| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 2 Гостей: 2 Користувачів: 0
|
|
19. Виробництво виливків з чавуну
§ 29. Структура чавуну
Чавун - сплав заліза з вуглецем - один з кращих ливарних сплавів. Вміст вуглецю в чавуні становить більше 2%. Крім заліза і вуглецю, до складу чавуну входять постійні домішки: кремній, марганець, фосфор і сірка. В залежності від кількості перерахованих елементів і структури сплаву розрізняють чавуни сірі, високоміцні, ковкие та ін. Для додання чавуну особливих властивостей, наприклад підвищеної міцності, зносостійкості, кислототривкі і т. п. в чавун вводять спеціальні елементи: хром, нікель, титан, алюміній, мідь, молібден, магній та інТак, немагнітний высокомарганцевый чавун містить 8 - 12% марганцю, 1,5 - 2,0% міді, 0,1 - 0,7% алюмінію.
Сірий чавун, в якому вуглець виділився у вигляді прямолінійних або більш або менш викривлених (завихренных) пластинок графіту, називається чавуном з пластинчастим графітом.
Чавун зі значним виділенням графітових включень прямолінійної форми (ферито-графітовий) має низькі механічні властивості. Кращими властивостями володіють чавуни, в яких менше графітових включень і форма їх не прямолінійна, а завихренная, - ферито-перліто-графітові і перліто-графітові.
§ 30. Вплив хімічного складу, швидкості охолодження виливків на ливарні та механічні властивості чавуну
Хімічний склад чавуну обумовлює як механічні, так і ливарні властивості. Розглянемо вплив окремих елементів, що входять до складу чавуну.
Вуглець. Для більшості виливків застосовуються чавуни зі змістом вуглецю від 2,7 до 3,6%. Чим вищий вміст вуглецю, тим вище жидкотекучесть чавуну і нижча температура плавлення.
Після затвердіння чавуну вуглець у ньому може знаходитися у вільному стані у вигляді графіту і в зв'язаному стані у формі цементиту Fe3C. Із збільшенням загального вмісту вуглецю знижується механічна міцність чавуну, так як при цьому збільшується кількість графіту, що знижує міцність металевої маси.
Найбільш високими механічними якостями володіє чавун, в якому вміст вуглецю в хімічно зв'язаному стані становить близько 0,8%, а вільний вуглець (графіт) знаходиться у вигляді дрібних, рівномірно розподілених пластинок.
Кремній.  Зміст кремнію в звичайних машинобудівних виливках не перевищує 2,5%. Кремній - графитообразующий елемент, тобто сприяє виділенню вуглецю у вигляді графіту. Отже, вплив кремнію на структуру і механічні властивості повинно розглядатися спільно з впливом вуглецю.
Структура чавуну в значній мірі залежить від швидкості охолодження: чим вона більша, чим більше вуглецю виявляється у зв'язаному стані, тому в тонкостінних виливках можливий отбел, тобто значна частина вуглецю виявляється в хімічно зв'язаному стані. У товстостінних виливках, які охолоджуються повільно, навпаки, більша частина вуглецю виділяється у вигляді великих платівок графіту, і механічні властивості таких виливків низькі. Залежність між структурою, товщиною стінки виливка та вмістом вуглецю і кремнію наведено на рис. 111.24.З діаграми видно, що чим товщі стінки виливка, тим менше потрібно вуглецю і кремнію для отримання заданої структури.
Марганець. Вміст марганцю в чавуні коливається в межах 0,6 - 1,0%. Марганець підвищує розчинність вуглецю в залозі і перешкоджає утворенню графітових включень; з цим пов'язане деяке підвищення механічних властивостей. При вмісті марганцю в зазначених межах нейтралізується шкідливий вплив сірки. Підвищення вмісту марганцю сприяє підвищеній твердості чавуну і погіршення оброблюваності.
Сірка. Як і марганець, сірка перешкоджає виділенню вуглецю у вигляді графіту. Крім того, при підвищеному вмісті сірки збільшується усадка чавуну, знижується його жидкотекучесть, підвищується крихкість (червоноламкість). У зв'язку з цим вміст сірки в чавуні не повинно перевищувати 0,1 - 0,12%.
Фосфор. На графитообразование фосфор не робить істотного впливу. Підвищення вмісту фосфору збільшує жидкотекучесть чавуну і крихкість (хладноломкость). Тому виливки машинобудівних деталей повинні містити не більше 0,25% фосфору, але в виливках, призначених для художнього лиття, і в тонкостінних для предметів народного споживання вміст фосфору досягає 1 - 1,5%.
Нікель.Подібно кремнію нікель є графитизатором, сприяє розкладанню цементиту Fe₃C; крім того, він сприяє утворенню дрібного перліту. Зазвичай вміст нікелю в сірому чавуні становить 0,3 - 0,4%.
Хром. Поряд з нікелем хром - одна з найважливіших легуючих присадок в чавунах. Хром перешкоджає графітизації, збільшує твердість і стійкість проти спрацювання. Його зазвичай вводять в чавун спільно з нікелем. При цьому досягаються роздрібнення графіту і вирівнювання твердості в тонких і товстих перетинах.
Виливки з сірого чавуну класифікуються за механічної міцності. Найбільш поширеними марками є СЧ 15-32, СЧ 18-36. Перші цифри марок показують найменше допустиме значення межі міцності при розтягуванні (в кГ/мм2), а другі - найменше значення межі міцності при вигині (в кГ/мм2).
У маркуванні високоміцного чавуну ВК 60-2, ВК 45-5 перші цифри вказують найменше значення межі міцності при розтягуванні, а другі - найменше відносне подовження (у %).
Механічні властивості і структура кожної марки чавуну регламентуються ГОСТом.
Хімічний склад чавуну, як правило, є факультативним, так як будова чавуну, а отже, і механічні властивості залежать від хімічного складу, швидкості і умов охолодження, товщини стінок, технології виготовлення та ін.
§ 31. Високоміцні чавуни
Найбільш високі властивості порівняно з звичайним сірим чавуном мають модифіковані чавуни. Виливки з сірого чавуну СЧ 28-48, СЧ 32-52, СЧ 35-56 і СЧ 38-60 виходять тільки модифікуванням. Для досягнення стійких високих механічних властивостей модифікованого чавуну в склад шихти вводять нізколегированний чавун, що містить хром і нікель.
Для модифікування виплавляється рідкий чавун, що містить 2,6 - 3,4% вуглецю, 0,9 - 1,6% кремнію і 0,8 - 1,3 марганцю. Виливки з такого чавуну мають структуру половинчастого (білого) чавуну. До складу чавуну вводиться невелика кількість модифікатора - речовини, що містить елементи, які сприяють виділенню графіту.Найбільше застосування в якості модифікатора має 75-відсотковий феросиліцій, що додається у рідкий чавун у кількості 0,3 - 0,6%. Модифікатор вводиться в роздрібненому вигляді. Після затвердіння виливки у них виходить структура сірого чавуну з дрібними включеннями графіту.Такий чавун має підвищені механічні властивості. Модифікований чавун необхідно розлити у форми не пізніше 10 - 15 хв після введення модифікатора.
Освоєння виробництва виливків з чавуну, модифікованого магнієм, званого високоміцним, - велике досягнення ливарників. Такий чавун на відміну від звичайного сірого чавуну має більш дрібну структуру; графіт в ньому знаходиться у вигляді округлених включень, а не у вигляді довгастих пластин, характерних для звичайних сірих чавунів.
Механічні властивості магнієвого чавуну наближаються до властивостей вуглецевої сталі; володіють високою міцністю - межа міцності при розтягуванні 45 - 100 кГ/мм2 (441 ÷ 980 МПа) і значною пластичністю - відносне подовження 1 - 20%. Такий чавун, крім високої міцності, має також хороші антифрикційні властивості і з успіхом застосовується для виготовлення відповідальних литих деталей, а також деталей, що піддаються тертю, що виготовлялися раніше з поковок і сталевих виливків.
При виробництві високоміцного чавуну в якості модифікатора застосовуються речовини, що сприяють виділенню кулястого графіту: церій, магній, літій і ін Найбільше застосування мають магній та магнієві лігатури, тобто сплави магнію з іншими елементами, наприклад, кремнієм.
При модифікуванні чавуну магнієм одночасно зі зміною форми графіту, тобто з виділенням його в кулястої форми, має місце утворення цементиту, внаслідок чого виливок відбілюється. Для усунення відбілювання чавуну підвищують вміст вуглецю до 3,2 - 3,7%, кремнію до 1,9 - 3,0% і знижують вміст марганцю до 0,4 - 0,8%.
Крім цього, після модифікування магнієм або одночасно з ним в ківш сідає 75-відсотковий феросиліцій. Вміст фосфору повинно бути не більше 0,12%.
В процесі модифікування магнієм вміст сірки в чавуні знижується до 0,02 - 0,03%. Кількість введеного в чавун магнію і феросиліцію залежить від хімічного складу чавуну і товщини стінок виливки і становить 0,2 - 0,4% магнію, 0,3 - 0,6% феросиліцію від ваги чавуну.
Магній вводять в рідкий чавун різними способами. Найбільш раціональний спосіб - введення його під тиском 3 - 5 ат (0,3 ÷ 0,5 МПа) в спеціальних автоклавах, при використанні яких забезпечується краще освоєння чавуном магнію і отримання стабільних властивостей.Установка (рис. 111.25) складається з кришки 3 і підстави автоклава 1, 2 кільця для кріплення кришки з підставою, опори 8 із встановленим ливарним ковшем 4, механізмом 7 для подачі магнію в дзвін 5, гідроциліндра для підйому кришки і кільця, оглядового вікна 6, пульта і допоміжних пристроїв.Разом з магнієм в рідкий чавун вводять феросиліцій для усунення отбела в литві.
|
| Категорія: Технологія металів | Додав: 25.09.2016
|
| Переглядів: 2396
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
