Серый чугун предел прочности при растяжении
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% ;
ĺ°?
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 ) σ 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
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
Серый чугун, широко применяется в машиностроении и представляет собой не сплошной металл, а пористую металлическую губку — сплав железа с графитом, поры которой заполнены рыхлым неметаллическим веществом — графитом. Чугун весьма хрупок. Его относительное удлинение при разрыве очень низко. Он разбивается на куски ударом.
Механические свойства серых чугунов зависят от свойств металлической основы и в основном, от количества, формы и размеров графитных включений. Перлитная основа обеспечивает наибольшие значения показателей прочности и износостойкости. Марки серых чугунов согласно ГОСТ 1412—85 состоят из букв «СЧ» и цифр, соответствующих минимальному пределу прочности при растяжении Ств, МПа / 10. Чугун СЧ10 — ферритный; СЧ15, СЧ18, СЧ20 — ферритно-перлитные чугуны, начиная с СЧ25 — перлитные чугуны.
На долю серого чугуна с пластинчатым графитом приходится около 80 % общего производства чугунных отливок.
Серый чугун отличается высокими литейными свойствами (для него свойственна низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и поэтому служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.
Серый чугун весьма склонен к образованию трещин при сварке, и борьбе с трещинами приходится уделять особое внимание при сварке.
Часто в процессе сварки происходит отбеливание чугуна, что придает ему высокую твердость и хрупкость в зоне сварки и делает его совершенно непригодным для механической обработки после сварки.
Встречаются сорта чугуна, практически совершенно не поддающиеся сварке, например так называемый горелый серый чугун, подвергавшийся длительному воздействию высокой температуры, кислот, пара и т. п.
Влияние химического свойства на структуру и физико-механические свойства серого чугуна. Влияние основных элементов на графитизацию чугуна :
Углерод. Повышение содержания углерода в сером чугуне приводит в общем к уменьшению прочности, модуля упругости и твердости и к увеличению пластичности и циклической вязкости. Нижний предел содержания углерода в чугуне с повышенной прочностью ограничивается снижением литейных свойств чугуна. Обычно содержание углерода в сером чугуне колеблется в пределах 2,4—4,2%.
Кремний с точки зрения его влияния на графитизацию серого чугуна является аналогом углерода. Однако его влияние на механические свойства принципиально отлично от влияния углерода. Кремний образует с ферритом твердый раствор и повышает твердость и прочность феррита, снижая одновременно его вязкость. Суммарное (графитизирующее и легирующее) воздействие кремния может существенно изменять механические свойства серого чугуна. Обычно повышение содержания кремния связано с ростом величины графитовых включений и повышением доли феррита в матрице; прочность серого чугуна при этом снижается. При высоком содержании кремния снижается пластичность серого чугуна за счет образования силикоферрита. Твердость серого чугуна с увеличением содержания кремния сначала понижается вследствие графитизации, а затем увеличивается за счет образования силикоферрита.
Влияние углерода и кремния на механические свойства серого чугуна обычно рассматривают совместно. В простейшем случае учитывают суммарное содержание углерода и кремния, более точным является способ определения углеродного эквивалента или степени эвтектичности.
Сера. Ослабляя границы зерен, эвтектика Fe—FeS снижает прочность и пластичность чугуна. С другой стороны, сера способствует перлитизации структуры и может повышать прочность и твердость ферритного или феррито-перлитного серого чугуна. Кроме того, сера повышает износостойкость чугуна.
Марганец тормозит графитизацию, легирует феррит, способствует размельчению перлита и иногда образованию свободных карбидов. Влияние марганца на механические свойства чугуна показано на рис. 38. Марганец, взаимодействуя с серой, нейтрализует ее вредное воздействие, поэтому выбор количества марганца должен быть увязан с содержанием серы. При выплавке малосернистого чугуна содержание марганца следует снижать.
Фосфор легирует феррит, способствует размельчению эвтектического зерна и образованию включений фосфидной эвтектики. С повышением содержания фосфора увеличивается твердость и износостойкость чугуна.
Хром. С увеличением содержания хрома растет прочность и твердость чугунных отливок; нарастание прочности происходит быстрее у модифицированного чугуна. Хром тормозит графитизацию и является активным карбидообразующим элементом. На рис. 40 показано изменение твердости в отливках с различной толщиной стенки при изменении содержания хрома. Рост твердости в тонких сечениях с увеличением содержания хрома происходит более интенсивно, чем в толстых.
Никель благоприятно влияет на выравнивание механических свойств чугуна в отливках с различной толщиной стенки. В чугуне с содержанием никеля несколько больше 3% прочность почти не изменяется при толщине стенок от 22 до 88 мм. Каждый процент никеля повышает твердость серого чугуна приблизительно на 10 НВ. С увеличением содержания никеля возрастает коррозионная устойчивость чугуна, особенно в щелочных средах; улучшается обрабатываемость и, кроме того, повышается герметичность, так как при высокой эвтектичности графит приобретает благоприятную форму, а величина зерна уменьшается.
Молибден является интенсивным карбидообразующим элементом и тормозит графитизацию. Прочность и твердость чугуна с увеличением содержания молибдена повышается. С увеличением содержания молибдена прочность чугуна возрастает линейно: 1% Мо повышает прочность примерно на 1 кГ/мм2 при любой степени эвтектичности от 0,8 до 1,0. Ударная вязкость при этом не падает, а даже несколько увеличивается. Молибден увеличивает прочность чугуна при повышенных температурах. Максимум прочности достигается при содержании 1,9% Мо, затем происходит падение свойств из-за образования ледебурита. Повышение твердости вследствие повышения однородности не сопровождается ухудшением обрабатываемости. Молибден повышает также сопротивление чугуна износу и его росто-устойчивость.
Медь оказывает на серый чугун двойное действие: способствует графитизации при затвердевании и образованию перлита при эвтектоид-ном превращении. С увеличением содержания меди увеличивается жидкотекучесть и уменьшается усадка. При увеличении содержания меди повышается модуль упругости чугуна, прочность и твердость.
Отмечается повышение модуля упругости с 13000 до 20000 кГ/мм2 предел прочности при изгибе — с 35 до 67 кГ/мм2 твердости — с 137 до 20 НВ, причем при 2,6 % Си она оставалась равномерной по всему сечению отливок.
Медистый чугун обрабатывается лучше нелегированного. Добавка меди к чугуну, легированному карбидообразующими элементами (хромом, молибденом, ванадием), понижает его твердость и улучшает обрабатываемость, а также может повышать прочность, снижая охрупчивающее действие карбидов. Вследствие положительного влияния меди на образование тонкопластинчатого перлита повышается коррозионная стойкость медистого чугуна во многих средах.
Повышение предела прочности при растяжении медистого чугуна происходит независимо от его эвтектичности; увеличение твердости зависит от эвтектичности (при низкой эвтектичности твердость возрастает интенсивнее).
Олово при содержании до 0,1% повышает твердость, а также прочность и модуль упругости серого чугуна. Однако одновременно с повышением твердости увеличивается склонность чугуна к отбелу. Поэтому во избежание отбела содержание олова не должно превышать 0,05—0,08%.
Олово как легирующий элемент рекомендуется использовать вместо хрома для устранения больших колебаний в твердости по различным сечениям отливок.
Олово заметно понижает рост чугуна и образование окалины.
Сурьма в сером чугуне препятствует выделению свободного феррита подобно олову, но более эффективно. Влияние сурьмы обнаруживается при ее содержании 0,015%, а добавки 0,03—0,08% Sb обеспечивают эффективное легирование чугуна. Прочность чугуна увеличивается примерно при содержании в нем до 0,1% Sb, пока не будет достигнута чисто перлитная структура, а при дальнейшем увеличении содержания сурьмы снижается прочность. Сурьма влияет только на кристаллизацию металлической основы чугуна, не изменяя ни формы, ни распределения графитовых включений. Ударная вязкость чугуна при легировании сурьмой снижается.
С увеличением содержания сурьмы заметно снижается чувствительность чугуна к толщине стенки. Влияние сурьмы на механические свойства приведено в табл. 26.
Бор повышает прочность чугуна, способствуя выделению измельченных карбидов. При чрезвычайно малых добавках бор видимо оказывает на чугун графитизирующее влияние и несколько повышает стрелу прогиба и ударную вязкость; при больших содержаниях бора повышается прочность и снижается пластичность и вязкость чугуна.
При подобранном соотношении бора и кремния в широком пределе толщин стенок и эвтектичности чугуна получается своеобразная половинчатая структура с равномерно распределенной цементитной сеткой на перлитной основе. В зависимости от количества введенного бора возможно получение твердости до 260 НВ. Серый чугун с тонкой цементитной сеткой хорошо обрабатывается. Аналогичное влияние на свойства чугуна оказывают комплексные добавки бора и алюминия. Путем легирования бором можно значительно повысить износостойкость чугуна без опасения понизить его обрабатываемость.
Наиболее широкое применение находит комплексное легирование с введением в чугун нескольких элементов одновременно.
Сварку чугуна применяют для исправления различных литейных дефектов, в ремонтных работах при восстановлении изношенных и разрушившихся деталей машин, а также при изготовлении комбинированных деталей машин из чугуна и из чугуна в сочетании с другими сплавами.
Основными способами сварки чугуна являются: газовая, электродуговая и электроконтактная точечная, применяемая для соединения чугунных деталей с медными, бронзовыми и латунными деталями.
Служебные свойства серого чугуна. Износостойкость определяется скоростью потери металла, выраженной в весовом или линейном измерениях.
Основные виды износа классифицируются следующим образом: абразивный, при сухом трении, при трении со смазкой, эрозионно-кавитационный.
Износостойкость серого чугуна зависит прежде всего от его структуры и твердости. Чем меньше общее количество графита и размеры графитовых включений, тем большей износостойкостью обладает чугун. Наличие феррита в структуре оказывается полезным только при сравнительно мягком контртеле, при малых давлениях и скоростях, в условиях трения качения при непрерывном одностороннем вращении, а также при возможных перекосах трущейся пары в процессе приработки. В большинстве случаев значительные преимущества имеет перлитная структура, особенно при трении скольжения и возвратно-поступательном движении.
В подавляющем большинстве случаев износостойкость находится в прямой зависимости от твердости чугуна и повышается с ростом твердости последнего. Особенно высокую твердость должны иметь детали, работающие в условиях ударно-абразивного износа.
Износостойкость серого чугуна может быть существенно повышена за счет применения легирования (рис. 50).
Герметичность оценивают по скорости утечки, падению давления или по граничным параметрам (толщина стенки, давление), при которых обнаруживается течь.
Требования герметичности предъявляются к чугунным деталям, работающим под давлением жидкости или газа. Давление жидкости может быть равно атмосферному (картеры, открытые резервуары). Высокой герметичностью должны обладать отливки насосов и компрессоров, трубопроводов, арматуры, тормозной пневматики, гидроприводов и др.
Основным фактором, определяющим герметичность отливок, является наличие раковин и микропористости. Главную роль играет «транзитная», т. е. сообщающаяся между собой микропористость.
Применение серого чугуна в станкостроении. К первому классу отливок относятся базовые, корпусные и другие детали высокой прочности или износостойкости. Чугун в преобладающих по толщине участках отливок, которые определяют в основном прочность и жесткость деталей, должен иметь предел прочности на растяжение около 25—30 кГ/мм- и модуль упругости около (1,15-е-1,35) 104. В зависимости от конкретных толщин стенок для обеспечения в отливках этой заданной прочности рекомендуются для предпочтительного использования следующие марки серого чугуна: СЧ 21-40, СЧ 28-48, СЧ 32-52.
Детали, относящиеся к первому классу — это детали, несущие высокие нагрузки: кронштейны, зубчатые колеса. Детали, к которым предъявляются требования по стабильности геометрической формы и работающие на износ при трении скольжения в условиях большой загрязненности смазки, а также при трении качения: станины с направляющими скольжения токарно-винторезных, револьверных, горизонтально-расточных, фрезерных и других станков, а также коордннатно-расточных, шлифовальных с недостаточной защитой направляющих; станины координатно-расточных, резьбошлифовальных, шлифовальных станков с направляющими качения; ползуны, поперечины, накладные направляющие; шабровочные и поверочные плиты и линейки. Детали, к которым предъявляются требования в части герметичности при давлении свыше 80 кГ/сма: детали гидро- и пневмоаппаратуры — цилиндры, корпусы насосов, золотников.
К отливкам первого класса, работающим в условиях износа рабочих поверхностей (направляющих), предъявляются дополнительные требования в отношении твердости и микроструктуры. Твердость направляющих на глубине 3/4 припуска на механическую обработку должна быть не ниже 180 НВ. Для тяжелых отливок весом более 7000 кг или при толщине направляющих более 100 мм твердость может быть снижена до 170 НВ. Такое же снижение твердости допускается, если направляющие скольжения хорошо защищены от загрязнения (не выходят из контакта с направляющими сопряженных деталей).
Микроструктура отливок развесом до 4000 кг при толщине направляющих до 60 мм должна состоять из мелкопластинчатого высокодисперсного перлита в количестве не менее 98% и мелких пластинок графита размером от 10 до 125 мкм графитовые включения, изолированные или в виде колоний малой степени изолированности. При весе отливок от 4000 до 10 000 кг или при толщине литых направляющих от 60 до 100 мм перлита должно быть не менее 95%. Для особо тяжелых станочных отливок более 10 000 кГ или при толщине направляющих более 100 мм перлит может быть от среднепластинчатого до мелкопластинчатого с содержанием в структуре более 90%, а графит размером от 10 до 250 мкм.
Для наиболее ответственных деталей первого класса: базовые, корпусные и другие детали высокой прочности и высокой износостойкости прецизионных станков, т. е. станков повышенной, высокой и особо высокой точности предпочтительно применение чугуна марки СЧ 32-52.
Высокие показатели прочностных свойств и твердости рабочих поверхностей достигаются за счет легирования чугуна никелем, хромом и молибденом.
Ко второму классу отливок относятся базовые и корпусные детали повышенной прочности или износостойкости. Для обеспечения необходимой прочности и жесткости чугун в отливках (в преобладающих по толщине сечения участках) должен иметь предел прочности на растяжение около 20—25 кГ/мм3. В зависимости от толщин стенок отливок для обеспечения такой прочности рекомендуется применение следующих марок серого чугуна: СЧ 15-32, СЧ 21-40 и СЧ 28-48.
Отливки второго класса — детали, к которым предъявляются требования по стабильности геометрической формы и не работающие на износ: станины и салазки с накладными направляющими револьверных, токарно-винторезных станков и т.д.
Более подробно применение серого чугуна и других типов чугуна рассмотрено в статье применение чугуна.
Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.04.23
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | — относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | — предел упругости, МПа | Jк | — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | — предел текучести условный, МПа | σизг | — предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | — относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | — предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | — относительный сдвиг, % | n | — количество циклов нагружения | |
| sв | — предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | — удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | — относительное сужение, % | E | — модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | — температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | — коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | — твердость по Бринеллю | C | — удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | — твердость по Виккерсу | pn и r | — плотность кг/м3 | |
| HRCэ | — твердость по Роквеллу, шкала С | а | — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С | |
| HRB | — твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | — предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | — твердость по Шору | G | — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
Источник