Классификация чугунов по микроструктуре металлической основы

Перлитный чугун – металлическая основа перлит (П);

ферритный чугун – металлическая основа феррит (Ф);

феррито-перлитный чугун – металлическая основа феррит (Ф)+перлит (П).

Классификация серых машиностроительных чугунов по форме графита

Обычный серый чугун - графит находится в виде пластинок.

Ковкий чугун - графит находится в виде хлопьев.

Высокопрочный чугун - графит находится в виде шариков.

Обычный серый чугун

В структуре обычных серых чугунов присутствует графит пластинчатой формы. Отливки из этого чугуна получают в земляных или металлических формах – кокилях. С увеличением толщины отливки и, следовательно, с замедлением охлаждения и при повышенном содержании кремния образуется больше графита и его пластинки крупнее, а в металлической основе возрастает количество феррита. У отливок меньших размеров и при несколько пониженном содержании кремния количество графита уменьшается, а металлическая основа становится ферритно-перлитной и перлитной, что повышает прочность.

Из-за сравнительной простоты получения отливок серые чугуны были самым распространенным видом чугуна. Однако их механические свойства (особенно пластичность) ниже, чем у других чугунов с графитом. Серые чугуны используют для изделий менее ответственного назначения и при отсутствии ударных нагрузок. Применение этих чугунов приведено в таблице 1.

Ковкий чугун

Он имеет в структуре графит хлопьевидной формы и в связи с этим более высокие механические свойства, прежде всего пластичность. Однако процесс получения ковких чугунов сложнее. Чугуны с более высокими свойствами выплавляют в электрических печах, что позволяет уменьшить в них содержание углерода и полнее удалить серу и фосфор. Все ковкие чугуны содержат меньше кремния.

В отливке они должны получить структуру белого доэвтектического чугуна. Отливки должны быть сравнительно небольшими, чтобы задержать графитизацию при сравнительно ускоренном охлаждении.

Последующая графитизация отливок для получения окончательной структуры с хлопьевидным графитом и повышенных механических свойств происходит при термической обработке – графитизирующем отжиге с нагревом отливки со структурой белого чугуна до 950…980 ⁰С и медленном охлаждении в течение 100…120 ч. Ковкие чугуны более целесообразно использовать для тонкостенных деталей. Применение этих чугунов приведено в таблице 1.

Высокопрочный чугун

Он имеет графит шаровидной формы, что в меньшей степени нарушает сплошность металлической основы (особенно по сравнению с графитом пластинчатой формы). Прочностные свойства этих чугунов наиболее высокие; они не уступают в прочности углеродистым конструкционным сталям, подвергаемым термической обработке, но пластичность высокопрочных чугунов ниже, чем у стали и у ковкого чугуна.

Высокопрочные чугуны получают модифицированием магнием (или церием) в ковше жидкого чугуна, выплавляемого в вагранке с охлаждением, как и серых чугунов, в земляных и металлических формах. Применение высокопрочных чугунов приведено в таблице 1.

Таблица 1 – Области применения чугунов

Марка материала	Применение
1	2
Серый чугун
СЧ10, СЧ15	Для деталей неответственного назначения (крышки, шкивы и т.п.)
СЧ18, СЧ20	В станкостроении: для рам, станин, планшайб, ползунов, цилиндров, корпусов насосов и золотников, шкивов, маховиков, подшипников скольжения и др. В автомобилестроении: для блоков цилиндров, гильз блоков, толкателей, распределительных валов, клапанов, головок цилиндров, дисков сцепления и др.
СЧ25, СЧ30, СЧ35	Для деталей, работающих на износ: тормозные барабаны, цилиндры, шестерни
Ковкий чугун
КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12	В автомобилестроении: для шестерен, муфт, тормозных колодок, ступиц В сельхозмашиностроении: для режущих элементов косилки.
КЧ45-6	Для заднего моста, картера автомобиля, для ступиц
Высокопрочный чугун
ВЧ45, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ100	Для коленчатых валов двигателей автомобилей, траверс прессов, деталей ковочных молотов, деталей турбины, корпусов насосов, водопроводных труб, прокатных валков, для изготовления изделий взамен серого и ковкого чугуна.

ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И

НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ

3.1. Микроскопы марок МИМ-7 (х 100 и 250).

3.2. Микрошлифы белого, серого, ковкого и высокопрочного чугунов.

3.3.Наглядные пособия: «Морфология графитовых включений «Микроструктуры различных видов чугунов», «Атласы микроструктур сплавов» №7.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Изучить настоящее методическое указание.

4.2. Изучить структуры микрошлифов белого, серого, ковкого и высокопрочного чугунов (в 5-6 полях зрения микроскопа по ширине и длине площади шлифа) и сравнить со структурами, приведенными в атласе №7. Марки исследуемых чугунов приведены в таблице 2.

 

Таблица 2. – Марки исследуемых чугунов

Чугун	Атлас №7, фигура.	Структурные составляющие
Белый	6	Цементит (Ц) + ледебурит(Л)
СЧ30	18 или 19	Феррит(Ф) + Перлит(П) + Графит пластинчатый
КЧ37-12	27	Феррит(Ф) +Перлит(П) + Графит хлопьевидный
ВЧ45	25	Феррит(Ф) +Перлит(П) + Графит шаровидный

4.3.В левой стороне листа отчета зарисовать в квадрате 40х40 мм схему микроструктур исследуемых микрошлифов как показано на рисунке 1 с указанием структурных составляющих.

4.4. Справа от рисунка сделать описание микрошлифа чугуна по следующему плану:

4.4.1. Написать и расшифровать марку чугуна;

4.4.2. Дать характеристику структурных составляющих;

4.4.3. Описать основные свойства чугуна;

4.4.4. Описать способ получения;

4.4.5. Описать область применения (таблица 1).

Например:

Рисунок 1- Схема микроструктуры белого чугуна

 

1. Белый заэвтектический чугун

2. Структурные составляющие:

ледебурит (Л) – эвтектическая смесь перлита и цементита вторичного цементит (Ц) – химическое соединение Fe₃C.

3. Основные свойства: высокая твердость и износостойкость, коррозионная стойкость, хорошие литейные свойства, плохая обрабатываемость резанием (низкая стойкость инструмента), высокая хрупкость.

4. Способ получения – ускоренное охлаждение.

5. Области применения: при производстве стали, ковкого чугуна.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

5.1.Название работы.

5.2. Цель работы.

5.3. Схемы равновесных микроструктур предложенных марок чугунов с обозначением структурных составляющих.

5.4. Описание микроструктур вышеуказанных марок по плану в п. 4.4.

5.5. Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Структурные составляющие белого чугуна.

6.2. Отличительная особенность серого чугуна от белого.

6.3. Условия получения белого чугуна.

6.4. В каком виде находится углерод обычном сером чугуне?

6.5. Зависимость механических свойств чугунов от металлической основы.

6.6. Каким способом можно получить ковкий чугун?

6.7. В каком виде находится углерод в ковком чугуне?

6.8. Метод получения высокопрочного чугуна.

6.9. В каком виде находится углерод в высокопрочном чугуне?

6.10. Что обозначают цифры в маркировке чугунов?

Лабораторная работа № 8