Предел прочности для растяжения чугуна
?Маркировка чугуна Чугун маркируется буквами СЧ и циферками, главная из которых характеризует предел прочности чугуна данной марки при растяжении, другая — при изгибе ( кг/мм 2 ).
Максимальное распространение получили чугуны марок : СЧ12 — 28 ;
СЧ15 — 32 ;
СЧ18 — 36 ;
СЧ 21 — 40 ;
СЧ 24 — 44 ;
СЧ 28 — 48 ;
СЧ 32 — 52 ;
СЧ 38 — 60, причем первые пять марок имеют перлитно — ферритную металлическую основу, новые три — перлитную.
Прочность серых чугунов всех марок при сжатии значительно превышает прочность при растяжении.
Например, для чугуна марки СЧ 24 — 44, имеющего предел прочности при растяжении 24 кгс/мм 2, предел прочности при сжатии составляет 85 кгс/мм 2.
Для увеличения прочности чугуна графитовым включением придают шарообразную фигуру путем введения магния в ковшик перед разливкой.
При этом чугун приобретает и некоторую пластичность.
Высокопрочные чугуны маркируют буквами ВЧ и циферками, главная из которых характеризует временное сопротивление чугуна при растяжении ( кгс/мм2 ), другая — относительное удлинение ( % ).
Например, ВЧ 60 — 2 или ВЧ 40 — 10.
Физика разрушения как глубокая наука о прочности металлов появилась в конце 40-х годов XX века [ 5 ] ;
это было продиктовано острой необходимостью разработки научно продуманных мер для предотвращения участившихся катастрофических разрушений машин и строительств.
Сначала в области прочности и разрушения изделий учитывалась только классическая механика, организованная на постулатах однородного упруго — пластического твёрдого тела, без учёта внутренней структуры металла.
Физика разрушения учитывает также ядерный — кристаллическое строение решётки металлов, присутствие дефектов металлической решётки и законы взаимодействия этих дефектов с элементами духовной структуры металла : границами зёрен, другой фазой, неметаллическими включениями и др.
Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в итоге которого образуется графит хлопьевидной формы.
Металлическая основа такого чугуна : феррит и реже перлит.
Ковкий чугун получил свое название из — за повышенной пластичности и вязкости ( при всем при том, что обработке давлением не подвергается ).
Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и рослым сопротивлением удару.
Из ковкого чугуна изготовляют детали непростой фигуры : картеры заднего моста машин, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.
Ковкий чугун.
Имеются два главных класса ковкого чугуна : среднего качества и перлитный.
Делают отливки также из ковких некоторых легированных чугунов.
Предел прочности при растяжении ковкого чугуна составляет 250–550 МПа.
Благодаря своей усталостной прочности, высокой жесткости и хорошей обрабатываемости он идеален для станкостроения и массовых многих других производств.
Масса отливок составляет от 100 г до нескольких сот килограммов, толщина в сечении обычно не более 5 см.
В стандарте Германии DIN 1693 — 506 — 50 в прозвании марки буквы обозначают : G — «gegosen» ( отлито ), G — «gubeisen» ( чугун ), G — «globular» ( шаровой ), 50 — наименьшее значение предела прочности в МПа 10 — 1 ( например, GGG — 50 ).
В В большинстве национальных образцов на высокопрочные нелегированные чугуны, регламентирующих механические свойства, химический состав чугунов не оговаривается.
Неизбежными для контроля являются предел прочности при растяжении, предел текучести, и относительное удлинение.
В образцах всех сторон, за исключением стандартов Германии и США, приводятся контролируемые пределы величин твердости.
Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются механические его высокие свойства, обусловленные наличием в структуре шаровидного графита, который в меньшей степени, чем пластинчатый графит в сером чугуне, ослабляет рабочее сечение металлической основы и, что еще важнее, не оказывает на нее сильного надрезающего действия, благодаря чему вокруг включений графита в меньшей степени создаются концентраторы напряжений.
Чугун с шаровидным графитом обладает не только высокой прочностью, но и пластичностью.
Химический состав высокопрочного чугуна ВЧ 50 ГОСТ 7293 — 85.
: C углерод при толщине стены до 50 мм 3, 3 — 3, 8% ;
C углерод при толщине стены от 50 до 100 мм 3, 0 — 3, 5% ;
C углерод при толщине стены более 100 мм 2, 7 — 3, 2% ;
Si кремний при толщине стены до 50 мм 1, 9 — 2, 9% ;
Si кремний при толщине стены от 50 до 100 мм 1, 2 — 1, 7% ;
Si кремний при толщине стены более 100 мм 0, 5 — 1, 5% ;
Mn марганец 0, 2 — 0, 6% ;
???°?
r хром 0, 1% ;
S менее 0, 02% ;
P фосфор менее 0, 1%.
Механические свойства высокопрочного чугуна ВЧ 50 ГОСТ 7293 — 85 : предел прочности ( временное сопротивление ) ? в ВЧ 40 = 400 Мпа ;
Медь, латунь и бронза.
Имеется немало разнообразных сплавов на основе меди, годных для литья.
Медь применяется в тех событиях, когда нужна тонкая тепло — и электропроводность.
Латунь ( сплав меди с цинком ) используется, когда желателен недорогостоящий, умеренно коррозионностойкий материал для изготовления различных продуктов общего предназначения.
Предел прочности при растяжении литой латуни составляет 180–300 МПа.
Бронза ( сплав меди с оловом, к которому могут добавляться цинк и никель ) применяется в тех событиях, когда требуется повышенная прочность.
Предел прочности при растяжении литых бронз составляет 250–850 МПа.
Источник
МКС 77.080.10
ОКП 41 1120
Дата введения 1987-01-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 сентября 1985 г. N 3009 дата введения установлена 01.01.87
Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 11-95)
ВЗАМЕН ГОСТ 1412-79 в части марок чугуна
ПЕРЕИЗДАНИЕ
Настоящий стандарт распространяется на чугун с пластинчатым графитом для отливок и устанавливает его марки, определяемые на основе временного сопротивления чугуна при растяжении.
1. МАРКИ
1.1. Для изготовления отливок предусматриваются следующие марки чугуна: СЧ10; СЧ15; СЧ20; СЧ25; СЧ30; СЧ35.
По требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ18, СЧ21 и СЧ24.
1.2. Условное обозначение марки включает буквы СЧ — серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа·10.
Пример условного обозначения:
СЧ15 ГОСТ 1412-85
2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
2.1. Временное сопротивление при растяжении чугуна в литом состоянии или после термической обработки должно соответствовать указанному в таблице.
Марка чугуна | Марка чугуна | Временное сопротивление при растяжении , |
СЧ10 | 31110 | 100 (10) |
СЧ15 | 31115 | 150 (15) |
СЧ18 | — | 180 (18) |
СЧ20 | 31120 | 200 (20) |
СЧ21 | — | 210 (21) |
СЧ24 | 240 (24) | |
СЧ25 | 31125 | 250 (25) |
СЧ30 | 31130 | 300 (30) |
СЧ35 | 31135 | 350 (35) |
Примечание. Допускается превышение минимального значения временного сопротивления при растяжении не более чем на 100 МПа, если в нормативно-технической документации на отливки нет других ограничений.
Временное сопротивление при растяжении чугуна марки СЧ10 определяется no требованию потребителя.
2.2. Механические свойства чугуна в стенках отливки различного сечения приведены в приложении 1.
Дополнительные сведения о физических свойствах чугуна приведены в приложении 2.
Химический состав приведен в приложении 3.
3. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
3.1. Испытания на растяжение проводят по ГОСТ 27208-87 на одном образце.
3.2. Определение твердости проводят по ГОСТ 27208-87.
3.3. Заготовки для определения механических свойств чугуна отливают по ГОСТ 24648-90.
3.4. При применении термической обработки отливок заготовки для определения механических свойств должны проходить термообработку вместе с отливками.
Допускается использовать заготовки в литом состоянии (без термообработки) при применении низкотемпературной термообработки для снятия линейных напряжений в отливках.
3.5. При получении неудовлетворительных результатов испытаний проводят повторные испытания на двух образцах.
Образцы считают выдержавшими испытания, если механические свойства каждого из них соответствуют требованиям настоящего стандарта.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Ориентировочные данные о временном сопротивлении при растяжении и твердости в стенках отливки различного сечения
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
Марка чугуна | Толщина стенки отливки, мм | ||||||
4 | 8 | 15 | 30 | 50 | 80 | 150 | |
Временное сопротивление при растяжении, МПа, не менее | |||||||
СЧ10 | 140 | 120 | 100 | 80 | 75 | 70 | 65 |
СЧ15 | 220 | 180 | 150 | 110 | 105 | 90 | 80 |
СЧ20 | 270 | 220 | 200 | 160 | 140 | 130 | 120 |
СЧ25 | 310 | 270 | 250 | 210 | 180 | 165 | 150 |
СЧ30 | — | 330 | 300 | 260 | 220 | 195 | 180 |
СЧ35 | — | 380 | 350 | 310 | 260 | 225 | 205 |
Твердость НВ, не более | |||||||
СЧ10 | 205 | 200 | 190 | 185 | 156 | 149 | 120 |
СЧ15 | 241 | 224 | 210 | 201 | 163 | 156 | 130 |
СЧ20 | 255 | 240 | 230 | 216 | 170 | 163 | 143 |
СЧ25 | 260 | 255 | 245 | 238 | 187 | 170 | 156 |
CЧ30 | — | 270 | 260 | 250 | 197 | 187 | 163 |
СЧ35 | — | 290 | 275 | 270 | 229 | 201 | 179 |
Примечания:
1. Значения временного сопротивления при растяжении и твердости в реальных отливках могут отличаться от приведенных в таблице.
2. Значения временного сопротивления при растяжении и твердости в стенке отливки толщиной 15 мм приближенно соответствуют аналогичным значениям в стандартной заготовке диаметром 30 мм.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
Марка чугуна | Плотность , кг/м | Линейная усадка, | Модуль упругости при растяжении, | Удельная | Коэффициент линейного расширения при температуре от 20 до 200 °С, 1/ °С | Тепло- проводность при 20 °С, , Вт(м·К) |
СЧ10 | 6,8·10 | 1,0 | От 700 до 1100 | 460 | 8,0·10 | 60 |
СЧ15 | 7,0·10 | 1,1 | » 700 » 1100 | 460 | 9,0·10 | 59 |
СЧ20 | 7,1·10 | 1,2 | » 850 » 1100 | 480 | 9,5·10 | 54 |
СЧ25 | 7,2·10 | 1,2 | » 900 » 1100 | 500 | 10,0·10 | 50 |
СЧ30 | 7,3·10 | 1,3 | » 1200 » 1450 | 525 | 10,5·10 | 46 |
СЧ35 | 7,4·10 | 1,3 | » 1300 » 1550 | 545 | 11,0·10 | 42 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное)
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
Марка чугуна | Массовая доля элементов, % | ||||
Углерод | Кремний | Марганец | Фосфор | Сера | |
Не более | |||||
СЧ10 | 3,5-3,7 | 2,2-2,6 | 0,5-0,8 | 0,3 | 0,15 |
СЧ15 | 3,5-3,7 | 2,0-2,4 | 0,5-0,8 | 0,2 | 0,15 |
СЧ20 | 3,3-3,5 | 1,4-2,4 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
СЧ25 | 3,2-3,4 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
СЧ30 | 3,0-3,2 | 1,3-1,9 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,12 |
СЧ35 | 2,9-3,0 | 1,2-1,5 | 0,7-1,1 | 0,2 | 0,12 |
Примечание. Допускается низкое легирование чугуна различными элементами (хромом, никелем, медью, фосфором и др.).
Текст документа сверен по:
официальное издание
Чугун. Марки. Технические условия.
Методы анализа: Сб. ГОСТОв. —
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004
Источник
Предел прочности — это то же, что и временное сопротивление материала. Но несмотря на то, что правильнее использовать
термин временное сопротивление, понятие предел прочности лучше прижилось в технической разговорной речи. В то же время в
нормативной документации, стандартах применяют термин «временное сопротивление».
Прочность — это сопротивление материала деформации и разрушению,
одно из основных механических свойств. Другими словами, прочность — это свойство материалов, не разрушаясь,
воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, температурные, магнитные и другие поля).
К характеристикам прочности при растяжении относятся модуль нормальной упругости, предел пропорциональности,
предел упругости, предел текучести и временное сопротивление (предел прочности).
Предел прочности — это максимальное механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала,
подвергаемого деформации; предел прочности при растяжении обозначается σВ и измеряется в килограммах силы на квадратный сантиметр
(кгс/см2), а также указывается в мегапаскалях (МПа).
Различают:
- предел прочности при растяжении,
- предел прочности при сжатии,
- предел прочности при изгибе,
- предел прочности при кручении.
Предел кратковременной прочности (МПа) определяется с помощью испытаний на растяжение, деформацию проводят до разрушения. С помощью
испытаний на растяжение определяют временное сопротивление, удлинение, предел упругости и др..
Испытания на длительную прочность предназначены главным образом для оценки возможности использования материалов при высоких температурах
(длительная прочность, ползучесть); в результате определяется σB/Zeit — предел ограниченной длительной прочности на
заданный срок службы. [1]
Физику прочности основал Галилей: обобщая свои опыты, он открыл (1638 г.), что при растяжении или сжатии нагрузка разрушения
P для данного материала зависит только от площади поперечного сечения F. Так появилась новая физическая величина
— напряжение σ=P/F — и физическая постоянная материала: напряжение разрушения [4].
Физика разрушения как фундаментальная наука о прочности металлов возникла в конце 40-х годов XX века [5]; это было
продиктовано острой необходимостью разработки научно обоснованных мер для предотвращения участившихся катастрофических разрушений
машин и сооружений. Раньше в области прочности и разрушения изделий учитывалась только классическая механика, основанная на постулатах
однородного упруго-пластического твёрдого тела, без учёта внутренней структуры металла. Физика разрушения учитывает также атомно-кристаллическое
строение решётки металлов, наличие дефектов металлической решётки и законы взаимодействия этих дефектов с элементами внутренней структуры металла:
границами зёрен, второй фазой, неметаллическими включениями и др.
Большое влияние на прочность материала оказывает наличие ПАВ в окружающей среде, способных сильно адсорбироваться (влага, примеси);
происходит уменьшение предела прочности.
К повышению прочности металла приводят целенаправленние изменения металлической структуры, в том числе — модифицирование сплава.
Учебный фильм о прочности металлов (СССР, год выпуска: ~1980):
Предел прочности металла
Предел прочности меди. При комнатной температуре предел прочности отожжённой технической меди σВ=23 кгс/мм2 [8].
С ростом температуры испытания предел прочности меди уменьшается. Легирующие элементы и примеси различным образом влияют на предел прочности меди,
как увеличивая, так и уменьшая его.
Предел прочности алюминия. Отожжённый алюминий технической чистоты при комнатной температуре имеет предел прочности σВ=8 кгс/мм2 [8].
С повышением чистоты прочность алюминия уменьшается, а пластичность увеличивается. Например, литой в землю алюминий чистотой 99,996% имеет предел прочности 5 кгс/мм2.
Предел прочности алюминия уменьшается естественным образом при повышении температуры испытания. При понижении температуры от +27 до -269°C
временное сопротивление алюминия повышается — в 4 раза у технического алюминия и в 7 раз у высокочистого алюминия.
Легирование повышает прочность алюминия.
Предел прочности сталей
В качестве примера представлены значения предела прочности некоторых сталей. Эти значения взяты из государственных стандартов и
являются рекомендуемыми (требуемыми). Реальные значения предела прочности сталей, равно как и чугунов, а также других металлических сплавов
зависят от множества факторов и должны определяться при необходимости в каждом конкретном случае.
Для стальных отливок, изготовленных из нелегированных конструкционных сталей, предусмотренных стандартом (стальное литьё, ГОСТ 977-88),
предел прочности стали при растяжении составляет примерно 40-60 кг/мм2 или 392-569 МПа (нормализация или нормализация с отпуском),
категория прочности К20-К30. Для тех же сталей после закалки и отпуска регламентируемые категории прочности КТ30-КТ40, значения
временного сопротивления уже не менее 491-736 МПа.
Для конструкционных углеродистых качественных сталей (ГОСТ 1050-88, прокат размером до 80 мм, после нормализации):
- Предел прочности стали 10: сталь 10 имеет предел кратковременной прочности 330 МПа.
- Предел прочности стали 20: сталь 20 имеет предел кратковременной прочности 410 МПа.
- Предел прочности стали 45: сталь 45 имеет предел кратковременной прочности 600 МПа.
Категории прочности сталей
Категории прочности сталей (ГОСТ 977-88) условно обозначаются индексами «К» и «КТ», после индекса следует число, которое представляет собой
значение требуемого предела текучести. Индекс «К» присваивается сталям в отожженном, нормализованном
или отпущенном состоянии. Индекс «КТ» присваивается сталям после закалки и отпуска.
Предел прочности чугуна
Метод определения предела прочности чугуна регламентируется стандартом ГОСТ 27208-87
(Отливки из чугуна. Испытания на растяжение, определение временного сопротивления).
Предел прочности серого чугуна. Серый чугун (ГОСТ 1412-85) маркируется буквами СЧ, после букв следуют цифры, которые указывают
минимальную величину предела прочности чугуна — временного сопротивления при растяжении (МПа*10-1).
ГОСТ 1412-85 распространяется на чугуны с пластинчатым графитом для отливок
марок СЧ10-СЧ35; отсюда видно, минимальные значения предела прочности серого чугуна при растяжении в литом состоянии или после
термической обработки варьируются от 10 до 35 кгс/мм2 (или от 100 до 350 МПа). Превышение минимального значения
предела прочности серого чугуна допускается не более, чем на 100 МПа, если иное не оговорено отдельно.
Предел прочности высокопрочного чугуна. Маркировка высокопрочного чугуна также включает в себя цифры, обозначающие
временное сопротивление при растяжении чугуна (предел прочности), ГОСТ 7293-85.
Предел прочности при растяжении высокопрочного чугуна составляет 35-100 кг/мм2 (или от 350 до 1000 МПа).
Из вышеизложенного видно, что чугун с шаровидным графитом может успешно конкурировать со сталью.
Подготовлено: Корниенко А.Э. (ИЦМ)
Лит.:
- Циммерман Р., Гюнтер К. Металлургия и материаловедение. Справ. изд. Пер. с нем. – М.: Металлургия, 1982. – 480 с.
- Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. — ISBN 5-217-00241-1
- Жуковец И.И. Механические испытания металлов: Учеб. для сред. ПТУ. — 2-е изд., перераб. и доп.
– М.: Высш.шк., 1986. — 199 с.: ил. — (Профтехобразование). — ББК 34.2/ Ж 86/ УДЖ 620.1 - Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть II. Деформация: Учебник для вузов. — М.:*МИСИС*, 1997. — 527 с.
- Мешков Ю.Я. Физика разрушения стали и актуальные вопросы конструкционной прочности // Структура реальных металлов: Сб. науч. тр. — Киев: Наук. думка, 1988. — С.235-254.
- Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. Издание четвёртое. — Л.: «Наука», Ленингр. отд., 1972. 424 с.
- Получение и свойства чугуна с шаровидным графитом. Под редакцией Гиршовича Н.Г. — М.,Л.: Ленинградское отделение Машгиза, 1962, — 351 с.
- Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. — М.: Металлургия, 1980. 296 с.
Источник
В (табл. 1) — приведены механические свойства и рекомендуемый химический состав серого чугуна по ГСТ 1412-85, а в (табл. 2) — некоторые, не предусмотрены этим стандартам свойств чугуна. В общем случае, чем меньше графита, мельче и благоприятнее по распределению его включения, дисперснее перлит, мельче эвтектическое зерно, тем выше указанные свойства. Однако если σв, τ-1, τтв, φ зависят как от графита, так и 1 металлической основы, то Е — главным образом от графита, а НВ — почти полностью от структуры металлической основы. Малая чувствительность серого чугуна к надрезам иллюстрируется следующими данными по сопротивлению усталости чугуна при вибрации:
| σв, МПа | 140 | 175 | 210 | 255 | 300 |
|---|---|---|---|---|---|
| σ-1, МПа: без надреза | 65 | 84 | 105 | 140 | 163 |
| с надрезом | 65 | 80 | 95 | 120 | 130 |
| Чугун | σв, МПа | Твердость HB∗10-1, МПа | Мас. доля элементов, % | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | |||
| не более | |||||||
| СЧ10 | 98 | 143-229 | 3,5-3,7 | 2,2-2,6 | 0,5-0,8 | 0,3 | 0,15 |
| СЧ15 | 147 | 163-229 | 3,5-3,7 | 2,0-2,4 | 0,5-0,8 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ18 | 176 | 170-241 | 3,4-3,6 | 1,9-2,3 | 0,5-0,7 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ20 | 196 | 170-241 | 3,3-3,5 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ21 | 206 | 170-241 | 3,3-3,5 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ24 | 235 | 170-241 | 3,2-3,4 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ25 | 245 | 180-250 | 3,2-3,4 | 1,4-2,2 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 |
| СЧ30 | 294 | 181-255 | 3,0-3,2 | 1,0-1,3 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,12 |
| СЧ35 | 343 | 197-269 | 2,9-3,0 | 1,0-1,1 | 0,7-1,1 | 0,2 | 0,12 |
Чугуны марок СЧ25 И выше обычно модифицируют FeSi. Для них содержание Si в таблице дано после введения модификатора.
| Чугун | При растяжении | При сжатии | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E∗10-3, МПа | δ, % | σ-1p, МПа | σc, МПа | E∗10-3, МПа | μ | ψ, % | δ-1c, МПа | |
| СЧ10-СЧ18 | 60-80 | 0,2-1,0 | 50-70 | 500-800 | 65-90 | 0,28-0,29 | 20-40 | 70-90 |
| СЧ20-СЧ30 | 85-125 | 0,4-0,65 | 90-115 | 850-1000 | 93-130 | 0,28-0,29 | 15-30 | 120-145 |
| СЧ30-СЧ35 | 125-145 | 0,65-0,9 | 115-140 | 1000-1200 | 130-155 | 0,28-0,29 | 15-30 | 145-170 |
| Чугун | При кручении | При срезе | φ, %, при вибрации с нагрузкой, равной 1/3σ0,2 | αн, кДж/М2 | При изгибе | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| τв, МПа | τ-1, МПа | τв, МПа | G∗10-3, МПа | σ-1, МПа | σи, МПа | |||
| СЧ10-СЧ18 | 240-320 | 60-80 | 150-220 | 40-44 | 30-32 | 40-70 | 58-66 | 240-360 |
| СЧ20-СЧ30 | 280-360 | 100-120 | 250-355 | 45-54 | 23-30 | 80-100 | 67-133 | 400-500 |
| СЧ30-СЧ35 | 360-400 | 120-140 | 355-400 | 54-64 | 23-25 | 80-90 | 133-155 | 500-540 |
φ — циклическая вязкость, характеризующая скорость затухания вибрации, а значит чувствительность к надрезам.
Влияние легирующих элементов на механические свойства чугуна марок СЧ показано на рис. 1, а изменение прочности серого чугуна в зависимости от толщины стенки отливки, получаемой в песчаной форме — на рис. 2.
Для различных групп отливок путем варьирования содержания химического состава основных элементов и легирования чугуна небольшими добавками обеспечивают комплекс оптимальных эксплуатационных свойств. Так, для блоков цилиндров карбюраторных двигателей чугун легируют Сr (0,2— 0,5 %) и Ni (до 0,2 %), а для автомобильных дизелей дополнительно Си (0,2—0,4%). Необходимые свойства Для тракторных двигателей обеспечивают повышенным (до 1,4 %) содержанием Мn.
Гильзы карбюраторных двигателей изготовляют из чугуна СЧ25 с обычным (0,14%) и повышенным (0,17— 0,22 %) содержанием фосфора.
Для ребристых цилиндров двигателей воздушного охлаждения используют чугун, легированный Sb (0,5—0,08%), Сr (0,4-0,6%) и Nl (0,1—0,3%) или Ni (0,65%) н Р (0,65—75%).
В станкостроении для повышения твердости средних по развесу отливок наряду с модифицированием чугуна FeSi и SiCa применяют ковшовое легирование Сu (0,3—0,4%) и Сr (0,2—0,3%). При толщине стенки более 15—20 мм используют легирование Сu (0,8—1,0%) и Сг (0,3—0,5%). Для средних и тяжелых отливок, в которых допускается наличие в микроструктуре карбидных включений, применяют комплексное легирование чугуна Мо (0,3—0,8%), Ni (0,7—1,2%) и Сr (0,2—0,6%). В отдельных случаях для повышения твердости применяют легирование В (0,04%) совместно с Сu (0,4—0,6%) или Ni (0,5—0,6%).
Рис. 1. Влияние легирующих элементов на прочность и твердость чугуна с пластинчатым графитом состава: 3,2% С; 1,85% Si; 0,7% Мn; 0,14% Р
Рис. 2. Изменение прочности серого чугуна различных марок в зависимости от толщины стенки отливки
Максимальная прочность чугуна при плавке в индукционных печах достигается при отношении Si/C=0,85÷l,0 (при постоянной степени эвтектичности). При получении чугунов СЧЗО, СЧ35, в случае ваграночной плавки, более низкое отношение Si/C=0,6÷0,7 компенсируют повышенным содержанием Мп (1,0—1,5%).
Герметичность отливок из чугуна зависит как от графитовой, так и от усадочной пористости; при этом, чем ниже эвтектичность серого чугуна, тем большее значение приобретают условия эффективного питания при затвердевании отливок (градиент температур, обеспечивающий направленное затвердевание, достаточный металлостатический напор).
Несмотря на наличие графита, герметичность чугуна достаточно велика, если в отливке отсутствуют литейные дефекты. Так, при испытании водой или керосином при давлении до 10—15 МПа втулки толщиной 2 мм имеют полную герметичность. Чугунные отливки с мелким графитом и низким содержанием Р при отсутствии волосяных трещин могут противостоять давлению жидкости до 100 МПа и газов до 70 МПа.
Свариваемость серого чугуна значительно хуже, чем у углеродистой стали; поэтому газовая и дуговая сварка, как и заварка дефектов (особенно крупных) на отливках, проводится по особой технологии.
Обрабатываемость серого чугуна обратно пропорциональна его твердости. Она улучшается по мере увеличения количества феррита в структуре, а также по мере повышения однородности структуры, т. е. при отсутствии в ней включений фосфид-иой эвтектики, карбидов, обладающих повышенной твердостью. Наличие графита полезно, так как стружка получается крошащейся и давление на инструмент уменьшается.
Источник