Прочность на растяжение 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
ОКП 41 1100
Дата введения 1988-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством энергетического машиностроения СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29.02.87 N 319
3. Срок первой проверки 1992 г.
4. Стандарт соответствует СТ СЭВ 2860-81 (в части испытаний на растяжение отливок из чугуна с пластинчатым графитом); СТ СЭВ 2841-81 (в части испытаний на изгиб отливок из чугуна)
5. ВЗАМЕН ГОСТ 2055-81, ГОСТ 24804-81, ГОСТ 24805-81, ГОСТ 24806-81
6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, подпункта |
ГОСТ 577-68 | 3.2.1 |
ГОСТ 1215-79 | 1.1.2 |
ГОСТ 1497-84 | 1.4.3, 1.4.4, 1.5.1 |
ГОСТ 2789-73 | 1.3.1, 2.3.2, 3.3.1, 4.3.1 |
ГОСТ 7293-85 | 1.1.3 |
ГОСТ 7769-82 | 3.1.1 |
ГОСТ 9012-59 | 4.2.1 |
ГОСТ 18661-73 | 4.4.1 |
ГОСТ 22761-77 | 4.4.1 |
ГОСТ 23677-79 | 4.2.1 |
ГОСТ 24648-90 | 1.1.1, 2.1.1, 3.1.1 |
ГОСТ 28840-90 | 1.2.1, 2.2.1, 3.2.1 |
ТУ 25-06-325-78 | 4.4.1 |
ТУ 25-06-845-76 | 4.4.1 |
7. Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)
8. ПЕРЕИЗДАНИЕ
Настоящий стандарт устанавливает методы механических испытаний отливок из чугуна при температуре (20) °С для определения:
временного сопротивления и относительного удлинения после разрыва при растяжении;
временного сопротивления при сжатии;
временного сопротивления и максимальной стрелы прогиба при изгибе;
твердости по Бринеллю.
1. ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ
1.1. Метод отбора образцов
1.1.1. Способ получения заготовок для изготовления образцов из чугуна с пластинчатым графитом — по ГОСТ 24648.
Форма и размеры образцов должны соответствовать приведенным на черт.1-3.
Черт.3
Общую длину образца и способ его крепления устанавливают в зависимости от конструкции захватов или величины рабочего пространства испытательной машины.
1.1.2. Способ получения заготовки, форма и размеры образца для испытания отливки из ковкого чугуна — по ГОСТ 1215.
1.1.3. Способ получения заготовки, форма и размеры образца для испытания отливок из чугуна с шаровидным графитом — по ГОСТ 7293.
1.1.4. Испытания должны проводиться на трех образцах, если в нормативно-технической документации (НТД) на отливки нет других требований.
1.2. Средства испытаний
1.2.1. Испытания на растяжение отливок из чугуна проводят на разрывных машинах при условии соответствия их требованиям ГОСТ 28840.
1.3. Подготовка к испытаниям
1.3.1. После механической обработки на рабочей поверхности образца не должно быть раковин, неметаллических включений, трещин, рисок и механических повреждений.
Шероховатость обработанных поверхностей рабочей части образца должна быть не более 0,63 мкм, а шероховатость головок образца — не более 20 мкм по ГОСТ 2789.
1.3.2. Диаметр рабочей части образца по черт.1 и 2 измеряют до испытания в наименьшем сечении в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а по черт.3 — в трех местах: в средней части и на границах рабочей длины. Разность наименьшего и наибольшего диаметра образца не должна быть более 0,05 мм.
За результат принимают их среднее арифметическое значение. Площадь поперечного сечения образца вычисляют с округлением до 1,0 мм.
1.4. Проведение испытаний
1.4.1. Образец плавно нагружают осевым растягивающим усилием до разрушения для определения механических характеристик.
1.4.2. Образец из отливок чугуна с пластинчатым графитом (черт.2) ввинчивают в захват настолько, чтобы резьба на всей длине головки образца входила в зацепление с резьбой захвата.
1.4.3. Испытания образцов из ковкого чугуна проводят по ГОСТ 1497.
1.4.4. Испытания образцов из чугуна с шаровидным графитом проводят по ГОСТ 1497.
1.4.5. Скорость нагружения образца при растяжении не должна превышать 10 МПа/с [1 кгс/(мм·с)].
1.5. Обработка результатов
1.5.1. Временное сопротивление — напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца () в мегапаскалях (килограмм-сила на квадратный миллиметр) вычисляют по формуле
где — максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца, Н (кгс);
— площадь поперечного сечения рабочей части образца до испытания, мм.
Относительное удлинение после разрыва определяют по ГОСТ 1497.
Для серого чугуна определяют только временное сопротивление.
1.5.2. Результаты округляют до 5,0 МПа (0,5 кгс/мм).
1.5.3. Результаты испытаний не учитывают, если разрушение произошло вне рабочей части образца или в изломе после разрушения обнаружены раковины, различные включения или другие дефекты.
В этом случае испытания повторяют на другом образце из той же партии.
1.5.4. Форма протокола испытаний приведена в приложении 1.
2. ИСПЫТАНИЯ НА СЖАТИЕ
2.1. Метод отбора образцов
2.1.1. Способ получения заготовок для изготовления образцов — по ГОСТ 24648 или должен быть указан в НТД на отливки.
2.1.2. Для испытаний изготовляют цилиндрические образцы номинальным диаметром 10, 15, 20, 25 мм. Допускается изготовление образца другого диаметра в интервале от 10 до 25 мм. Диаметр заготовки должен не менее чем на 5 мм превышать диаметр образца.
2.1.3. Высоту образца устанавливают равной диаметру.
2.1.4. Испытания должны проводиться на трех образцах, если в НТД на отливки нет других требований.
2.2. Средства испытаний
2.2.1. Испытания образцов на сжатие проводят на машинах любого типа при условии соответствия их требованиям ГОСТ 28840.
2.3. Подготовка к испытаниям
2.3.1. После механической обработки на поверхности образца не должно быть рисок, коррозии, раковин и пор.
2.3.2. Шероховатость рабочей поверхности цилиндрической и торцевой части образца по ГОСТ 2789 не должна превышать 1,25 мкм.
2.3.3. Диаметр образца измеряют до испытания в двух взаимно перпендикулярных направлениях. За результат принимают среднее арифметическое двух измерений. Разность наименьшего и наибольшего диаметра образца не должна быть более 0,05 мм.
Площадь поперечного сечения образца округляют до 1,0 мм.
2.3.4. Торцы образца должны быть плоскопараллельны и перпендикулярны оси. Отклонение от перпендикулярности — не более ±1°.
Измерение высоты образца до испытания проводят в двух взаимно перпендикулярных сечениях. За результат принимают среднее арифметическое двух измерений. Разность измерений не должна быть более 0,1 мм.
2.3.5. Допускаемые отклонения от номинального диаметра образца ±0,1 мм, по высоте ±0,2 мм.
2.4. Проведение испытаний
2.4.1. Образец нагружают осевым сжимающим усилием до разрушения.
2.4.2. При проведении испытаний должно быть обеспечено надежное центрирование образца на опорах (черт.4).
1 и 3 — опоры; 2 — образец
Черт.4
2.4.3. Торцы образца при испытании должны опираться на опоры с шлифованными ровными плоскостями из закаленной стали с твердостью не менее 60 НRС и шероховатостью не более 1,25 мкм. Параллельность опорных плоскостей должна обеспечиваться сферой, изготовленной на одной из опор. Центр сферической поверхности должен совпадать с центром торцевой поверхности образца.
2.4.4. Перемещение подвижной траверсы должно обеспечивать скорость нагружения образца не более 20 МПа/с [2 кгс/(мм ·с)].
2.5. Обработка результатов
2.5.1. Временное сопротивление — напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, () в мегапаскалях (килограмм-сила на квадратный миллиметр) вычисляют по формуле
где — максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца, Н (кгс);
— начальная площадь поперечного сечения образца, мм.
2.5.2. Результаты округляют до 5,0 МПа (0,5 кгс/мм).
2.5.3. Результаты испытаний не учитывают, если в изломе после разрушения обнаружены раковины, трещины, неметаллические включения и другие дефекты.
В этом случае испытания должны быть повторены на другом образце из той же партии.
2.5.4. Форма протокола испытаний приведена в приложении 2.
3. ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ
3.1. Метод отбора образцов
3.1.1. Способ получения заготовок для изготовления образцов — по ГОСТ 24648, ГОСТ 7769.
3.1.2. Испытаниям на изгиб подвергают цилиндрические образцы диаметром =30 мм и длиной =650 мм при расстоянии между центрами опор =600 мм или длиной =340 мм при расстоянии между центрами опор =300 мм (черт.5).
Черт.5
При изготовлении образцов непосредственно из отливок по согласованию с потребителем допускается применение образцов другого размера.
3.1.3. Допускаемое отклонение диаметра в средней трети рабочей части образца не должно превышать +2 мм.
3.1.4. Овальность образца (разность наибольшего и наименьшего диаметра одного и того же сечения) не должна быть более 5% номинального диаметра.
3.1.5. Испытания должны проводиться на трех образцах, если в НТД на отливки нет других требований.
3.2. Средства испытаний
3.2.1. Испытания образцов на изгиб проводят на машинах любого типа при условии соответствия их требованиям ГОСТ 28840.
Для замера стрелы прогиба применяют прогибомер с механическим индикатором типа ИЧ 10 кл.1 ГОСТ 577 или самопишущий прибор с масштабом по деформации не менее 10:1.
3.3. Подготовка к испытаниям
3.3.1. Образцы перед испытаниями должны быть очищены от пригара. Заусенцы и неровности поверхности образцов удаляют зачисткой.
Шероховатость образца по ГОСТ 2789 не должна превышать 100 мкм.
3.3.2. Поверхности образцов не должны иметь трещин, а также отпечатков линий разъема формы глубиной более 1 мм.
Поверхность на средней трети по длине образца должна быть без дефектов.
3.4. Проведение испытаний
3.4.1. Образец перед испытанием свободно устанавливают на двух опорах так, чтобы следы от линий разъема формы были расположены в нейтральной плоскости и нагружают его посередине сосредоточенной нагрузкой до разрушения (черт.5). Ось образца должна быть перпендикулярна оси опор и оправки. Радиус закругления опор и оправки должен быть в пределах 20-30 мм.
3.4.2. Скорость нагружения образца при изгибе не должна превышать 10 МПа (1 кгс/(мм·с)).
3.4.3. Диаметр образца после испытаний измеряют к месте излома в двух взаимно перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 0,1 мм.
За результат принимают среднее арифметическое двух измерений.
3.5. Обработка результатов
3.5.1. Временное сопротивление () в мегапаскалях (килограмм-сила на квадратный миллиметр) вычисляют по формуле
или
где — изгибающий момент, Н·мм (кгс·мм);
— момент сопротивления, мм;
— максимальная нагрузка в момент излома образца, Н (кгс);
— расстояние между опорами, мм;
— диаметр образца после испытаний, мм.
Обозначив , имеем .
Значения коэффициента приведены в таблице.
Диаметр образца , мм | Значение коэффициента | |
при 300 мм | при 600 мм | |
30,0 | 0,0283 | 0,0566 |
30,1 | 0,0280 | 0,0560 |
30,2 | 0,0277 | 0,0555 |
30,3 | 0,0275 | 0,0549 |
30,4 | 0,0272 | 0,0544 |
30,5 | 0,0269 | 0,0539 |
30,6 | 0,0267 | 0,0533 |
30,7 | 0,0264 | 0,0526 |
30,8 | 0,0261 | 0,0523 |
30,9 | 0,0259 | 0,0518 |
31,0 | 0,0256 | 0,0513 |
31,1 | 0,0254 | 0,0508 |
31,2 | 0,0251 | 0,0503 |
31,3 | 0,0249 | 0,0498 |
31,4 | 0,0247 | 0,0494 |
31,5 | 0,0244 | 0,0489 |
31,6 | 0,0242 | 0,0484 |
31,7 | 0,0240 | 0,0480 |
31,8 | 0,0237 | 0,0475 |
31,9 | 0,0235 | 0,0471 |
32,0 | 0,0233 | 0,0466 |
3.5.2. Результаты округляют до 5,0 МПа (0,5 кгс/мм).
3.5.3. Стрелу прогиба — максимальный изгиб, предшествующий началу разрушения образца, — измеряют по направлению действия нагрузки в месте излома образца.
Чтобы исключить погрешность измерения, необходимо к образцу приложить начальную нагрузку в пределах 300-400 Н (30-40 кгс) и установить нулевое положение на приспособлении для измерения деформации.
3.5.4. Результаты испытаний не учитывают, если в изломе после разрушения образца обнаружены раковины, различные включения или другие дефекты.
В этом случае испытания повторяют на другом образце из той же партии или плавки.
3.5.5. Форма протокола испытания приведена в приложении 3.
4. ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО БРИНЕЛЛЮ
4.1. Метод отбора образцов
4.1.1. Измерение твердости на отливки производят в местах, предусмотренных в НТД на отливки.
Допускается определять твердость на образце после испытания на изгиб или на заготовках для испытаний на растяжение. Образцы должны быть той же плавки, что и проверяемая отливка.
Допускается измерение твердости проводить на специальных образцах в виде приливов к отливкам. В этом случае места их расположения и размеры, а также места испытаний должны быть установлены в НТД на отливки.
4.2. Средства измерения
4.2.1. Измерение твердости производят по методу Бринелля по ГОСТ 9012 и ГОСТ 23677.
4.3. Подготовка к измерению
4.3.1. Место для проведения измерения должно быть предварительно зачищено на глубину не менее 2,0 мм, если в НТД на отливки нет других требований.
Шероховатость поверхности по ГОСТ 2789 не должна превышать 2,5 мкм.
4.3.2. Установочная поверхность отливки должна быть очищена от пригара, окалины и других покрытий.
4.4. Проведение измерений
4.4.1. На крупногабаритных отливках, в случае невозможности измерения твердости по методу Бринелля стационарным прибором, допускается измерять твердость переносным твердомером статического действия по ГОСТ 22761 или ТУ 25-06-325*, ТУ 25-06-845 или прибором динамического действия с применением эталона твердости по Бринеллю, или нормированной силой удара по ГОСТ 18661.
________________
* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.
4.4.2. Твердость по Бринеллю определяют как среднее арифметическое результатов трех измерений твердости, если в НТД на отливки нет других указаний.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (рекомендуемое). ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое
Марка чугуна _______________________________
Количество образцов ________________________
Тип испытательной машины ___________________
Номер или клеймо образца | Номер плавки | Номер партии | Начальная расчетная длина мм | Диаметр образца мм | Конечная расчетная длина после разрыва мм | Максимальное разрушающее усилие, Н (кгс) | Временное сопротив- ление МПа (кгс/мм) | Относительное удлинение после разрыва , % |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (рекомендуемое). ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ НА СЖАТИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое
Марка чугуна _______________________________
Количество образцов ________________________
Тип испытательной машины __________________
Номер или клеймо образца | Номер плавки | Номер партии | Диаметр образца мм | Площадь поперечного сечения , мм | Нагрузка Н (кгс) | Временное сопротивление МПа (кгс/мм) |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (рекомендуемое). ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое
Марка чугуна ______________________________________
Количество образцов _______________________________
Тип испытательной машины _________________________
Номер или клеймо образца | Номер плавки | Номер партии | Диа- метр образ- ца , мм | Рассто- яние между опорами , мм | Разру- шающая нагрузка , Н (кгс) | Временное сопротивление , МПа (кгс/мм) | Макси- мальная стрела прогиба, мм | Диаметр шарика, мм _________ Нагрузка Р, Н (кгс) ___________ Твердость по Бринеллю, | |||
Отпечаток | Среднее | ||||||||||
1-й | 2-й | 3-й | |||||||||
Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
Отливки из металлов и сплавов: Сб. ГОСТов. —
М.: ИПК Издательство стандартов, 2002
Источник