Классификация чугунов. Серый чугун, маркировка, свойства, область применения

Чугун - железоуглеродистый сплав, содержащий углерода свыше 2,14%.Кроме железа и углерода в состав чугуна входят постоянные примеси:

*марганец,

*кремний,

*сера,

*фосфор.

Чугун превосходит сталь по ряду показателей:

*он дешевле,

*имеет лучшие литейные свойства,

*легче обрабатывается резанием.

Структура и свойства чугунов, а следовательно, и область применения чугунного литья, зависят главным образом от условий получения отливок — температуры жидкого металла при заливке, скорости затвердевания отливки, использования модификаторов и т.д. При маркировке чугунов химический состав не указывается. Исключение составляют легированные чугуны, в марке которых приводится массовая доля легирующих элементов.

Отливки из чугуна классифицируют по:

*состоянию углерода,

*форме включений графита,

*структуре металлической основы,

*химическому составу,

*технологии получения,

*назначению.

По состоянию углерода (химически связанный или структурно свободный) различают:

*чугун белый,

*чугун серый,

*чугун половинчатый (отбеленный).

В белом чугуне (такое название он получил по цвету излома) углерод химически связан с железом в виде цементита Fe3С.

Белый чугун обладает высокой твёрдостью, хрупкостью и плохой обрабатываемостью резанием.

Основная масса белого чугуна идет на переделку в сталь.

В сером чугуне (серый излом) углерод находится в свободном состоянии в виде графитовых включений.

Серый чугун отличается от белого меньшей твёрдостью и хрупкостью, а также хорошей обрабатываемостью резанием. Хорошие литейные свойства серого чугуна играют важную роль при получении отливок.

Половинчатый (отбеленный) чугун характеризуется одновременным наличием в его структуре цементита и графита.Цементит находится в поверхностном слое отливки (охлаждающемся с наибольшей скоростью), а графит - во внутренней полости (сердцевине), охлаждающейся с наименьшей скоростью.

Такой чугун имеет высокую износостойкость, но плохо обрабатывается резанием.

По форме графитовых включений различают:

*чугун серый с пластинчатым графитом,

*чугун высокопрочный с шаровидным графитом,

*чугун ковкий с хлопьевидным графитом,

*чугун с вермикулярным (червеобразным) графитом.

По типу структуры металлической основы чугун бывает:

*чугун ферритный,

*чугун перлитный,

*чугун ферритно-перлитный.

По химическому составу чугун подразделяют на нелегированный и легированный.Нелегированный чугун содержит железо, углерод и обычные примеси - кремний, марганец, серу и фосфор.

Легированный чугун имеет более сложный химический состав: в качестве легирующих элементов используются никель, хром, молибден, медь и другие элементы, а также кремний и марганец в количестве, превышающем их примесное содержание.

По технологии получения различают^

*обычные или немодифицированные чугуны,

*модифицированные чугуны.

По назначению различают чугун:

*чугун общего назначения (серый, ковкий, высокопрочный и др.),

*чугун специального назначения (антифрикционный, коррозионно-стойкий, жаростойкий, жаропрочный и др.).

Чугун серый — сплав железа с углеродом, в котором присутствует графит в виде крабовидных, пластинчатых или волокнистых включений. Отдельной разновидностью (группой марок) серого чугуна является высокопрочный чугун с графитом глобулярной формы, что достигается путем его модифицирования магнием (Mg), церием (Ce) или другими элементами. В зависимости от скорости дальнейшего охлаждения после затвердевания (а значит и от размера отливки) чугун может иметь ферритную, феррито-перлитную и чисто перлитную металлическую основу. С ростом скорости охлаждения возрастает доля перлита, а следовательно и прочность чугуна, но падает его пластичность. Для каждой области применения выбирают марку чугуна с оптимальным для этого случая сочетанием свойств. Маркируется серый чугун буквами СЧ, после которых указывают гарантированное значение предела прочности в кг/мм², например СЧ30. Высокопрочные чугуны маркируются буквам ВЧ, после которых указывают прочность и, через тире, относительное удлинение в %, например ВЧ60-2. Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров. Высокая хрупкость, свойственная серым чугунам вследствие наличие в их структуре графита, делает невозможным их применение для деталей, работающих в основном «на растяжение» или «на изгиб»; чугуны используются лишь при работе «на сжатие». Кроме углерода, серый чугун всегда содержит другие элементы, в первую очередь кремний, способствующий образованию графита. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода до 1,4 %, но при сумме содержания кремния и углерода выше 2 %.

Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления δв при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85), высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85), ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85).

СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;

ВЧ70 - высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа;

КЧ35 - ковкий чугун с δв растяжением примерно 350 МПа.

Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ - антифрикционный чугун: С - серый, В - высокопрочный, К - ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.

Чугун получил широкое распространение как конструкционный материал в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности в связи с рядом преимуществ перед Другими материалами, среди которых в первую очередь надлежит Упомянуть следующие: невысокая стоимость, хорошие литейные свойства. Изделия, изготовленные из него, имеют достаточно высокую прочность и износостойкость при работе на трение и характеризуются меньшей, чем сталь чувствительностью к концентраторам напряжений. Наряду с перечисленными преимуществами изделия из серого литейного чугуна хорошо обрабатываются режущим инструментом. Последнее вместе с хорошими литейными свойствами позволяет оценить чугун как весьма технологичный материал.