуна

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

При производстве высокопрочного чугуна, используется добавление щелочных и щелочноземельных металлов. Благодаря этому, усиливается металлическая основа материала. В итоге получается заготовка, выдерживающая такие механические нагрузки, которые способна выдержать углеродистая сталь.

При маркировке, обычно использую аббревиатуру “ВЧ”, потом идут цифры, первая группа показывает предел прочности на растяжение, а вторая на удлинение.

ВЧ используется для производства деталей и корпусов в тяжелой промышленности. При этом можно также встретить антифрикционные версии. В частности на данный момент имеются АЧВ 1 и АЧВ 2, что обозначает антифрикционный чугун высокопрочный.

Маркировка ковкого чугуна

Ковкий чугун нашел свое применение в тех областях, в которых требуется высокая износостойкой детали и ее стойкость к динамическим нагрузкам. В повседневной жизни, такие можно встретить даже дома, например: гайки, крюки, ступицы, скобы, муфты.

Получают данный материал путем специального температурного режима и обработки белого чугуна

Согласно ГОСТу, маркировка данного вида чугуна, обычно указывается как – “КЧ”. При этом также идут цифры, обозначающие показатель предела прочности при растяжении и относительное удлинение материала.

Краткое описание всех марок и маркировок

Если Вам нет необходимости изучать ГОСТ и учебники по металлургии, то мы приведем краткое описание и инструкцию, по подбору и расшифровке той или иной марки чугуна. Для начала стоит знать, что чугун подразделяется на 3 вида:

  1. Серый – У такого графит червеобразный или пластичный. Маркируется он как “СЧ” (ГОСТ 1412-85)
  2. Высокопрочный – Графит имеет шарообразную форму. Маркируется как “ВЧ”(ГОСТ 7293-85).
  3. Ковкий – Хлопьевидная модель. Маркируется как “КЧ” (ГОСТ 1215-85).
Читайте также:  Подкатной гидравлический домкрат своими руками: чертеж, описание

Также в зависимости от ситуации, для каждого вида чугунных изделий, предусмотрены условия для работы в режиме постоянного трения.

В этом случае была дополнительно разработана модель антифрикционного чугуна, маркируется как “АЧ”. По мере того, из какого вида материала, делается АЧ, в процессе получения добавляется 3я буква.

Например АЧС – антифрикционный чугун серый или АЧВ (высокопрочный) и т.д.

Источник: https://Vse-Markirovki.ru/vidy/rasshifrovka-markirovki-i-marki-chuguna/

Белый чугун

Чугуном называется сплав железа с углеродом и другими элементами. Стоит отметить, что главной особенностью чугуна является именно содержание в справе углерода, минимальное значение которого должно составлять 2,14%. Именно данный показатель содержания углерода в сплаве является точкой предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний.

Все сплавы, в которых количество углерода ниже, чем 2,14%, называются сталью. Благодаря углероду сплавы железа приобретают твердость, однако, при этом, теряют свою пластичность наряду с вязкостью. Углерод в чугуне присутствует в виде графита или цементита.

В зависимости от того, графит какой формы содержится в чугуне графит, различают несколько видов чугуна:

  • белый;
  • серый;
  • ковкий;
  • высокопрочный.

Кроме углерода в составе чугуна присутствуют также примеси. Как правило это кремний, марганец, сера, фосфор. Чугун сочетает в себе два качества – с одной стороны это хрупкость, с другой стороны – прочность. Именно это делает чугун незаменимым во многих сферах человеческой деятельности.

Белый чугун в своем составе содержит углеродные соединения — цементиты. Своим названием белые чугуны обязаны характерному белому окрасу и блеску, хорошо видному на изломе. Такой блеск образуется на поверхности чугуна в связи с отсутствием в сплаве больших включений графита. В белом чугуне выявить графит можно только двумя путями – с помощью спектрального анализа или химического.

Состав белого чугуна

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Углерод в белом чугуне имеет связанный вид. (Fe3C). Его количественное содержание в данном сплаве определяет следующие виды белого чугуна:

  • доэвтектический белый чугун. Для данного чугуна характерно содержание углерода от 2,14% до 4,3%. После полного остывания структура данного чугуна представляет собой структуру перлита, ледебурита (перлит и цементит), а также вторичного цементита;
  • эвтектический белый чугун. Основной характеристикой данного сплава является содержание углерода в количестве 4,3%;
  • заэвтектический белый чугун отличается от двух предыдущих видов повышенным содержанием в своем составе углерода – от 4,35% до 6,67%.

Кроме этого, данный сплав также подразделяется на обыкновенный, отбеленный, а также легированный.

Внутренняя структура белого чугуна представлена сплавами двух химических элементов – железа и углерода. Вопреки тому, что производство белого чугуна осуществляется в условиях достаточно высокого температурного режима, он сохраняет мелко зернистую структуру, что, в свою очередь, и дает тот самый характерный белый цвет на изломе детали, выполненной из данного чугуна.

Стоит отметить, что структура доэвтектического сплава всегда присутствует цементит, процентное содержание которого может достигать 100%. Однако, данная ситуация больше характерна для эвтектического металла. А вот заэвтектический вид белого чугуна состоит из эвтектики и первичного цементита.

Представителем таких сплавов является отбеленный чугун, в основе которого находится серый или высокопрочный чугун.

В поверхностном слое данного чугуна отмечается высокое процентное содержания ледебурита и перлита. Отбеливание на глубину до 30 мм осуществляется путем быстрого охлаждения.

Таким образом добиваются того, что сверху чугун имеет белый цвет, но внутри содержится обыкновенный серый сплав.

В чугуне также могут присутствовать и легированные элементы, такие как хром, никель, алюминий и другие. В зависимости от того, какое количество легируемых элементов содержится в составе чугуна, существуют следующие виды сплавов:

  • низколегированные, содержащие в своем составе максимум 2,5% легирующих добавок;
  • среднелегированные, в которых процентное содержание легируемых добавок может составлять 10%;
  • высоколегированные, которые содержат 10% и более легируемых элементов.

Свойства белого чугуна

Как уже говорилось выше, чугун отличается своей прочностью и хрупкостью одновременно. Однако, данное сочетание качеств придает ему множество уникальных свойств, делающих чугун незаменимым материалом для применения во многих сферах человеческой деятельности.

Среди таких качеств можно выделить следующие:

  • высокая твердость;
  • высокое удельное сопротивление;
  • высокая износостойкость;
  • устойчивость к воздействию на материал высоких температур;
  • устойчивость к коррозии, а также к различного рода кислотам.

Стоит отметить, что белые чугуны, в которых отмечается пониженное процентное содержание углерода, более устойчивы к воздействию на них высоких температур. Данное свойство применяется с целью уменьшения числа трещин в отливках.

Однако, нет ничего идеального. Не смотря на множество достоинств и уникальность, чугун также обладает и некими недостатками:

  • низкие литейные свойства;
  • хрупкий;
  • отливки и детали из белого чугуна плохо поддаются обработке;
  • большая усадка, порой достигающая 2%;
  • низкая стойкость к ударам;
  • плохая свариваемость.

Применение белого чугуна

В связи с тем, что обыкновенный белый чугун плохо поддается механической и термической обработке, область его применения является достаточно ограниченной. Как правило для изготовления изделий его используют в виде необработанных или частично обработанных отливок.

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Однако, все же сплав используется для изготовления габаритных изделий простой конфигурации, а также узлов и агрегатов, постоянно подвергающихся воздействию абразивных материалов. В связи с этим он нашел свое применение в машиностроении, станкостроении, судостроении.

Так, белый чугун используется для изготовления корпусов и деталей станков и прокатных станов, шаров для мельниц, приводных и опорных колес.

Также он является сырьем для производства некоторых деталей легковых и грузовых автомобилей, тракторов, комбайнов, а также различной габаритной сельскохозяйственной техники.

Легирующие элементы, как уже писалось выше, позволяют существенно улучшить сплав, наделяя его специально заданными свойствами. Это позволяет использовать белый чугун для производства плит, имеющих различную форму поверхности.

Стоит отметить, что белый чугун представляет собой сырье, из которого изготавливаются ковкие сорта железоуглеродистых чугунных и стальных сплавов.

Белый чугун

Источник: http://mining-prom.ru/rud/zhelez/belyy-chugun/

Урок по дисциплине «Материаловедение» на тему «Чугуны»

  • Тема урока: Чугуны
  • Тип
    урока
    :
    Урок усвоения нового материала.
  • Вид
    урока
    :
    Лекция.
  • Оборудование
    урока
    :
    учебник, компьютер, мультимедийный проектор.
  • Цели урока: 
  • учебные: изучить классификацию чугунов и влияние
    на качество и свойства чугунов углерода и примесей;
  • развивающие: развивать способность выделять главное
    и записывать это в виде конспекта, уметь самостоятельно усваивать знания;
    развивать творческое мышление, внимание;
  • воспитательные: воспитывать культуру общения,
    чувство коллективизма и сопереживания успехам и неудачам товарищей, умение
    работать в коллективе, формировать техническую грамотность студентов.

На уроке у обучающихся формируются
основные общие и профессиональные компетенции, отвечающие требованиям ФГОС СПО
по специальности 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного
транспорта»:

1. Общие
компетенции:

  • способность понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
    проявлять к ней устойчивый интерес (ОК 1);
  • способность организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
    способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
    качество (ОК 2);
  • способность
    осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного
    выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития (ОК
    4);

2. Профессиональные  компетенции:

  • способность разрабатывать мероприятия по
    комплексному использованию сырья, по замене дефицитных материалов и изысканию
    способов утилизации отходов производства (ПК 1.3).

Ход урока

1.
Организационный момент -3 мин.

Приветствие преподавателя, проверка
готовности к уроку, организация внимания.

2.
Актуализация опорных знаний — 5 мин.

В ходе фронтальной беседы студентам
напоминаются основные понятия предыдущей темы, задаются следующие вопросы:

  • Расскажите о
    классификации сталей.
  • Какие постоянные
    примеси содержатся в сталях?
  • Что называется чугуном?

3.
Формулировка темы и целей урока.

Тема: Чугуны.

Цель: в конце урока
студенты должны знать классификацию чугунов и маркировку по ГОСТу, уметь
расшифровывать марки чугунов.

4.
Объяснение нового материала.

5.
Закрепление нового материала.

Вопросы
для закрепления

  1. Расскажите о классификации чугунов.
  2. Для изготовления каких деталей
    используют белый и серый чугуны?
  3. Какие детали изготовляют из
    высокопрочного и ковкого чугунов?
  4. Как обозначаются высокопрочные и
    ковкие чугуны?

6.
Домашнее задание.

Конспект лекции, составить таблицу
«Чугуны»

Рекомендуемый
теоретический материал

  1. Классификация чугунов
  2. Белый чугун. Его
    структура, свойства, применение
  3. Серый чугун, его структура, свойства,
    маркировка по ГОСТу и применение
  4. Ковкий чугун
  5. Высокопрочный чугун
  6. Антифрикционные чугуны, маркировка, и
    применение

1. Классификация
чугунов

Чугун представляет собой
многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и
серой. В чугуне также содержится незначительные количества водорода, азота и
кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий, вольфрам и
титан, количество которых зависит от состава проплавляемых руд.

В зависимости от назначения выплавляемые
в доменных печах чугуны разделяют на три основных вида: передельный, идущий на передел в сталь;
литейный,
предназначенный для получения отливок из чугуна в машиностроении; доменные
ферросплавы, используемые для раскисления стали в сталеплавильном
производстве.

По структуре чугуны можно разделить на
следующие группы:

  • серый
    — чугун, в котором углерод находится в виде графита.
  • белый
    — чугун, в котором углерод находится в виде цементита и перлита.

По назначению чугуны можно
классифицировать так:

  • Ковкие
  • Жаростойкие
  • Высокопрочные
  • Антифрикционные.

2. Белый чугун.
Его структура, свойства, применение

Такое
название чугун получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет.

Белые
чугуны (передельные) редко используются в народном хозяйстве в качестве
конструкционных материалов, так как из-за большого содержания цементита очень
хрупкие и твердые, с трудом отливаются и обрабатываются инструментом. Из них
делают детали гидромашин, пескометов и других конструкций, работающие в
условиях повышенного абразивного изнашивания.

Читайте также:  Ротационная вытяжка металла: технология ротационной вытяжки

Белый чугун применяется для
изготовления деталей повышенной усталостной прочности: коленчатых и распредели­тельных
валов, седел клапанов, шестерен масляного насоса, суп­портов дискового тормоза
ВАЗ и др. Для увеличения износостойкости белые чугуны легируют хромом,
ванадием, молибденом и другими карбидообразующими элементами.

Маркировка белых
чугунов не установлена.

Разновидностью
белых чугунов является отбеленные чугуны. Поверхностные слои изделий из таких
чугунов имеют структуру белого (или половинчатого) чугуна, а сердцевина —
серого чугуна. Отбел на некоторую глубину (12…30 мм) получают путем быстрого
охлаждения поверхности (например, отливка чугуна в металлические или песчаные
формы).

Для
снятия структурных напряжений, которые могут привести к образованию трещин,
отливки подвергают нагреву. Высокая износостойкость отбеленных чугунов
обусловлена твердостью поверхности. Из отбеленного чугуна изготовляют прокатные
валки листовых станов, колеса, шары для мельниц и др.

3.
Серый чугун, его структура, свойства, маркировка по ГОСТу и применение

Структура серого (литейного) чугуна
состоит из металлической основы с графитом пластинчатой формы, вкрапленным в
эту основу. Такая структура образуется непосредственно при кристаллизации
чугуна в отливке в соответствии с диаграммой состояния системы Fe-С
(стабильной).

Причем, чем больше углерода и кремния в сплаве и чем ниже
скорость его охлаждения, тем выше вероятность кристаллизации по этой диаграмме
с образованием графитной эвтектики.

При низком содержании углерода и кремния
чугун модифицируют небольшими дозами некоторых элементов (например, алюминий,
кальций, церий).

Модифицирование металлов — введение в металлические расплавы
модификаторов, то есть веществ, небольшие количества которых (обычно не более
десятых долей %) способствуют созданию дополнительных искусственных центров
кристаллизации, и следовательно, образованию структурных составляющих в
измельченной или округлой форме, что улучшает механические свойства металла.

Для характеристики структуры серого
чугуна необходимо определять размеры, форму, распределение графита, а также
структуру металлической основы. В обычном сером чугуне при медленном охлаждении
во время кристаллизации графит очень слабо разветвляется. Он похож на розетку с
небольшим числом изогнутых лепестков.

Металлическая основа серых чугунов
формируется из аустенита при эвтектоидном распаде и может быть перлитной,
ферритной и ферритно-перлитной. Образование перлита происходит легко, в
сравнительно короткий промежуток времени.

Механические свойства серых чугунов
зависят от свойств металлической основы и, главным образом, от количества,
формы и размеров графитных включений. Перлитная основа обеспечивает наибольшие
значения показателей прочности и износостойкости.

Марки серых чугунов согласно ГОСТ 1412 —
85 состоят из букв «СЧ» и цифр, соответствующих минимальному пределу прочности
при растяжении. Чугун СЧ15 — ферритный; СЧ25, СЧ30, СЧ35 — ферритно-перлитные
чугуны, начиная с СЧ40- перлитные чугуны.

Серые чугуны обладают высокими литейными
качествами (жидкотекучесть, малая усадка, незначительный пригар металла к форме
и др.), хорошо обрабатываются и сопротивляются износу, однако из-за низких
прочности и пластических свойств в основном используются для неответственных
деталей.

В станкостроении серый чугун является основным конструкционным
материалом (станины станков, столы и верхние салазки, колонки, каретки и др.);
в автомобилестроении из ферритно-перлитных чугунов делают картеры, крышки,
тормозные барабаны и др.

, а из перлитных чугунов — блоки цилиндров, гильзы,
маховики и др. В строительстве серый чугун применяют, главным образом, для
изготовления деталей, работающих при сжатии (башмаков, колонн), а также
санитарно-технических деталей (отопительных радиаторов, труб).

Значительное
количество чугуна расходуется для изготовления тюбингов, из которых сооружается
туннель метрополитена.

  1. 4.
    Ковкий чугун
  2. Ковким чугун называется потому, что его
    можно подвергать обработке давлением, хотя чугуны не куют, а детали из чугуна
    получают лишь методом литья в связи с тем, что ковкий чугун имеет более высокую
    пластичность по сравнению с серым.
  3. Ковкие чугуны с хлопьевидной формой
    графита получают из белых доэвтектических чугунов, подвергая их специальному
    графитизирующему отжигу. Графитизирующий отжиг белого чугуна основан на
    метастабильности цементита и состоит обычно из двух стадий (рисунок)

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Рисунок. Схема отжига белого чугуна в ковкий

Первая стадия (930…1050°С) подбирается
по длительности такой, чтобы весь цементит, находящийся в структуре отливки,
распался на аустенит и хлопьевидный графит. Процесс графитообразования
облегчается при модифицировании (например, алюминием и бором). Чугун,
полученный таким образом, называется модифицированным.

На второй стадии графитизирущего отжига
при температуре эвтектоидного превращения формируется металлическая основа
ковкого чугуна. В зависимости от режимов охлаждения ковкие чугуны могут иметь
перлитную (непрерывное охлаждение), ферритную (очень медленное охлаждение в
интервале 700…

760°С) или ферритно-перлитную (сокращение продолжительности
второй стадии отжига) металлические основы.

Для получения в модифицированном
ковком чугуне перлитной основы рекомендуется увеличивать содержание марганца,
хрома и некоторых других элементов, которые повышают устойчивость цементита к
распаду на феррит и пластинчатый графит в области температур эвтектоидного
превращения.

Ковкие чугуны с перлитной металлической
основой обладают высокими твердостью и прочностью в сочетании с небольшой
пластичностью. Ковкий ферритный чугун характеризуется высокой пластичностью и
относительно низкой прочностью.

  • Ковкий чугун согласно ГОСТ 1215 – 79
    маркируется буквами «КЧ» и двумя числами: первое указывает временное
    сопротивление при растяжении; второе — относительное удлинение (%).
  • Ковкий чугун идет на изготовление
    деталей повышенной прочности и вязкости: картеров, редукторов, коробок передач,
    кронштейнов рессор и др.
  • 5. Высокопрочный
    чугун

Высокопрочный чугун — чугун с шаровидным
графитом, получают модифицированием жидкими присадками магния от массы
обрабатываемой порции чугуна, церия, иттрия и некоторых других элементов. При
этом перед вводом модификаторов необходимо снизить содержание серы.

Чтобы избежать образования в
высокопрочных чугунах ледебурита, их подвергают графитизирующему отжигу.
Продолжительность такого отжига благодаря повышенному содержанию
графитизирующих элементов (углерода, кремния) значительно короче, чем при
отжиге белого чугуна.

Структура высокопрочного чугуна состоит
из металлической основы (феррит, перлит) и включений графита шаровидной формы.
Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме,
значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит, и
не является активным концентратором напряжений.

Марки высокопрочных чугунов согласно
ГОСТ 7293-85 состоят из букв «ВЧ» и цифр, первые указывают величину временного
сопротивления, вторые — относительное удлинение (%). Стандарт предусматривает
следующие марки чугунов: ВЧ35-22; ВЧ40-15; ВЧ45-10; ВЧ50-7; ВЧ60-3; ВЧ70-2;
ВЧ80-2; ВЧ100-2.

Высокопрочные чугуны обладают хорошими
литейными и потребительскими свойствами (обрабатываемость резанием, способность
гасить вибрации, высокая износостойкость и др.) свойствами. Они используются
для массивных отливок взамен стальных литых и кованых деталей — цилиндры,
шестерни, коленчатые и распределительные валы и др.

6.
Антифрикционные чугуны, маркировка, и применение

Антифрикционными чугунами являются серые
и высокопрочные чугуны специальных марок.

Антифрикционные серые чугуны — перлитные
чугуны АЧС-1 и АЧС-2 и перлитно-ферритный чугун АЧС-3.

Эти чугуны обладают
низким коэффициентом трения, зависящим от соотношения феррита и перлита в
основе, а также от количества и формы графита.

В перлитных чугунах высокая
износостойкость обеспечивается металлической основой, состоящей из тонкого
перлита и равномерно распределенной фосфорной эвтектики при наличии
изолированных выделений пластинчатого графита.

Антифрикционные серые чугуны применяют
для изготовления подшипников скольжения, втулок и других деталей, работающих
при трении о металл, чаще в присутствии смазочного материала. Детали,
работающие в паре с закаленными или нормализованными стальными валами,
изготавливают из чугунов АЧС-1 и АЧС-2, а для работы в паре с термически
необработанными валами применяют чугун АЧС-3.

Антифрикционные высокопрочные (с
шаровидным графитом) чугуны изготовляют с перлитной структурой — АЧВ-1 и
ферритно-перлитной (50 % перлита) — АЧВ-2. Чугун АЧВ-1 используется для работы
в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или
нормализованным валом.

  1. Главное достоинство антифрикционных
    чугунов по сравнению с баббитами и антифрикционными бронзами — низкая
    стоимость, а основной недостаток — плохая прирабатываемость, что требует
    точного сопряжения трущихся поверхностей.
  2. Маркировка
    чугунов осуществляется путем сочетания букв и цифр.
  3. Приняты следующие обозначения:
  4. Пpимеp: АЧС1; АЧС2; АЧС3; АЧВ1; АЧВ2;
    АЧК1; АЧК2.
  5. Буквы «АЧС» обозначают
    антифрикционный серый чугун; «АЧВ» — Антифрикционный высокопрочный
    чугун; «АЧК»  — антифрикционный
    ковкий чугун.
  6. Список
    используемой литературы
  1. Колесник П. А.Материаловедение
    на автомобильном транспорте : учеб­ник для студ. высш. учеб. заведений / П. А.
    Колесник, В. С. Кланица. — 2-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Акаде­мия»,
    2007. — 320 с.
  2. Рогачева
    Л.В. Материаловедение.- М.: Колос- Пресс, 2002.- 136 с.: ил. (Учебники и учеб.
    пособия для среднего профессионального образования).
  3. Стуканов
    В.А. Материаловедение: учебное пособие – М.: ИД «Форум»: ИНФРА – М, 2008. – 368
    с.: ил. – (Профессиональное образование)
  4. ГОСТ
    1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки
  5. ГОСТ
    1585-85 Чугун антифрикционный для отливок. Марки
  6. ГОСТ
    7769-82 Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки

Источник: https://www.informio.ru/publications/id931/Urok-po-discipline-Materialovedenie-na-temu-CHuguny

Что представляет собой белый чугун?

Белый чугун: структура, состав, свойства, маркировка

Среди марок чугуна белый чугун занимает особое место. Хотя, как и все остальные виды чугуна он содержит углеродные составляющие, но при этом, количество графита по сравнению с другими видами намного меньше, всего около 0,3%. Это свойство и придает ему характерный белый блеск и отличительный серовато-белый цвет на изломе.

Виды и состав белого чугуна

  • Классификация материала проводится в основном по двум критериям – физической структуре металла и по составу входящих в него компонентов.
  • Если берется классификация по составу, то здесь проводится анализ цементитной эвтектики – внутренней структуры материала, она во многом  зависит от составляющих химических элементов, а именно углерода.
  • В этой классификации имеется три категории материалов:
  • Материал, в котором доля углерода не превышает 4,3%, называется доэвтектическим. Данная структура образуется после полного остывания. В свою очередь эта категория делится на материалы, имеющие структуру как перлит, ледебурит и вторичный цементит;
  • При содержании углерода 4,3% материал относится к категории эвтектических чугунов;
  • Заэвтектический материал имеет в своем составе от 4,3 до 6,6% углерода.
Читайте также:  Мотор-редуктор: виды, характеристики, ремонт, защита

Вторая классификация делит белый чугун на обыкновенный, отбеленный и легированный.

Обыкновенный белый чугун является сплавом двух компонентов – железа и углерода. В разрезе он имеет мелкозернистую структуру, даже несмотря на высокотемпературную обработку, эта структура остается неизменной.

В класс белого чугуна относится и отбеленный чугун. Особенность данного сплава заключается в том, что основой для него выступает высокопрочный серый чугун, а поверхностный слой, включающий большое количество ледебурита и перлита придает ему характерный белый цвет. Такой эффект достигается при быстром охлаждении заготовки, глубина отбеливания может достигать 30 мм.

Легированные виды белого чугуна делятся на низко, средне и высоколегированные марки. Данное разделение зависит от содержания в металле легирующих компонентов. В процентном соотношении это выглядит так:

  • До 2,5%добавок – низколегированные марки чугуна;
  • от 2,5 до 10% – среднелегированный белый чугун;
  • свыше 10% – высоколегированный белый чугун.

Добавление в состав легирующих добавок дает возможность получить материал с заранее определенными качествами и параметрами. Нужно отметить, что в качестве добавок используются обычные, наиболее распространенные добавки, применяемые в металлургии для выплавки марочных сталей и чугунов.

Свойства материала, положительные стороны и недостатки

Как и остальные виды чугуна, белый чугун обладает характерными для всего вида положительными сторонами и недостатками. Как и остальные виды сплавов, он обладает повышенной прочностью, но при этом он обладает и повышенной хрупкостью, он очень боится ударов.

К сильным сторонам белого чугуна следует отнести:

  • отличную механическую прочность;
  • повышенное удельное сопротивление;
  • высокую износостойкость;
  • способность выдерживать высокую температуру, в том числе и ее перепады;
  • устойчивость к коррозии, в том числе и к большому количеству органических и неорганических соединений.

Увы, как и большинству металлов этого класса для белого чугуна характерны следующие недостатки:

  • из него плохо получаются отливки – во время заполнения форм он образует внутренние полости и трещины, которые существенно снижают прочность отливки;
  • материал обладает повышенной хрупкостью – достаточно резкого удара, чтобы заготовка раскололась;
  • материал очень плохо подвергается обработке, он плохо режется, фрезеруется, сверлится и сваривается;
  • заготовки из сплава подвержены большой усадке при охлаждении, она может достигать 2%;

Стоит отметить то, что эта марка чугуна плохо сваривается – при нагреве в месте сварки образуются микротрещины, уменьшающие механическую прочность сварного шва. Кроме этого, такие микроскопические полости еще больше увеличиваются во время остывания заготовки.

Маркировка белого чугуна

Согласно марочнику чугуна и стали буквенно-цифровой код определяет характеристики материала и состав легирующих добавок. Дополнительные характеристики, такие как износостойкость, маркируются буквой «И» впереди шифра. Наличие в составе шаровидной формы графита обозначается буквой «Ш». Цифровой шифр обозначает присутствие в составе дополнительных добавок и примесей.

Область применения белого чугуна

Высокая прочность и способность сохранять форму при высокой температуре определили применение материала в таких отраслях, как станкостроение, машиностроение, производство машин и механизмов для морского транспорта, элементов конструкции станков, двигателей, строительных машин.

Легированные виды чугуна применяются в автомобилестроении, из него делаются отдельные детали двигателей. Незаменим легированный белый чугун в механизмах горнодобывающих машин.

Высокая прочность нашла свое применение в виде прокатных валков для машин, производящих бумагу и картон. Мельницы, приводные колеса и шкивы, шары для дробления щебня все это изготавливается из белого чугуна.

Источник: https://1nerudnyi.ru/belyj-chugun-10/

Белый чугун

Металлические сплавы железа и углерода, где содержание второго элемента превышает 2,14%, называют чугунами. К белым чугунам относят такие сплавы, в которых углерод представлен в виде карбида железа Fe3C (цементита). Именно из-за светлого цвета на изломе их и называют белым.

Условия изготовления отливок из белой марки приведены в ГОСТ 1215-79 и ГОСТ 26358-84. В них указаны технические требования, порядок приемки, испытаний, транспортирования и хранения чугунных сплавов. Маркируется буквами БЧ.

Виды выпускаемого белого чугуна

В зависимости кристаллической структуры, а так же наличия и соотношения составляющих элементов белые чугуны подразделяют на:

  • обыкновенный;
  • легированный;
  • жаропрочный;
  • нержавеющий.

Отдельным видом выделяют чугунные сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением.

Внутренняя структура обыкновенного белого чугуна содержит углерод в виде цементитных зерен. Количество углерода влияет на температуру плавления и в зависимости от этого чугуны подразделяют на:

  1. доэвтектические с более низкой температурой плавления, углерода не боле 4,3%;
  2. эвтектический с содержанием углерода 4,3%;
  3. заэвтектические — более 4,35% и может достигать — 6,3%.

Эффекта отбеливания чугуна достигают путем быстрого охлаждения отливки, которая в результате получается неоднородной по своему составу. Верхний слой, толщиной до 30 мм, становится белым, а остальная сердцевина представляет собой обычный серый чугун.

Достоинства и недостатки 

Как и все чугунные сплавы, белые отличаются большой прочностью в сочетании с хрупкостью при сильных механических ударах. В числе основных положительных качеств белого чугуна следует назвать:

  • высокую твердость;
  • большое удельное сопротивление;
  • износостойкость;
  • повышенное сопротивление коррозии.

Важным качеством белых чугунов считается очень хорошая устойчивость к воздействию высоких температур, которая используется для снижения количества трещин в первоначальных отливках.

К основным недостаткам относят такие качества, как:

  • хрупкость и возможность разрушения при механических воздействиях;
  • низкие литейные качества и плохое заполнение форм;
  • вероятность образования внутренних трещин при отливке;
  • сложная и некачественная механическая обработка.

Образование дефектов при сваривании из-за быстрого выгорания углерода и образования пор.

Область применения

Обыкновенный белый чугун используют весьма ограниченно, поскольку он плохо применим к механической и термической обработке. Для производства изделий он часто применяется в виде необработанных или частично обработанных отливок.

Самое широкое применение сплав получил при изготовлении крупных деталей простой конфигурации. Это корпуса и детали станков и прокатных станов, шары для мельниц, приводные и опорные колеса. Кроме этого белый чугун используют для изготовления узлов агрегатов, которые испытывают на себе постоянное воздействие абразивных материалов.

Важным моментом является использование обычного чугуна в качестве сырья для изготовления ковких сортов железоуглеродистых чугунных и стальных сплавов.

Легирование белого чугуна

Наличие в составе сплава легирующих добавок сильно изменяет его физические свойства, которые значительно расширяют его область применения. В качестве легирующих элементов в металлургии используют очень распространенные вещества.

Для повышения твердости в железоуглеродистый чугунный сплав могут быть добавлены: никель, фосфор, марганец, хром, ванадий, кремний, медь, титан и сера.

В том случае, если количество легирующих добавок примерно равно углеродному содержанию, чугун приобретает предельно возможную твердость.

Износостойкость, как физическая характеристика белого чугуна, рассматривается независимо от его твердости. Ее повышения достигают изменением структуры металла путем добавления карбидов и фосфидов в виде равномерно распределенных включений. Качество отливки деталей напрямую зависит от химического состава сплавов и количества легирующих элементов.

В зависимости от процентного содержания легирующих примесей белый чугун подразделяют на:

  • низколегированный до 2,5%;
  • среднелегированный до 10%;
  • высоколегированный.

Уже готовые отливки из чугуна подвергаются дополнительной температурной обработке (отжигу), в результате которой снимаются внутренние напряжения металла и происходит стабилизация внешних размеров. Температура отжига белого легированного чугуна около 850°C.

Процесс нагрева и охлаждения происходит медленно для исключения образования внутренних трещин и других дефектов.

Легированные чугунные сплавы получили широкое применение в производстве:

  • деталей промышленного оборудования и станков;
  • узлов и деталей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственной техники;
  • подвижного железнодорожного состава; труб, насосов, котлов;
  • бытовых и хозяйственных изделий.

Это обусловлено улучшенными качествами металлов по сравнению с обычным белым чугуном.

Нержавеющие сплавы

Для повышения устойчивости белого чугуна к коррозии в него добавляют большое количество хрома. Это приводит к образованию оксидной пленки на поверхности и дальнейшему прекращению доступа кислорода. Кроме этого высокохромистый белый чугун приобретает устойчивость к щелочным растворам, серной и азотной кислоте.

Дополнительно процесс легирования хромом предупреждает возможность коагуляции карбидов при сильном нагреве сплава. Это позволяет получать качественные сварные соединения деталей из белого чугуна. Если в процессе легирования вместе с хромом добавлены никель и молибден, то полученный нержавеющий сплав по прочности можно сравнивать с лучшими жаропрочными сталями, которые намного дороже.

Хромосодержащий белый чугун применяют в случаях тяжелых эксплуатационных условий, присутствия щелочей и окислителей, потребности высокого электросопротивления.

Белый жаропрочный чугун

Для получения чугунного сплава способного сохранять первоначальные размеры в процессе циклических нагревов до высокой температуры в него, кроме хрома, добавляют:

  • до 2,0% меди;
  • 0,5% титана;
  • 0,1% никеля.

При этом металл относится к группе нержавеющих белых чугунов и может использоваться во многих отраслях деятельности.

Сплавы с высоким удельным сопротивлением

Такие виды белого чугуна применяют для изготовления литых нагревателей электрических печей и сушек, работающих при температуре до 900°C. Для получения сплава в него добавляют:

  • 3,0-5,0% никеля;
  • 2,5-3,5% углерода;
  • 2,0-2,5% кремния;
  • 1,0-1,5% марганца.

Такой белый чугун с высоким удельным сопротивлением называют сормайт и используют для изготовления электронагревателей различной мощности.

Белый чугун нельзя назвать слишком распространенным сплавом из-за технических трудностей при его механической и термической обработке. Однако создание легированных сплавов значительно расширяет сферу применения этого материала в результате кардинального изменения его физических и химических свойств.

При этом процесс легирования не требует использования редких и очень дорогих добавок. Поэтому применение белого чугуна для изготовления изделий и заготовок будут расширяться.

Источник: https://prompriem.ru/chugun/belyj.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector