Обозначение чугуна: Маркировка чугунов | Материаловедение

Содержание

Маркировка чугунов | Материаловедение

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода до 6%. Они содержат те же примеси, что и стали, но в большем количестве.
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида, и серый чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита. В зависимости от формы выделившегося графита, что определяет прочностные свойства сплава, чугуны подразделяют на:
1) серые - пластинчатая или червеобразная форма графита;
2) высокопрочные - шаровидный графит;
3) ковкие - хлопьевидный графит.
Чугуны маркируют двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления при растяжении σв в МПа. Цифра через тире указывает на относительное удлинение чугуна при растяжении.
Серый чугун обозначают буквами «СЧ» (ГОСТ 1412-85), высокопрочный - «ВЧ» (ГОСТ 7293-85), ковкий - «КЧ» (ГОСТ 1215-90).
СЧ15 - серый чугун с пределом прочности при растяжении σв 150 МПа
СЧ30-5 - серый чугун с пределом прочности при растяжении σв 300 МПа и относительным удлинением δ=5%
ВЧ60 - высокопрочный чугун с σв при растяжении 600 МПа,
КЧ45 - ковкий чугун с σв при растяжении 450 МПа.
для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-I, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом:
АЧ - антифрикционный чугун;
С - серый, В - высокопрочный, К- ковкий. Цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТ 1585-89.
Литература
1. Арзамасов Б.Н. Материаловедение М.: Машиностроение, 1986 Сидорин И.И. Косолапов Г.Ф.
2. Кузьмин Б.А Металлургия, Металловедение и конструкционные материалы Самохоцкий А.И М.: Высш. шк., 1984
3.Мозберг Р.К Материаловедение М.: Высш. шк.,1991
4. Кузьмин Б.А Технология металлов и конструкционные материалы Абраменко Ю.Е М.: Машиностроение,1981 Ефремов В.К
5. Адаскин А.М. Материаловедение (Металлообработка) М.:Профиздат.,2002 Зуев В.М.
6. Козлов Ю.С Материаловедение М.: Аг2р, 2000
7. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалыЛ.: Машиностроение. 1986
8. Марочник сталей и сплавов М.: Машиностроение. 1989
9. Марочник сталей и сплавов М.: Машиностроение. 2001
10. Гуляев А.П. Металловедение. Металлургия, 1978 г.
11. Лахтин Ю.М Металловедение и термическая обработка металлов. М., Металлургия. 1991 г.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать решениe заданий по всем разделам материаловедения. Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.

Обозначение серого чугуна с пластинчатым графитом (ГОСТ 1412-85)

Обозначение серого чугуна с пластинчатым графитом регламентируется ГОСТ 1412-85.

Серый чугун — тройной сплав Fe-C-Si, имеющий постоянные при­меси Mn, Р, S и содержащий 2,9…3,7% углерода. Большая часть углерода в серых чугунах находится в виде графита.

Стандарт предусматривает следующие марки чугунов с пластинча­тым графитом для отливок: СЧ10; СЧ15; СЧ20; СЧ25; СЧ30; СЧ35. По тре­бованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ18; СЧ21; СЧ24. Условное обозначение марки включает буквы «СЧ» — серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа ·10

-1.

Применение

Область применения серого чугуна с пластинчатым графитом :

  • СЧ10; СЧ15 —  Тонкостенные (до 10 мм) отливки и слабонагруженные детали: корпусы, кожухи, крышки, блоки, барабаны, корпусы подшип­ников, подставки, стойки, тихоходные зубчатые колёса.
  • СЧ18 —  Отливки с толщиной стенок до 20 мм: кожухи, корпуса, крыш­ки, зубчатые колёса, маховики, кронштейны, станины.
  • СЧ25 —  Особо ответственные отливки: головки блоков, рамы, штампы для холодной вытяжки, станины станков, клапаны, кулачки.
  • СЧ30 —  Отливки особо сложной конфигурации с резкими переходами в сечениях при минимальной толщине сечения 6…8 мм: порш­невые кольца, муфты, клапаны, кулачки.
  • СЧ35 —  Отливки простой конструкции с незначительным переходом в сечениях не толще 20 мм: зубчатые и червячные колёса, муф­ты; диски сцепления клапаны, поршневые кольца.

Пример условного обозначения в конструкторской документации

СЧ 15 ГОСТ 1412-85

Это серый чугун с минимальным временным сопротив­лением при растяжении σВ =150 МПа.

Опубликовано в рубрике Обозначения материалов
Tagged с ГОСТ, Обозначение, Чугун

Серый чугун: свойства, применения, состав, маркировка

Чугун – это сплав железа и углерода. Один из самых широко распространенных видов – это серый чугун. Объем углерода в его составе превышает 2,14% и содержится в диапазоне от 2,4 до 4,2%.

Свое название материал получил по цвету излома, имеющего серый цвет.

По сути, это литьевой чугун с вкраплениями пластинчатого графита. Но и, тем не менее, его продолжают называть серым. Кстати, такой же цвет можно увидеть и на изломе ковкого чугуна. Металлурги установили зависимость между объемом свободного углерода, но не от его формы.

В сером чугуне углерод по мере охлаждения приобретает форму хлопьевидных или пластинчатых вкраплений. Разница между чугуном и сталью заключена в объеме углерода. Углерод абсолютно полностью растворяется в стали и не содержится в виде вкраплений, в сером чугуне содержатся вкрапления углерода называемыми графитом.

 

 

Основные характеристики

Чугун широко распространен и востребован черной металлургией. Его производят путем воссоздания железной руды при поддержке углеродного топлива (кокса). В процессе реакции восстановления, полученный расплав получает дополнительную порцию углерода.

Именно, объем углерода, находящийся в свободном состоянии, определяет механические параметры этого чугуна. Одно из свойств, позволяющее применять этот материал не только как передельный металл, но и как литьевой – это довольно высокие литейные качества и малая усадка при застывании отливки. У серого чугуна отмечается высокая текучесть, и это позволяет отливать довольно сложные изделия.

Существует и ограничение на применение изделий полученных из этого чугуна – оно обусловлено тем, этот материал имеет невысокую прочность на изгиб и высокую хрупкость. Но с другой стороны, его отличает высокая прочность на сжатие.

Этот материал отличает и стойкость к износу. Это допускает применять его в узлах, работающих в условиях высокого трения. В таких условиях сильное воздействие оказывают антифрикционные параметры серого чугуна.

Большой объем углерода понижает плотность серого чугуна, она равна от 6,8 до 7,3 тонны на м3.

Включения углерода не позволяют выполнять неразъемные соединения из заготовок, выполненных из серого чугуна, с помощью сварки. Но, тем не менее, разработаны и применяют технологии сварочных работа, которые можно проводить при соблюдении ряд условий. В этот набор входят предварительный нагрев заготовок, применение специализированных электродов с высоким содержанием углерода. Плавное охлаждение шва, это необходимо для удаления напряжений в сварном шве. Но в любом случае, его структура заметно отличается от основного материала.

Маркировка

Металлургические комбинаты производят несколько марок этого материала. Его маркировку осуществляют следующим образом. Две буквы в начале аббревиатуры обозначают тип чугуна, маркировка серого чугуна начинается с СЧ, цифры, которые расположены после букв, говорят о пределе прочности во время растяжения

Принята следующая классификация серого чугуна:

  1. СЧ10 — ферритный;
  2. СЧ15, СЧ18, СЧ20 — ферритно-перлитные чугуны;
  3. начиная с СЧ25 — перлитные чугуны.

Состав серого чугуна и его структура

Параметры и свойства сплава напрямую зависят от режима охлаждения, дело в том, что именно во время охлаждения формируется структура материала.

В процессе медленного охлаждения происходит образование немалых кристаллов железа, а сочетание металла и углерода становится перлитным. В ходе такого охлаждения происходит не только увеличение размера кристаллов металла, но и углеродных включений. Такое сочетание приводит к тому, что перлитный материал имеет не только высокую прочность, но и повышенную хрупкость.

 

 

Оценка структуры СЧ  определяет:

  • размеры включений графита, измеряя в микрометрах (МКМ), их распределение, количество (в %), вид структуры металлической основы и при наличии перлита - его дисперсность.

По строению металлической основы серые чугуны делят на:

  1. перлитные - в составе структуры перлит и графит;
  2. ферритно-перлитные - феррит, перлит и графит;
  3. ферритные - структура состоит из феррита и графита.

Какая основа будет зависит от скорости охлаждения после затвердевания.

Для обозначения частей микроструктуры чугун этого типа используют терминологию определенную в ГОСТ 3443-87, например, пластинчатый графит обозначают буквами ПГ. Углерод включен в материал в следующих формах.

  • пластинчатая прямолинейная, ее обозначают ПГФ1;
  • пластинчатая завихреная - ПГФ2;
  • игольчатая - ПГФ3;
  • гнездообразная -ПГФ4.

Первоочередную значимость для приобретения требуемых параметров чугунной отливки имеет его структура, именно поэтому при выполнении заготовок требуется тщательное выполнение технологии плавления и заливания сырья. Для обретения требуемых параметров серого чугуна и устранения дефектов применяют операцию модификации.

В составе СЧ, в зависимости от его марки, могут входить следующие вещества:

Основа - Fe (железо), остальное:

  • C (углерод) - 2,9-3,7%;
  • Si (кремний) -1,2-2,6%;
  • Mn (марганец) - 0,5-1,1;
  • P (фосфор) не больше 0,2-0,3%;
  • S (сера) не больше 0,12-0,15%.

Допустимо легирование серого чугуна с использованием таких веществ как Cr, Ni, Cu,  и некоторыми другими элементами.

Кремний в составе увеличивает графитизацию углерода. Марганец несмотря на то что затрудняет графитизацию, улучшает его механические свойства.

Химический состав СЧ определен в ГОСТ 1412-85. Серый чугун производят во многих странах мира, в США аналогом этого материала считается A48-30B, в Британии BS 200 или 220, в КНР GB HT 20, в Европейском союзе EN-JL1030 FG20.

Применение 

Серый чугун нашел свое применение при получении отливок разной формы, для которых требуется высокая прочность при сжатии. Эта характеристика важна в основном при производстве литых станин, предназначенных для изготовления станочного оборудования. Применение этого материала ограничено высокой хрупкостью готовых изделий. Особенно это проявляется при наличии серьезных нагрузок на изгиб.

Не так давно, литейные характеристики серого чугуна были использованы при изготовлении кухонной посуды и иной бытовой утвари, в частности, чугунки, сковородки и пр. Выпущенная, с использованием литья, продукция отличалась простотой в производстве и низкой себестоимостью.

В наши дни с использованием литья производят нагруженные компоненты машин, которые работают без изгибающих нагрузок, например, детали поршневой группы которые установлены в ДВС.

Детали высокой прочности, отлитые из этого материал, обладают небольшой стоимостью и длительным временем эксплуатации. Можно смело сказать, что литые станины и корпуса станочного оборудования – это вечные компоненты станочного оборудования, в сравнении с другими узлами оборудования.

Чугуны марки СЧ15, СЧ18, СЧ20 применяют для слабо нагруженных деталей. Это: фланцы, крышки, маховик, корпус редуктора.

Марки СЧ20 и СЧ25 используют, где требуется повышенная нагрузка на детали. Это: поршни цилиндров, блоки цилиндров двигателя, станина станка.

Марки повышенной прочности и износостойкости СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45 использую в зубчатых колесах, гильзах двигателей, распределительных валах, шпинделях, для деталей паровых котлов. Эти марки обладают высокой теплостойкостью.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 - 0 голосов

Все о чугуне: виды, маркировка, классификация

Просмотров 40 Опубликовано Обновлено

14.04.2019

Чугун – это очень долговечный материал, способный переносить разные климатические условия. Из данного металла изготовляют посуду, радиаторы отопления и многое другое. Его применяют в промышленности, а также иных сферах жизнедеятельности. Существует несколько видов со специфическими особенностями и характеристиками. Далее рассмотрим разновидности, классификацию, расшифровку маркировки и сколько же существует видов чугуна.

Что такое чугун?

Чугун представляет собой сплав из железа и углерода. Как и любой другой металл он имеет свои положительные и отрицательные стороны:

  1. Имеет склонность покрываться ржавчиной при длительном контакте с водой.
  2. Обладает долговечностью, прочностью, качеством, упругостью, надежностью и практичностью.
  3. В зависимости от вида может иметь пониженную пластичность, а также хрупкость.
  4. Экологически чистый и безвредный для человека и животных материал.
  5. Сплав отличается большим сроком службы (более 50-60 лет).
  6. Обладает высоким уровнем гигиеничности, а также высокой стойкостью к кислотно-щелочной среде.
  7. Обладает отличной теплопроводностью.
  8. Схож по качественным характеристикам со сталью, имеет особый уровень прочности.

Свойства

  • Физические (к ним относятся усадка, удельный вес, коэффициент линейного расширения).
  • Тепловые (1 кал/см3*оС или 1,5 кал/см3*оС).
  • Механические (имеют прямую зависимость от формы, размеров и основы графита, входящего в состав – это пластичность и прочность).
  • Химические (расположение элементов по электродному потенциалу).
  • Гидродинамические (зависят от количества марганца и серы в сплаве).
  • Технологические (отвечают за стойкость к вибрации).

Основные черты

  • Имеет температуру плавления 1200 градусов по Цельсию, что на 300 единиц отличается от стали.
  • Из-за отсутствия прочной связи углерода и железа в составе такой материал не используется для изготовления различных деталей, так как не выдерживает большую нагрузку.
  • Металл относится к изделиям черной металлургии.
  • На свойства очень сильно влияют различные примеси в составе – это марганец, фосфор, сера, кремний, титан, хром, алюминий, никель, медь.

Классификация чугунов

Классификация чугунов определяется в соответствии с установленными техническими нормами ГОСТ 3443-77.Его деление происходит по признакам. По состоянию углерода:

  1. Свободный.
  2. Связанный.

По включению графита:

  1. Хлопьевидный.
  2. Шаровидный.
  3. Вермикулярный.
  4. Пластинчатый.

По матрице:

  1. Ферритный.
  2. Перлитный.
  3. Феррито-перлитный (смешанный).

По химическому составу:

  1. Легированные.
  2. Не легированные.

Разновидности

  1. Белый. Сплав, где углерод содержится в виде цементита. Это позволяет получать белый цвет и металлический блеск изделия. Здесь содержится совсем небольшое количество графита, который выявляется с помощью метода увеличения. Такая разновидность имеет ряд достоинств. Среди них износостойкость, стойкость к коррозии и гниению. С повышением углерода в составе будет увеличиваться твердость материала. Среди недостатков наблюдается плохая механическая обработка, из-за чего его также называют передельным.
  2. Серый. Здесь присутствует углерод (графит пластинчатой формы) и кремний с примесями марганца, серы и фосфора. Внутри имеется оттенок серого цвета. Другой разновидностью является серый чугун с графитом шаровидной формы и магнием, церием в составе. Это отличный вариант для литья. Его также называют литейным. Обладает текучестью, низкой температурой кристаллизации и малой усадкой. Если в составе присутствует графит, то такой металл подходит только для работ на сжатие. Графит придает хрупкость и ломкость, что не позволяет изготавливать из него детали. Как и другие виды он имеет обозначения и пределы прочности (СЧ).
  3. Ковкий. Эту разновидность выделяет особая мягкость и вязкость металла. При его отливке используют белый сплав, который подвергают термической обработке. Такой процесс называют отжигом, где проходит графитизация графита. Имеет особую прочность, сопротивление ударам и повреждениям. Он широко используется для изготовления деталей, особенно автомобильных (тормозные колодки, шаровые, мосты). Имеет обозначения (КЧ) и пределы прочности (указываются рядом с буквами). Данные показатели содержатся в специально разработанных технических регламентах (ГОСТ). Выпуск чугуна определенной разновидности осуществляется исключительно на основании принятых правил.
  4. Высокопрочный. Данная разновидность имеет в составе графит. Он имеет сфероидальную форму. Это позволяет достичь высокой прочности металла. Используется для изготовления труб для различных целей (водоснабжение, водоотведение, нефтепроводы). Они имеют большой срок службы и эксплуатационные свойства.

Маркировка

  1. Обозначение серого чугуна начинается с СЧ 10 и заканчивается СЧ 35. Это указано в ГОСТ 1412-85. Здесь важное значение имеет показатели временного сопротивления.
  2. Высокопрочный вид прописан в ГОСТ 7293-85. Обозначение указывается 2 буквами русского алфавита – ВЧ.
  3. В ГОСТ 1215-79 указано обозначение ковкого вида – КЧ, имеющего разное временное сопротивление и относительное удлинение.
  4. По ГОСТ 1585-85 чугун может быть антифрикционным – АЧ, а также с различными примесями – АЧС-5, АЧС-2.
  5. Износостойкий вид может обозначаться несколькими буквами — ИЧХ4Г7Д, где указывается хром в качестве дополнительного элемента.
  6. Легированный вид указан в ГОСТ 7769-82. Устойчив к коррозии, имеет много положительных качеств. Может обозначаться ЧГ6С3, что указывает на соотношение марганца и кремния в металле.
  7. В различных странах мира различные виды чугуна обозначают латинскими буквами. Это DIN, EN, BS, GJL и другие. К примеру, в Германии будет вот такое название DIN1691.

Области применения

Областей применения чугуна много. Такое положение образовалось благодаря различным видам и классификациям данного металла. Это:

  1. Тяжела промышленность (изготовление деталей и различных предметов в металлургии и станкостроении).
  2. Машиностроение (обычно применяется серый чугун, так как имеет полезные свойства – противостояние колебаниям и вибрациям).
  3. Автомобильная промышленность (используется как металл в чистом виде, так и в смеси с графитом для изготовления цилиндров, коленчатых валов и иных элементов).
  4. Тормозные колодки, используемые в различных сферах жизнедеятельности (мукомольной промышленности, бумагоделательной).
  5. Для производства домашней, бытовой утвари – казанов, сковородок, горшков и иной посуды (не вызывает аллергических реакций, отлично сохраняет тепло и не окисляется).
  6. В искусстве (это выкованные и литые ограждения, ворота, памятники и предметы декора).
  7. В нефтяной промышленности (трубы и иные изделия из чугуна в данной отрасли отличаются долговечностью и отличными эксплуатационными свойствами).
  8. Для изготовления ванн, моек (срок эксплуатации более 50-60 лет).


Выпуск чугуна осуществляется исключительно на основании специальных технических указаний, где прописаны свойства, марки и характеристики.

Маркировка чугуна по стандарту DIN 17006 Представлены способы маркировки по сокращённым наименованиям и номерам в соответствии со стандарт


Каталоги комплексных поставщиков для предприятий и служб сервиса / Catalogues of one-stop shop suppliers

HOFFMANN GROUP | Справочник HOFFMANN GROUP 2012 Обработка резанием Garant (Всего 1091 стр.)


68 Справочник HOFFMANN GROUP 2012 Обработка материалов резанием Garant ToolScout Стр.40

Маркировка чугуна по стандарту DIN 17006 Представлены способы маркировки по сокращённым наименованиям и номерам в соответствии со стандарт

Маркировка чугуна по стандарту DIN 17006 Представлены способы маркировки по сокращённым наименованиям и номерам в соответствии со стандартом EU. Способ маркировки чугуна - сокращённое наименование в соответствии со стандартом EU DIN EN 1560 графита макроструктура Структура графита Микро- или макроструктура Механические свойства L Пластинчатый A Аустенит - Предел прочности при растяжении и буквенное обозначение для характеристики образцов S образец отлит отдельно U прилитой образец C образец взят из готовой отливки Дополнительно, при необходимости - величина растяжения в % - температура испытания на ударную прочность - твёрдость S Шаровидный F Феррит M Хлопьевидный P Перлит V Разветвлённый (червеобразный) M Мартенсит N Без графита (отбелённый) L Ледебурит Y Особая структура Q Закалённый T Улучшенная B Обработан необезуглероживающим отжигом ) W Обработан обезуглероживающим отжигом А) только для ковкого чугуна Прим. EN-GJS-400-18S-RT Дополнительные требования Чугун с шаровидным графитом, минимальный предел проч2ности на растяжение Rm=400 Н/мм2, величина растяжения A=18 %, ударная вязкость при комнатной температуре, измеренная для отдельно отлитого образца D Необработанная отливка H Термообработанная отливка W Пригоден для сварки Z Дополнительно установленные требования Прим. EN-GJS-HB 150 Чугун с шаровидным графитом с числом твёрдости 150 HB Химический состав Буквенное обозначение X и основные легирующие элементы, а также их содержание в последовательности убывания Прим. EN-GJL-XNiMn 13-7 Легированный чугун с пластинчатым графитом, 13 % никеля и 7 % марганца Таблица 1.6 Маркировка чугуна по сокращённым наименованиям 40 GARANT Справочник по обработке резанием Материалы показана в таблице 1.3. В помещённых ниже таблицах 1.6 и 1.7 Таблица 1.8 содержит систему нумерации для чугуна по стандарту DIN 17007.




См.также / See also :

Конструкционные материалы обрабатываемые резанием / Workpiece material groups

Виды стружки при резании металлов / Shapes and types of chips

Удельная сила резания / Specific cutting force

Обработка нержавеющей стали / Machining stainless steel

Механическая обработка алюминия / Machining of aluminium

Механическая обработка чугуна / Machining cast iron

Обработка закаленных материалов / Machining of hard materials
Справочник HOFFMANN GROUP 2012 Обработка резанием Garant (Всего 1091 стр.)

65 Маркировка различных материалов согласно стандарту DIN может быть произведена следующим образом Буквенное обозначение высоколегированных с66 Способы маркировки и обозначения сталей и чугунов могут быть построены на сокращённом наименовании или системе нумерации Основные символы67 Способ маркировки сталей Система нумерации согласно национальному немецкому стандарту DIN EN 10027-2 Номера групп стали Нелегированные ста69 Способ маркировки чугуна Система нумерации в соответствии с европейским стандартом EU DIN EN 1560 Главный признак Особые требования 0 Резе70 Способы формирования обозначения цветных металлов аналогичны способам маркировки чёрных металлов Способ маркировки цветных металлов Систем71 Способ маркировки цветных металлов - DIN EN 573 Система нумерации в соответствии со стандартом EU DIN EN 1412 DIN EN 1754 EN Европейский с
Справочники по резанию и каталоги инструмента HOFFMANN GROUP


Каталог
HOFFMANN GROUP
2020
Режущий и
вспомогательный
инструмент
для станков
(1098 страниц)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2020
Измерительный
и ручной
инструмент
Инвентарь
(1194 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2020
Промышленная
мебель и
складское
оборудование
(666 страниц)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2020
Средства
индивидуальной
защиты
(англ.яз / ENG)
(442 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2018
Инструмент
вспомогательный
и режущий
(1034 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2018
Инструмент
Приборы
Инвентарь
(1162 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2017
Вспомогательный
и режущий
инструмент
(998 страниц)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2017
Ручной
и измерительный
инструмент
(1126 страниц)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2017
Производственная
мебель
и системы
хранения
(624 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2016
Станочный
режущий
инструмент
и оснастка
(англ.яз / ENG)
(934 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2016
Слесарно-
монтажный и
мерительный
инструмент
(англ.яз / ENG)
(1094 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2016
Производственная
мебель
(англ.яз / ENG)
(562 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2016
Режущий
инструмент
и оснастка
(нем.яз / DEU)
(932 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2016
Ручной и
измерительный
инструмент
(нем.яз / DEU)
(1094 страницы)

Справочник
HOFFMANN GROUP
2016
Режимы
резания для
режущего
инструмента
(EN DE ES IT FR)
(904 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2015
Инструмент
Оборудование
Инвентарь
(1643 страницы)

Каталог
HOFFMANN GROUP
2015
Производственная
мебель
(459 страниц)

Справочник
HOFFMANN GROUP
2012
Обработка
резанием
Garant
(1091 страница)

Каталоги комплексных поставщиков для предприятий и служб сервиса /
Catalogues of one-stop shop suppliers

---

---

Виды чугуна их применение и маркировка

Серый чугун маркируют по ГОСТ 1412–85 «Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки». Марка серого чугуна состоит из букв СЧ (серый чугун) и цифры, показывающей уменьшенное в 10 раз значение (в мегапаскалях) временного сопротивления при растяжении, например СЧ15 (σв = 150 МПа), марка СЧ30 указывает, что сплав относится к серым чугунам с пластинчатым графитом и имеет σв = 300 МПа. Стандартом предусмотрен следующий ряд марок – СЧ 10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ 35.

Механические свойства серого чугуна зависят от структуры металлической основы и, главным образом, от количества и размеров графитовых включений. Прочность, твердость и износостойкость чугунов растут с увеличением количества перлита в металлической основе, которая по строению аналогична сталям. Однако крупные пластинчатые включения графита создают высокую концентрацию напряжений и действуют как надрезы, ослабляющие металлическую основу. Ферритные чугуны СЧ 10 и СЧ 15 предназначены для слабо- и средненагруженных деталей: маховиков, корпусов редукторов, дисков сцепления и пр. Ферритно-перлитные чугуны СЧ 20 и СЧ 25 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоков цилиндров, станин различных станков и др. Перлитныечугуны СЧ 30 и СЧ 35 обладают высокими механическими свойствами. Их используют для деталей, работающих при высоких нагрузках, в том числе в тяжелых условиях износа: гильз блоков цилиндров, распределительных валов и т.п.

Ковкий чугун по ГОСТ 1215–79 «Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия» маркируют буквами «КЧ» и двумя числами, которые указывают уменьшенное в 10 раз значение (в мегапаскалях) временного сопротивления при растяжении и относительное удлинение в процентах. Например, КЧ 37–12 означает, что эта марка ковкого чугуна имеет прочность ϭв = 370 МПа и относительное удлинение δ =12 %.

По механическим и технологическим свойствам ковкий чугун занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью. Недостатком ковкого чугуна по сравнению с высокопрочным является ограничение толщины стенок для отливки и необходимость длительного дорогостоящего отжига. Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Из ферритных чугунов изготавливают картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы, хомуты, муфты, фланцы. Из перлитных чугунов, характеризующихся высокой прочностью и достаточной пластичностью, изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейеров, тормозные барабаны и диски.

Чугун с вермикулярным графитом изготавливают по ГОСТ 28394 – 89 четырех марок: ЧВГ 30 с ферритной металлической основой, ЧВГ 35 и ЧВГ 40 с феррито-перлитной, а ЧВГ 45 с перлитной основой. Буквы «ЧВГ» обозначают – «Чугун с вермикулярным графитом», а число – предел прочности при растяжении ϭв в МПа, уменьшенное в 10 раз.

Такие чугуны применяют для изготовления деталей, работающих при повышенных циклических нагрузках, при переменных повышенных температурах в общем и энергетическом машиностроении, авто- и дизелестроении. Из них выплавляют базовые детали станков, корпуса газовых турбин, крышки и головки цилиндров, блоки двигателей, корпуса гидроаппаратуры и др.

Высокопрочный чугун маркируют в соответствии с ГОСТ 7293–85 «Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки». Марку обозначают буквами «ВЧ» и числом, которое показывает уменьшенное в 10 раз значение (в мегапаскалях) временного сопротивления при растяжении. Например, маркировка ВЧ 50 означает, что этот чугун является высокопрочным и его = 500 МПа.

По сравнению с другими видами чугунов, механические свойства ВЧ повышаются, что обусловлено отсутствием концентрации напряжений у включений графита шаровидной формы.

Из высокопрочного чугуна изготовляют тонкостенные отливки (поршневые кольца), шаботы ковочных молотов, станины и рамы прессов и прокатных станов, изложницы, резцедержатели, планшайбы. Отливки коленчатых валов массой до 2..3 т, взамен кованых валов из стали, обладают более высокой циклической вязкостью, малочувствительны к внешним концентраторам напряжения, обладают лучшими антифрикционными свойствами и значительно дешевле.

План составления отчета

1. Выполнить краткие теоретические записи, в которых указать: факторы, влияющие на процесс графитизации и условия получения белого, серого, ковкого и высокопрочного чугунов.

2. Описать принципы маркировки чугунов по ГОСТам, свойства и область применения.

3. Выполнить графические построения и зарисовки согласно плану работы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 9755 – | 7376 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Чугун – это очень долговечный материал, способный переносить разные климатические условия. Из данного металла изготовляют посуду, радиаторы отопления и многое другое. Его применяют в промышленности, а также иных сферах жизнедеятельности. Существует несколько видов со специфическими особенностями и характеристиками. Далее рассмотрим разновидности, классификацию, расшифровку маркировки и сколько же существует видов чугуна.

Что такое чугун?

Чугун представляет собой сплав из железа и углерода. Как и любой другой металл он имеет свои положительные и отрицательные стороны:

  1. Имеет склонность покрываться ржавчиной при длительном контакте с водой.
  2. Обладает долговечностью, прочностью, качеством, упругостью, надежностью и практичностью.
  3. В зависимости от вида может иметь пониженную пластичность, а также хрупкость.
  4. Экологически чистый и безвредный для человека и животных материал.
  5. Сплав отличается большим сроком службы (более 50-60 лет).
  6. Обладает высоким уровнем гигиеничности, а также высокой стойкостью к кислотно-щелочной среде.
  7. Обладает отличной теплопроводностью.
  8. Схож по качественным характеристикам со сталью, имеет особый уровень прочности.

Свойства

  • Физические (к ним относятся усадка, удельный вес, коэффициент линейного расширения).
  • Тепловые (1 кал/см3*оС или 1,5 кал/см3*оС).
  • Механические (имеют прямую зависимость от формы, размеров и основы графита, входящего в состав – это пластичность и прочность).
  • Химические (расположение элементов по электродному потенциалу).
  • Гидродинамические (зависят от количества марганца и серы в сплаве).
  • Технологические (отвечают за стойкость к вибрации).

Основные черты

  • Имеет температуру плавления 1200 градусов по Цельсию, что на 300 единиц отличается от стали.
  • Из-за отсутствия прочной связи углерода и железа в составе такой материал не используется для изготовления различных деталей, так как не выдерживает большую нагрузку.
  • Металл относится к изделиям черной металлургии.
  • На свойства очень сильно влияют различные примеси в составе – это марганец, фосфор, сера, кремний, титан, хром, алюминий, никель, медь.

Классификация чугунов

Классификация чугунов определяется в соответствии с установленными техническими нормами ГОСТ 3443-77.Его деление происходит по признакам. По состоянию углерода:

По включению графита:

  1. Хлопьевидный.
  2. Шаровидный.
  3. Вермикулярный.
  4. Пластинчатый.

По матрице:

  1. Ферритный.
  2. Перлитный.
  3. Феррито-перлитный (смешанный).

По химическому составу:

  1. Легированные.
  2. Не легированные.

Разновидности

  1. Белый. Сплав, где углерод содержится в виде цементита. Это позволяет получать белый цвет и металлический блеск изделия. Здесь содержится совсем небольшое количество графита, который выявляется с помощью метода увеличения. Такая разновидность имеет ряд достоинств. Среди них износостойкость, стойкость к коррозии и гниению. С повышением углерода в составе будет увеличиваться твердость материала. Среди недостатков наблюдается плохая механическая обработка, из-за чего его также называют передельным.
  2. Серый. Здесь присутствует углерод (графит пластинчатой формы) и кремний с примесями марганца, серы и фосфора. Внутри имеется оттенок серого цвета. Другой разновидностью является серый чугун с графитом шаровидной формы и магнием, церием в составе. Это отличный вариант для литья. Его также называют литейным. Обладает текучестью, низкой температурой кристаллизации и малой усадкой. Если в составе присутствует графит, то такой металл подходит только для работ на сжатие. Графит придает хрупкость и ломкость, что не позволяет изготавливать из него детали. Как и другие виды он имеет обозначения и пределы прочности (СЧ).
  3. Ковкий. Эту разновидность выделяет особая мягкость и вязкость металла. При его отливке используют белый сплав, который подвергают термической обработке. Такой процесс называют отжигом, где проходит графитизация графита. Имеет особую прочность, сопротивление ударам и повреждениям. Он широко используется для изготовления деталей, особенно автомобильных (тормозные колодки, шаровые, мосты). Имеет обозначения (КЧ) и пределы прочности (указываются рядом с буквами). Данные показатели содержатся в специально разработанных технических регламентах (ГОСТ). Выпуск чугуна определенной разновидности осуществляется исключительно на основании принятых правил.
  4. Высокопрочный. Данная разновидность имеет в составе графит. Он имеет сфероидальную форму. Это позволяет достичь высокой прочности металла. Используется для изготовления труб для различных целей (водоснабжение, водоотведение, нефтепроводы). Они имеют большой срок службы и эксплуатационные свойства.

Маркировка

  1. Обозначение серого чугуна начинается с СЧ 10 и заканчивается СЧ 35. Это указано в ГОСТ 1412-85. Здесь важное значение имеет показатели временного сопротивления.
  2. Высокопрочный вид прописан в ГОСТ 7293-85. Обозначение указывается 2 буквами русского алфавита – ВЧ.
  3. В ГОСТ 1215-79 указано обозначение ковкого вида – КЧ, имеющего разное временное сопротивление и относительное удлинение.
  4. По ГОСТ 1585-85 чугун может быть антифрикционным – АЧ, а также с различными примесями – АЧС-5, АЧС-2.
  5. Износостойкий вид может обозначаться несколькими буквами – ИЧХ4Г7Д, где указывается хром в качестве дополнительного элемента.
  6. Легированный вид указан в ГОСТ 7769-82. Устойчив к коррозии, имеет много положительных качеств. Может обозначаться ЧГ6С3, что указывает на соотношение марганца и кремния в металле.
  7. В различных странах мира различные виды чугуна обозначают латинскими буквами. Это DIN, EN, BS, GJL и другие. К примеру, в Германии будет вот такое название DIN1691.

Области применения

Областей применения чугуна много. Такое положение образовалось благодаря различным видам и классификациям данного металла. Это:

  1. Тяжела промышленность (изготовление деталей и различных предметов в металлургии и станкостроении).
  2. Машиностроение (обычно применяется серый чугун, так как имеет полезные свойства – противостояние колебаниям и вибрациям).
  3. Автомобильная промышленность (используется как металл в чистом виде, так и в смеси с графитом для изготовления цилиндров, коленчатых валов и иных элементов).
  4. Тормозные колодки, используемые в различных сферах жизнедеятельности (мукомольной промышленности, бумагоделательной).
  5. Для производства домашней, бытовой утвари – казанов, сковородок, горшков и иной посуды (не вызывает аллергических реакций, отлично сохраняет тепло и не окисляется).
  6. В искусстве (это выкованные и литые ограждения, ворота, памятники и предметы декора).
  7. В нефтяной промышленности (трубы и иные изделия из чугуна в данной отрасли отличаются долговечностью и отличными эксплуатационными свойствами).
  8. Для изготовления ванн, моек (срок эксплуатации более 50-60 лет).


Выпуск чугуна осуществляется исключительно на основании специальных технических указаний, где прописаны свойства, марки и характеристики.

Сегодня почти нет ни одной сферы жизни человека, где бы не применялся чугун. Этот материал известен человечеству уже достаточно давно и превосходно зарекомендовал себя с практической точки зрения. Чугунное литье – основа великого множества деталей, узлов и механизмов, а в некоторых случаях даже самодостаточное изделие, способное выполнять возложенные на него функции. Поэтому в данной статье мы уделим самое пристальное внимание данному железосодержащему соединению. Также выясним, какие бывают виды чугуна, их физические и химические особенности.

Определение

Чугун – это поистине уникальный сплав железа и углерода, в котором Fe более 90%, а C – не более 6,67%, но и не менее 2,14%. Также углерод может находиться в чугуне в виде цементита или же графита.

Углерод дает сплаву достаточно высокую твёрдость, однако, вместе с тем, понижает ковкость и пластичность. В связи с этим чугун является хрупким материалом. Также в определенные марки чугуна добавляют специальные присадки, которые способны придать соединению определенные свойства. В роли легирующих элементов могут выступать: никель, хром, ванадий, алюминий. Показатель плотности чугуна равен 7200 килограмм на метр кубический. Из чего можно сделать вывод, что вес чугуна – показатель, который никак нельзя назвать маленьким.

Историческая справка

Выплавка чугуна уже достаточно давно известна человеку. Первые упоминания о сплаве датируются шестым веком до нашей эры.

В Китае в древние времена получали чугун с довольно низкой температурой плавления. В Европе чугун стали получать примерно в 14 веке, когда впервые начали использовать доменные печи. На тот момент такое чугунное литье шло на производство оружия, снарядов, деталей для строительства.

На территории России производство чугуна активно началось в 16 столетии и далее быстро расширялось. Во времена Петра I Российская империя по объему производства чугуна смогла обойти все государства мира, однако уже через сто лет начала снова сдавать свои позиции на рынке черной металлургии.

Чугунное литье использовалось для создания разнообразных художественных произведений ещё в эпоху Средневековья. В частности, в 10 веке китайские мастера отлили поистине уникальную фигуру льва, вес которого превысил 100 тонн. Начиная с 15 века на территории Германии, а после и в других странах литье из чугуна получило широчайшее распространение. Из него делали оградки, решетки, парковые скульптуры, садовую мебель, надгробия.

В последние годы 18 века чугунное литье максимально задействовано в архитектуре России. А 19 столетие так и вообще прозвали «чугунным веком», так как сплав очень активно использовался в зодчестве.

Особенности

Существуют различные виды чугуна, однако средняя температура плавления этого металлического соединения составляет порядка 1200 градусов Цельсия. Этот показатель на 250-300 градусов меньше, чем требуется для выплавления стали. Такая разница связана с достаточно высоким содержанием углерода, что приводит к его менее тесным связям с атомами железа на молекулярном уровне.

В момент выплавки и последующей кристаллизации углерод, содержащийся в чугуне, не успевает полностью проникнуть в молекулярную решётку железа, и потому чугун в итоге получается довольно хрупким. В связи с этим он не применяется там, где имеют место постоянные динамические нагрузки. Но при этом он отлично подходит для тех деталей, которые имеют повышенные требования к прочности.

Технология производства

Абсолютно все виды чугуна производятся в доменной печи. Собственно, сам процесс плавки – довольно трудоемкая деятельность, требующая серьёзных материальных вложений. Одна тонна чугуна требует примерно 550 килограмм кокса и почти тонну воды. Объем загружаемой в печь руды будет зависеть от содержания железа. Чаще всего применяют руду, в которой железа не менее 70%. Меньшая концентрация элемента нежелательна, поскольку ее будет невыгодно экономически использовать.

Первый этап производства

Выплавка чугуна происходит следующим образом. В первую очередь в печь засыпают руду, а также коксующиеся марки угля, которые служат для нагнетания и поддержания требуемой температуры внутри шахты печи. Помимо этого, эти продукты в процессе горения активно принимают участие в протекающих химических реакциях в роли восстановителей железа.

Параллельно в печь отгружается флюс, служащий в качестве катализатора. Он помогает породам быстрее расплавляться, что содействует скорейшему высвобождению железа.

Важно заметить, что руда перед загрузкой в печь подвергается специальной предварительной обработке. Ее измельчают на дробильной установке (мелкие частицы быстрее плавятся). После она промывается с целью удаления частиц, не содержащих металл. После чего сырье обжигают, за счет этого из него удаляется сера и прочие чужеродные элементы.

Второй этап производства

В загруженную и готовую к эксплуатации печь подают природный газ через специальные горелки. Кокс разогревает сырье. При этом выделяется углерод, который соединяется с кислородом и образует оксид. Этот оксид впоследствии принимает участие в восстановлении железа из руды. Отметим, что с увеличением количества газа в печи скорость протекания химической реакции снижается, а при достижении определённого соотношения и вовсе останавливается.

Избыток углерода проникает в расплав и входит в соединение с железом, формируя в конечном счете чугун. Все те элементы, которые не расплавились, оказываются на поверхности и в итоге удаляются. Эти отходы именуют шлаком. Его также можно использовать для производства других материалов. Виды чугуна, получаемые таким образом, называются литейным и передельным.

Дифференциация

Современная классификация чугунов предусматривает разделение данных сплавов на следующие типы:

  • Белые.
  • Половинчатые.
  • Серые с пластинчатым графитом.
  • Высокопрочные с шаровидным графитом.
  • Ковкие.

Давайте рассмотрим каждый вид по отдельности.

Белый чугун

Таким чугуном называется тот, у которого практически весь углерод химически связан. В машиностроении этот сплав применяется не очень часто, потому что он твёрдый, но очень хрупкий. Также он не поддается механической обработке различными режущими инструментами, а потому используется для отливания деталей, которые не требуют какой-либо обработки. Хотя этот вид чугуна допускает шлифование абразивными кругами. Белый чугун может быть как обыкновенным, так и легированным. При этом сварка его вызывает затруднения, поскольку сопровождается образованием различных трещин во время охлаждения или нагрева, а также по причине неоднородности структуры, формирующейся в точке сварки.

Белые износостойкие чугуны получают за счет первичной кристаллизации жидкого сплава при скоротечном охлаждении. Чаще всего они используются для работы в условиях сухого трения (например, тормозные колодки) или для производства деталей, обладающих повышенной износостойкостью и жаростойкостью (валки прокатных станов).

Кстати, белый чугун получил свое название благодаря тому, что внешний вид его излома – светло-кристаллическая, лучистая поверхность. Структура этого чугуна представляет собой совокупность ледебурита, перлита и вторичного цементита. Если же данный чугун подвергают легированию, то перлит трансформируется в троостит, аустенит или мартенсит.

Половинчатый чугун

Классификация чугунов будет неполной, если не упомянуть об этой разновидности металлического сплава.

Для указанного чугуна характерно сочетание карбидной эвтектики и графита в его структуре. В целом же, полноценная структура имеет следующий вид: графит, перлит, ледебурит. Если же чугун подвергнуть термической обработке или легированию, то это приведет к образованию аустенита, мартенсита или игольчатого троостита.

Этот вид чугуна достаточно хрупок, поэтому его применение весьма ограничено. Само же название сплав получил потому, что его излом – сочетание темных и светлых участков кристаллического строения.

Самый распространенный машиностроительный материал

Серый чугун ГОСТ 1412-85 содержит в своем составе около 3,5% углерода, от 1,9 до 2,5% кремния, до 0,8% марганца, до 0,3% фосфора и менее 0,12% серы.

Графит в таком чугуне имеет пластинчатую форму. При этом не требуется специального модифицирования.

Пластинки графита имеют сильно ослабляющее действие и потому серому чугуну характерны очень низкая ударная вязкость и практически полное отсутствие относительного удлинения (показатель составляет мене 0,5%).

Серый чугун хорошо подвергается обработке. Структура сплава может быть следующей:

  • Феррито-графитовой.
  • Феррито-перлито-графитовой.
  • Перлито-графитовой.

На сжатие серый чугун работает гораздо лучше, нежели на растяжение. Также он довольно хорошо сваривается, но для этого требуется предварительный подогрев, а в качестве присадочного материала следует использовать специальные чугунные стержни с высоким содержанием кремния и углерода. Без предварительного разогрева сварка будет затруднена, поскольку будет происходить отбеливание чугуна в зоне шва.

Из серого чугуна производят детали, работающие при отсутствии ударной нагрузки (шкивы, крышки, станины).

Обозначение данного чугуна происходит по такому принципу: СЧ 25-52. Две буквы сигнализируют о том, что это именно серый чугун, число 25 – показатель предела прочности при растяжении (в Мпа или кгс/мм 2 ), число 52 – предел прочности в момент изгиба.

Высокопрочный чугун

Чугун с шаровидным графитом принципиально отличается от других своих «собратьев» тем, что в нем содержится графит шаровидной формы. Она получается за счет введения в жидкий сплав специальных модификаторов (Mg, Се). Количество графитных включений и их линейные размеры могут быть различными.

Чем хорош шаровидный графит? Тем, что такая форма минимально ослабляет металлическую основу, которая, в свою очередь, может быть перлитной, ферритной или перлитно-ферритной.

Благодаря применению термической обработки или легирования основа чугуна может быть игольчато-трооститной, мартенситной, аустенитной.

Марки высокопрочного чугуна бывают различны, но в общем виде обозначение его таково: ВЧ 40-5. Легко догадаться, что ВЧ – это высокопрочный чугун, число 40 – показатель предела прочности при растяжении (кгс/мм 2 ), число 5 – относительно удлинение, выражаемое в процентах.

Ковкий чугун

Структура ковкого чугуна заключается в наличии в нем графита в хлопьевидной или шаровидной форме. При этом хлопьевидный графит может иметь различную дисперсность и компактность, что, в свою очередь, оказывает непосредственное влияние на механические свойства чугуна.

В промышленности ковкий чугун производится зачастую с ферритной основой, которая обеспечивает большую пластичность.

Внешний вид излома ферритного ковкого чугуна имеет черно-бархатистый вид. Чем выше количество перлита в структуре, тем светлее будет становиться излом.

В целом же, ковкий чугун получается из отливок белого чугуна благодаря длительному томлению в печах, нагретых до температуры 800–950 градусов Цельсия.

На сегодняшний день есть два способа изготовления ковкого чугуна: европейский и американский.

Американский метод заключается в томлении сплава в песке при температуре 800-850 градусов. В этом процессе графит располагается между зернами чистейшего железа. В итоге чугун приобретает вязкость.

В европейском методе отливки томятся в железной руде. Температура при этом составляет около 850-950 градусов Цельсия. Углерод переходит в железную руду, за счет чего поверхностный слой отливок обезуглероживается и становится мягким. Чугун становится ковким, а сердцевина сохраняет хрупкость.

Маркировка ковкого чугуна: КЧ 40-6, где КЧ – это, разумеется ковкий чугун; 40 – показатель прочности при растяжении; 6 – относительное удлинение, %.

Прочие показатели

Что касается разделения чугунов по прочности, то здесь применяется следующая классификация:

  • Обычная прочность: σв до 20 кг/мм 2 .
  • Повышенная прочность: σв = 20 — 38 кг/мм 2 .
  • Высокая прочность: σв = 40 кг/мм 2 и выше.

По пластичности чугуны разделяются на:

  • Непластичные – относительное удлинение менее 1%.
  • Малопластичные – от 1% до 5%.
  • Пластичные – от 5% до 10%.
  • Повышенной пластичности – более 10%.

В заключение также хотелось бы обязательно отметить, что на свойства любого чугуна довольно существенное влияние оказывает даже форма и характер заливки.

Маркировка и показатели чугуна

Перед тем, как начинать сварку с чугуном, да и в целом с любым металлом, необходимо досконально знать, с каким типом металла вам приходится иметь дело. А при работе с чугуном знать это крайне важно, потому как чугун очень прихотлив и имеет собственные особенности, проигнорировав которые, сварщик рискует не выполнить поставленную перед ним задачу. Поэтому в этом материале мы рассмотрим маркировку чугуна и попытаемся подробно разъяснить, чем отличается тот или иной тип, и как это отражается на маркировке.

 

Как правило, чугун маркируется двумя буквами «СЧ», возле которых, обязательно должны находятся цифры. Первая цифра указывает на предел прочности чугуна имеющейся марки, при его растяжении, а вторая цифра говорит о степени изгиба, измеряющейся в кг/мм2. Таким образом, наиболее распространенными марками чугуна являются следующие:

  • СЧ12-28 и СЧ15-32;
  • чугун средней прочности, к которому относятся СЧ18-36 и СЧ21-40, а также СЧ24-44;
  • серый чугун высокой прочности СЧ32-52 и СЧ38-60.

Первые пять указанных марок чугуна относятся к перлитно-ферритной основе, а остальные, лишь к перлитной основе. Также успеем добавить, что прочность серых чугунов во время сжатия, в значительной степени превышает прочность, которая наблюдается при растяжении. Так, например, чугун марки СЧ24-44, имеет предел прочности на растяжении, как и указано – 24 кгс/мм2, однако при сжатии эта прочность составляет 85 кгс/мм2. Прочность чугуна можно увеличить путем введения в него магния перед разливкой сплава, а также, в это же время чугун приобретает определенную пластичность. Также, существует высокопрочный чугун, маркирующийся индексом «ВЧ», который также имеет две цифры. Однако на этот раз, первая показывает временное сопротивление чугуна, а вторая цифра – его относительное удлинение.

Существуют, и так называемые, ковкие чугуны, которые маркируются соответственными индексами – «КЧ», а также имеет два цифровых обозначения. Первый коэффициент показывает степень временного сопротивления при растяжении, измеряющееся в кгс/мм2, а второй показывает относительное удлинение в процентах. Так, существуют следующие виды чугуна:

  • КЧ38-8 и КЧ35-10;
  • чугун марки КЧ37-12 и КЧ30-6.

В данном случае, структура чугуна во многом будет зависеть от скорости его охлаждения. Например, при постоянном содержании химических элементов – углерода или кремния, можно будет получить, например, цементный или перлитно-ферритный тип чугуна.

Чугун и его обозначение ~ МЕХАНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Чугун - это сплав железа и углерода. В дополнение к этим компонентам он также содержит кремний, сера, марганец и фосфор. Сталь и чугун в основном разделены по содержанию углерода. Сталь обычно содержит менее 1% углерода, тогда как чугун содержит от 2 до 4% углерода.

Чугун классифицируется на основе распределения содержания углерода следующим образом:

(1) Серый чугун: Серый чугун, определенный FG, с указанием его прочности на растяжение.То есть FG200 означает серый чугун с пределом прочности на разрыв 200 Н / мм2. Блок цилиндров, тормозной барабан, диск сцепления и т. Д. Изготовлены из серого чугуна.

(2) Белый чугун: Белый чугун, образующийся, когда большая часть углерода образует карбид железа. Ковкий чугун получают из белого чугуна.

(3) Ковкий чугун: Как было сказано ранее, ковкий чугун получают из белого чугуна термической обработкой.Ковкий чугун бывает трех основных типов:

(i) Blackheart- превосходная обрабатываемость и используется для изготовления оси, ступицы колеса и т. д.

(ii) Перлитный - Этот материал может быть упрочнен термической обработкой и подходит для

инженерная составляющая

(iii) Whiteheart- этот материал подходит для тонкого литья.

Ковкий чугун обозначается буквами BM, WM, PM, за которыми следует предел прочности на разрыв.

например, BM 300 - Ковкий чугун Blackheart с минимальной прочностью на разрыв 300 Н / мм2. WM 420 - Whiteheart Ковкий чугун с минимальным пределом прочности 420 Н / мм2 PM 550- Перлитный ковкий чугун с минимальной прочностью на разрыв 550 Н / мм2

Помимо упомянутого выше чугуна, к семейству чугунов относится высокопрочный чугун с шаровидным графитом или с шаровидным графитом или с шаровидным графитом .Когда деталь из высокопрочного чугуна выходит из строя, на изломанной поверхности появляется яркая поверхность. Он обозначается SG, за которым следует минимальный предел прочности на разрыв и минимальный процент удлинения. то есть SG 850/3 представляет собой чугун с шаровидным графитом с минимальным пределом прочности на разрыв 850 Н / мм2 и минимальным удлинением 3%.

Сравнительная таблица материалов чугуна

- Buford, GA

Класс
Химический состав, не более (если не указан диапазон),% Прочность на растяжение, мин (если не указан диапазон) Шарпи
Спецификация или класс С Si Мн S P Ni Cr Пн Cu Твердость макс., HB Предел прочности при растяжении мин, Ksi Предел текучести
Ksi @ 0.2%
Относительное удлинение на 2 дюйма,% Без надреза
мин, в среднем наивысшее 3
ASTM A159 Серый чугун G1800 3,40–3,70 2,3–2,8 0,5-0,8 0,150 0,250 187 18
G2500 3.20-3,50 2,0–2,4 0,6-0,9 0,150 0.200 170-229 25
G3000 3,10–3,40 1,9–2,3 0,6-0,9 0.150 0,150 187-241 30
G3500 3,00–3,30 1,8–2,2 0,6-0,9 0,150 0,120 207-255 35
G4000 3.00-3.30 1,8–2,1 0,7–1,0 0,150 0,100 217-269 40
ASTM A47 Ковкий чугун 32510 50 32.5 10
ASTM A48 Серый чугун 20 20
25 25
30 30
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
ASTM A439 Аустенитный высокопрочный чугун Д-2 3.00 1,50–3,00 0,70–1,25 0,080 18,0-22,0 1,75–2,75 139-202 58 30 8
Д-2Б 3,00 1,50–3,00 0,70–1,25 0.080 18,0-22,0 2,75–4,00 148-211 58 30 7
Д-2С 2,90 1,00–3,00 1,80–2,40 0,080 21,0-24,0 0,5 121–171 58 28 20
Д-3 2.60 1,00–2,80 1,00 0,080 28,0-32,0 2,50–3,50 139-202 55 30 6
Д-3А 2,60 1,00–2,80 1,00 0.080 28,0-32,0 1,00–1,50 131-193 55 30 10
Д-4 2,60 5,00-6,00 1,00 0,080 28,0-32,0 4,50–5,50 202-273 60
Д-5 2.40 1,00–2,80 1,00 0,080 34,0-36,0 0,1 131–185 55 30 20
Д-5Б 2,40 1,00–2,80 1,00 0.080 34,0-36,0 2,00–3,00 139–193 55 30 6
Д-5С 2,30 4,90–5,50 1,00 0,080 34,0–37,0 1,75–2,25 131-193 65 30 10
ASTM A532 Утюг, устойчивый к истиранию I-A 2.80-3.60 0,80 2,00 0,150 0,300 3,3-5,0 1,4-4,0 1,0 550 мин.
I-B 2,40–3,00 0,80 2,00 0.150 0,300 3,3-5,0 1,4-4,0 1,0 550 мин.
I-C 2,50–3,70 0,80 2,00 0,150 0,300 4,0 1.0-2,5 1,0 550 мин.
I-D 2,50–3,60 2,00 2,00 0,150 0,100 4,5-7,0 7,0-11,0 1,5 500 мин.
II-A 2.00-3.30 1,50 2,00 0,060 0,100 2,5 11,0-14,0 3,0 1,2 550 мин.
II-B 2,00–3,30 1,50 2,00 0.060 0,100 2,5 14,0-18,0 3,0 1,2 450 мин
II-D 2,00–3,30 1,00–2,20 2,00 0,060 0,100 2,5 18.0-23,0 3,0 1,2 450 мин
III-A 2,00–3,30 1,50 2,00 0,060 0,100 2,5 23,0-30,0 3,0 1,2 450 мин
ASTM A536 Ковкий чугун 60-40-18 60 40 18
65-45-12 65 45 12
80-55-06 80 55 6
100-70-03 100 70 3
120-90-02 120 90 2
ASTM A897 Шлифованный высокопрочный чугун 110-70-11 110 70 11 80
130-90-09 130 90 9 75
150-110-07 150 110 7 60
175-125-04 175 125 4 45
200-155-02 200 155 2 25
230-185-01 230 185 1 15

Ковкий чугун | Металлургия для чайников

Ковкий чугун - определение

Ковкий чугун производится из белого чугуна, который производится из горячего жидкого чугуна с определенными химическими компонентами.Белый чугун необходимо обработать ковкой, такой как графитизация или окисление и декарбонизация, тогда его металлографические структуры или химические компоненты будут изменены, поэтому он может превратиться в ковкий чугун.

Изделия из ковкого чугуна

Ковкий чугун отлит как белый чугун, структура которого представляет собой метастабильный карбид в перлитной матрице. В результате термообработки с отжигом хрупкая литая структура трансформируется. Углерод агломерируется в небольшие агрегаты графита примерно сферической формы, оставляя матрицу из феррита или перлита в зависимости от используемой термической обработки.В литейной промышленности различают три основных типа ковкого чугуна: ковкий чугун Blackheart, ковкий чугун Whiteheart и ковкий перлитный чугун.

Ковкий чугун - это термообработанный сплав железа с углеродом, который затвердевает в литом состоянии со структурой без графита, то есть общее содержание углерода присутствует в форме цементита (Fe3C). Выделяются две группы ковкого чугуна (ковкий чугун белого цвета и черный ковкий чугун), которые различаются по химическому составу, температуре и временным циклам процесса отжига, атмосфере отжига, а также свойствам и микроструктуре, возникающим в результате этого.Химический состав ковкого чугуна обычно соответствует следующим диапазонам: небольшое количество хрома (0,01-0,03%), бора (0,0020%), меди (максимум 1,0%), никеля (0,5-0,8%) и молибдена (0,35-0,5%). %) также иногда присутствуют.

Ковкий чугун сначала представляет собой отливку из белого чугуна, которую затем подвергают термообработке при температуре около 900 ° C (1650 ° F). В этом случае графит отделяется намного медленнее, так что поверхностное натяжение успевает превратить его в сфероидальные частицы, а не хлопья. Из-за их более низкого соотношения сторон сфероиды относительно короткие и далеко друг от друга, и имеют меньшее поперечное сечение по сравнению с распространяющейся трещиной или фононом.

У них также есть тупые границы, в отличие от чешуек, что снижает проблемы концентрации напряжений, с которыми сталкивается серый чугун. В целом ковкий чугун по своим свойствам больше похож на низкоуглеродистую сталь. Существует предел того, насколько большая деталь может быть отлита из ковкого чугуна, поскольку она сделана из белого чугуна.

Подобно другим аналогичным чугунам с углеродом, имеющим сферическую или шаровидную форму, ковкий чугун демонстрирует хорошую пластичность. Ковкое железо, ошибочно считающееся некоторыми «старым» или «мертвым» материалом, по-прежнему занимает законное место в арсенале инженеров-проектировщиков.Ковкий - хороший выбор для небольших отливок или отливок с тонким поперечным сечением (менее 0,25 дюйма, 6,35 мм). Производство других чугунов с шаровидным графитом, изготовленных из графита сферической формы, для этих целей может быть затруднено из-за образования карбидов в результате быстрого охлаждения.

Ковкий чугун по сравнению с серым чугуном имеет лучшую прочность и пластичность, особенно лучшую ударопрочность при низких температурах. По сравнению с литой сталью ковкий чугун имеет лучшую абразивную стойкость и амортизацию.По сравнению с ковким чугуном оба они обладают хорошей прочностью и пластичностью, но ковкий чугун имеет лучшую ударопрочность, а ковкий чугун лучше сопротивляется истиранию.

Ковкий чугун также демонстрирует лучшую вязкость разрушения при низких температурах, чем другие чугуны с шаровидным графитом, благодаря более низкому содержанию кремния. Температура перехода из пластичного в хрупкое состояние ниже, чем у многих других высокопрочных сплавов чугуна.

Чтобы правильно сформировать сферические узелки графита в процессе отжига, во время процесса литья необходимо следить за тем, чтобы отливка из чугуна затвердела с полностью белым поперечным сечением из чугуна.Более тяжелые участки отливки будут медленно охлаждаться, и при медленном охлаждении может образоваться первичный графит. Этот графит образует случайные чешуйчатые структуры и не трансформируется при термообработке. Когда к такой отливке прикладывается напряжение, трещина будет ниже, чем обычно, и будут видны крупные частицы первичного графита. Говорят, что такое железо имеет «пестрый» вид. Некоторые контрмеры могут быть применены для улучшения формирования полностью белой структуры, но литейные заводы по производству ковкого чугуна часто избегают производства тяжелых профилей из-за ограничения медленного времени охлаждения, вызывающего образование первичного графита.

Микроструктура ковкого чугуна

После литья и термообработки ковкий чугун можно формовать путем холодной обработки, такой как штамповка для операций правки, гибки или чеканки. Это возможно из-за того, что ковкий чугун менее чувствителен к скорости деформации, чем другие материалы.

Ковкий чугун Whiteheart

Микроструктура ковкого чугуна белого цвета зависит от размера сечения. Небольшие участки содержат перлит и закаленный углерод в ферритной подложке.Микроструктура не должна содержать чешуйчатого графита. В больших разделах существует три разные зоны:

  1. Поверхностная зона, содержащая чистый феррит,
  2. Промежуточная зона с перлитом, ферритом и отпущенным углеродом,
  3. Активная зона, содержащая перлит, закаленный углерод и ферритные включения.

Черный и перлитный ковкий чугун

Микроструктура ковкого чугуна черного сердца имеет матрицу, состоящую в основном из феррита.Микроструктура перлитного ковкого чугуна имеет матрицу, в зависимости от указанной марки, из перлита или других продуктов превращения аустенита. Графит присутствует в виде конкреций умеренного углерода. Микроструктура не должна содержать чешуйчатого графита.

Ковкий чугун

с черным сердцем в основном используется для производства литых деталей с функциями удара, сотрясения или кручения. Обычно используется для изготовления отливок картера заднего моста, кронштейна пружины, корпуса клапана низкого давления, трубопроводной арматуры, инструментов и гаечных ключей.Ковкий чугун с черным сердцем также называют ферритным ковким чугуном. Перлитный ковкий чугун имеет более высокую прочность, твердость и абразивную стойкость. Таким образом, он в основном используется для производства износостойких деталей для движущих сил и сельскохозяйственных машин.

Система обозначений ковкого чугуна

Обозначение ковкого чугуна в соответствии с ISO 5922 (1981) состоит из одной буквы, обозначающей тип чугуна, двух цифр, обозначающих предел прочности на разрыв, и двух цифр, обозначающих минимальное удлинение.

Буквы, обозначающие вид ковкого чугуна, могут быть:

  1. W для ковкого чугуна белого цвета,
  2. B для ковкого чугуна черного сердца,
  3. P для ковкого чугуна с грушевидным покрытием.

После этой буквы следует пробел.

  1. Первые две цифры, обозначающие минимальную прочность на разрыв в ньютонах на квадратный миллиметр испытательного образца диаметром 12 мм, деленную на десять. Например, если минимальная прочность на разрыв составляла 350 Н / мм², обозначение было бы 35.
  2. Следующие две цифры обозначают минимальное удлинение (L0 = 3d) в процентах от испытательного образца диаметром 12 мм. Нулевой (0) должен быть первой цифрой, когда значение меньше 10%, например, если минимальное удлинение составляет 4%, обозначение - 04, а если минимальное удлинение составляет 12%, обозначение - 12.

Например: Обозначение белого ковкого чугуна, имеющего минимальную прочность на разрыв 400 Н / мм² и минимальное удлинение 5% при измерении на образце диаметром 12 мм, будет W 40-05.

Ковкий чугун

- традиционный материал для изготовления трубопроводной арматуры, характеристики которого делают его идеальным выбором. Это железоуглеродистый сплав, который сочетает в себе выдающиеся свойства чугуна и стали для производства материала, который все еще можно отливать, но который имеет повышенную прочность и пластичность. Это также позволяет изготавливать изделия сложной формы в сочетании с тонкими стенками.

В литом состоянии он очень твердый, хрупкий и непригоден для большинства инженерных применений.К литому материалу применяется контролируемый процесс термообработки (отжиг), который изменяет структуру и снижает содержание углерода. Полученная микроструктура дает материал, который становится менее твердым, более не хрупким и теперь имеет хорошие пластичные и пластичные свойства, сохраняя при этом достаточно высокую прочность.

Возможно вам понравится

Случайные сообщения

  • Полупроводниковые материалы
    Полупроводник - это вещество, обычно твердый химический элемент или соединение, которое может проводить электричество под действием некоторой ко...
  • Как склепать алюминий?
    Заклепка - это неразъемная механическая застежка. Перед установкой заклепка состоит из гладкого цилиндрического вала с ...
  • Нанотехнологии в продуктах питания
    Сегодня нанотехнологии представляют новую волну нападок на наши продукты питания. ...
  • Что такое металлургия?
    Сюда входит производство сплавов, формование, термообработка и поверхностная обработка продукта. Та ...
  • Сплав с памятью формы
    Сплав с памятью формы (SMA, интеллектуальный металл, металл с памятью, сплав с памятью, мышечный провод, интеллектуальный сплав) - это сплав, который "запоминает"...

Детали ковкого чугуна

Чугун обычно считается слабым, грязным, дешевым и хрупким материалом, которому нет места в приложениях, требующих высокой прочности и определенных технических свойств. В то время как серый чугун относительно хрупок по сравнению со сталью, ковкий чугун - нет. Фактически, высокопрочный чугун по прочности и ударной вязкости очень похож на сталь, а преимущества обрабатываемости создают привлекательную возможность для значительного снижения затрат.Пруток из серого и ковкого чугуна коммерчески доступен и может использоваться как прямая замена в зубчатых передачах и других применениях, использующих пруток из углеродистой стали.

Автомобильные шестерни, например, переводятся на высокопрочный чугун из-за его демпфирующей способности и снижения затрат. Преобразование стержней из ковкого чугуна также широко используется во многих гидравлических системах, включая сальники и направляющие штанги, цилиндры, цилиндры гидростатической трансмиссии и в коллекторах высокого давления. И серый, и высокопрочный чугун уже много лет используются в станкостроении благодаря своим характеристикам при износе скольжения и гашении вибрации.

Понимание металлургических концепций высокопрочного чугуна является ключом к пониманию его потенциального использования в качестве конструкционного металла и позволяет инженеру-конструктору определить его пригодность для конкретных применений и разумно выбрать лучший сорт. Недавние разработки в области понимания переменных, которые влияют на обрабатываемость серого и высокопрочного чугуна, позволили инженеру-технологу количественно оценить ожидаемую экономию затрат при переходе от прутков из углеродистой стали к непрерывнолитому серому чугуну и высокопрочному чугуну.

Следующий материал включает в себя сведения о разработке непрерывного литья серого и высокопрочного чугуна, определения ковкого чугуна, металлургические характеристики разработанных марок и некоторые основные свойства материалов. Также представлена ​​обновленная информация о последних исследованиях характеристик обработки ковкого чугуна.

Введение

Процесс выбора лучшего материала для любого применения включает две основные проблемы: наиболее вероятно, что деталь сломается или она, скорее всего, изнашивается? Детали, которые не ломаются и не изнашиваются, теоретически могут служить вечно.Используя эту логику, было бы логично, что всякий раз, когда инженер-конструктор определяет материал для любого приложения, всегда должен использоваться самый прочный и наиболее износостойкий материал. Естественно, это непрактично из-за затрат на получение материала и затрат на обработку или иное изготовление из материала пригодной для использования детали.

В самых общих чертах прочность и износостойкость обратно пропорциональны обрабатываемости, и можно сделать вывод, что по мере увеличения прочности и износостойкости увеличивается стоимость обработки.Из-за этой проблемы чрезвычайно важно, чтобы проектировщик знал как можно больше обо всех доступных материалах, чтобы можно было выбрать тот, который имеет наилучшее сочетание инженерных и механических свойств.

Ковкий чугун был изобретен случайно, когда металлург пытался найти замену хрому в износостойких отливках из серого чугуна. В одном из экспериментов был использован магний, и было обнаружено, что то, что обычно было чешуйчатым графитом, теперь стало сфероидальным.Отливки, изготовленные из сфероидального, а не чешуйчатого графита, обладали высокой прочностью и пластичностью, хорошей усталостной долговечностью и ударными свойствами. Другие свойства, такие как гашение вибрации, обрабатываемость и износостойкость, сделали высокопрочный чугун подходящей заменой стали в зубчатых колесах и ряде других областей применения (Таблица 1).

Таблица 1: Требования к механическим свойствам высокопрочного чугуна в соответствии с ASTM A536.

Ковкий чугун Defined


Железо - это сплав черных металлов, состоящий в основном из железа с углеродом, кремнием, марганцем и серой.Другие элементы также присутствуют и контролируются для производства различных марок и влияния на другие механические свойства, обрабатываемость и литье. Углерод добавляется к железу в количествах, превышающих предел растворимости, и во время затвердевания графит осаждается в виде крошечных сфер. Кремний и другие сплавы используются для контроля морфологии осажденного графита и для контроля количества углерода, который остается в железе в виде твердого раствора. Сталь для сравнения содержит углерод в количествах, полностью растворимых в железе; поэтому осажденных графитовых конкреций не существует, и вся структура состоит из металлической матрицы.

По мере добавления углерода в сталь повышаются прочность и износостойкость, а обрабатываемость снижается. Низкоуглеродистые стали, такие как 1018 и 1117, содержат менее 0,20 процента углерода и имеют предел прочности на разрыв примерно 67 фунтов на квадратный дюйм. Марки с более высокой прочностью, такие как 1040 и 1141, содержат 0,40 процента углерода и будут иметь предел прочности на разрыв порядка 90 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Обрабатываемость уменьшается с увеличением прочности, и по сравнению со сталью 1212, 1117 имеет рейтинг 91 процент, а 1141 - 81 процент (источник: ASM Handbook).

В случае высокопрочного чугуна количество углерода, остающегося в твердом растворе, зависит от скорости затвердевания и охлаждения, от практики внесения модификаторов и от других элементов, которые добавляются либо для ускорения графитизации, либо для ускорения образования перлита. Подобно стали, ковкий чугун с меньшим содержанием углерода в матрице (с низким содержанием углерода) будет иметь более низкую прочность, более высокую пластичность и лучшую обрабатываемость, чем ковкий чугун с большим количеством связанного углерода.

Можно производить различные марки ковкого чугуна, контролируя параметры процесса, чтобы осаждать желаемое количество частиц графита и получать желаемое количество объединенного углерода, остающегося в матрице.

Марки стали обозначаются в первую очередь по химическому составу, а состав определяет механические свойства. Марки ковкого чугуна нельзя различить по химическому составу, потому что на свойства влияют морфология графита и состав матрицы, на который сильно влияют другие переменные.Марки пластичности обычно обозначаются в соответствии с ASTM A536 в форме xx-xx-xx, что означает предел прочности на растяжение и текучесть в тысячах фунтов на квадратный дюйм и процент удлинения. Как и в случае стали, повышенный предел прочности на растяжение и предел текучести является результатом более высокого количества растворенного углерода в матрице, что приводит к более высокому отношению перлита к ферриту. Более высокая прочность приводит к уменьшению удлинения, увеличению твердости и износа, а также к снижению обрабатываемости.

На микрофотографиях на Рисунке 1 показано соотношение перлита и феррита в трех марках высокопрочного чугуна при 100-кратном увеличении.По мере увеличения процентного содержания перлита (протравленного темного цвета) прочность увеличивается. Узелки графита также видны в виде круглых сфер, и на каждой из фотографий наблюдается похожая узловатость.

Рисунок 1: Типичные микроструктуры трех марок ковкого чугуна.

Требования к механическим свойствам для каждой из марок ковкого чугуна, перечисленных в ASTM A536, являются минимальными значениями, полученными из отдельно отлитого испытательного образца. Их можно использовать для целей проектирования, если были получены данные, которые коррелируют прочность отливки с прочностью в отдельно отлитом испытательном купоне.Образцы для испытаний на растяжение легко получить из чугуна с шаровидным графитом непрерывного литья, а механические свойства деталей, изготовленных из пруткового материала, напрямую соответствуют свойствам в ASTM A536.

Выбор лучшего сорта ковкого чугуна для любого применения включает в себя те же соображения, что и выбор лучшей марки стали или других металлов, определение требований к свойствам и поиск материалов, которые им соответствуют. Ковкий чугун может быть подходящей заменой для большинства простых углеродистых сталей, поскольку механические свойства аналогичны аналогичным матричным структурам.Основным преимуществом преобразования стального пруткового материала в прутковый пруток из ковкого чугуна является более низкая стоимость обработки за счет улучшенной обрабатываемости.

Преимущества ковкого чугуна

С момента создания в середине 1940-х годов производство отливок из высокопрочного чугуна резко выросло. Ковкий чугун имеет такие же технические свойства, как и сталь, а отливки почти чистой формы заменяют поковки, сварные детали и стальные отливки во многих сферах применения. Ковкий чугун также доступен в виде непрерывнолитых прутков и может быть прямой заменой прутков из углеродистой стали в ряде зубчатых передач в автомобильной, гидравлической, станкостроительной и других отраслях промышленности.

Преимущество обрабатываемости непрерывнолитых прутков из чугуна с шаровидным графитом перед прутками из углеродистой стали является основной причиной его роста за последние 40 лет. Увеличенный срок службы инструмента и более короткое время цикла означают, что в час производится больше деталей, а затраты на расходные материалы, такие как вставки для станков, снижаются. Ковкий чугун содержит осажденные графитовые вкрапления, которые действуют как естественные стружколомы, вызывая меньшее трение стружки по пластине и обеспечивая большую глубину резания из-за уменьшения усилий, требуемых во время обработки.

Наличие графитовых конкреций дает дополнительные преимущества. Шум и вибрация уменьшаются благодаря демпфирующим свойствам графита, что является ключевым фактором при применении в зубчатых передачах, а также повышается износостойкость. Ковкий чугун менее плотен, чем сталь, и те же детали, сделанные из высокопрочного чугуна, будут весить на 10 процентов меньше, чем если бы они были сделаны из стали.

Процесс непрерывного литья

Пруток из высокопрочного чугуна производится методом непрерывного литья.Непрерывное литье прутковой заготовки из высокопрочного чугуна включает установку графитовой матрицы с водяным охлаждением на дно тигля для прутковой машины (рис. 2). Расплавленное железо под действием силы тяжести поступает в матрицу, и на внутренней стороне матрицы начинает формироваться твердая корка, принимающая форму стержня. Поскольку стержень непрерывно вытягивается из матрицы, внешняя оболочка является единственной твердой частью. Ядро остается расплавленным, а внешняя оболочка повторно нагревается за пределами фильеры сердечником до температуры приблизительно 1950 градусов по Фаренгейту.Фактически, весь стержень затвердевает и охлаждается в неподвижном воздухе, создавая стабилизированную микроструктуру по всему поперечному сечению.

Рисунок 2: Схематическое изображение машины непрерывного литья заготовок в разрезе.

Тигель для прутковой машины действует как стояк, подающий утюг в матрицу, когда пруток отливается горизонтально. Примеси, которые могут вызвать твердые пятна и включения, всплывают в верхнюю часть ванны расплавленного железа и не могут попасть в графитовую фильеру. Ферростатическое напорное давление, создаваемое расплавленным чугуном в прутковой машине, создает очень плотную мелкозернистую микроструктуру, которая позволяет чистоте поверхности обработанных деталей быть аналогичной таковой у прутков из углеродистой стали.

Серийно выпускаемые прутки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом доступны в диаметрах до 20,0 дюймов в квадратах и ​​прямоугольниках до 18,5 x 22,0 дюймов, а также в относительно сложных формах.

Обрабатываемость данных

Рост продаж непрерывнолитого прутка из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом происходит в основном за счет переработки деталей, которые когда-то изготавливались из прутков из углеродистой стали. Снижение затрат на обработку - самое большое преимущество конверсии.

Хотя данные по обрабатываемости углеродистой стали легко доступны, информации о прутковой заготовке из высокопрочного чугуна мало.Простой тест на обрабатываемость с использованием токарного центра Miyano JNC 60 с возможностью подачи прутка можно использовать для сравнения стойкости инструмента различных марок ковкого чугуна и сравнения этих марок с прутком из обычной углеродистой стали. Экспериментальная процедура состоит из поворота прутка диаметром 2,375 дюйма длиной 1,250 дюйма, прошедшего холодную обработку, до размера +/- 0,0025 дюйма. Пластина перемещалась по заготовке с постоянной скоростью 450 футов поверхности в минуту, индексируя скорость 0,010 дюйма за оборот, принимая 0.125 ″ глубина резания. Диаметр уменьшался на 0,250 дюйма каждый раз, когда вставка выполняла один проход в длину 1,250 дюйма. Скорость токарного станка увеличивалась после каждого прохода, чтобы поддерживать постоянный размер поверхности.

В испытании использовалась охлаждающая жидкость Perkin 5000EP и вставки Sandvik CNMA 432KR марки 3015. Никаких специальных испытаний вставок не проводилось, и все они были отобраны из случайных производственных партий. Первоначальный диаметр стержня был в конечном итоге уменьшен до 1,125 дюйма, составляя одну часть. Обработка поверхности оставшейся части была считана, записана и отрезана отдельной вставкой.Операция торцевания подготавливает пруток для следующей детали, а счетчик отслеживает количество деталей, которые были обработаны с каждой пластиной. Отказ пластины определялся методом проб и ошибок, и наилучшим показателем того, когда пластина вышла из строя, было достижение одного из следующих двух факторов: чистота поверхности детали превышала 80 RMS при двух последовательных измерениях детали или показания измерителя нагрузки. на токарном станке было больше 60 процентов мощности во время прохода обработки.

В таблице 2 показано среднее количество деталей, обработанных на пластину для стандартных марок непрерывнолитых прутков из высокопрочного ковкого и серого чугуна с использованием описанной процедуры.Каждое испытание повторяли трижды с использованием стержней, произведенных в типичном производственном цикле. При изготовлении исследуемого материала не использовались специальные средства контроля процесса.

Таблица 2: Обрабатываемость серого чугуна и высокопрочного чугуна.

Данные показывают показатели обрабатываемости для типичного производственного цикла каждой из стандартных марок непрерывнолитого серого чугуна и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, которые производятся серийно. Серый чугун 30-го класса был произвольно установлен в качестве стандарта с рейтингом 100 процентов. Все остальные марки, включая сталь, сравнивали со стандартом класса 30.

Цель исследования обрабатываемости заключалась в предоставлении некоторых рекомендаций, которые в настоящее время не существуют, по механическим свойствам серого и высокопрочного чугуна. Трудно сравнить эти рейтинги с доступными данными по стальному прутку, но был проведен аналогичный тест, чтобы сделать некоторые первоначальные сравнения.

Четыре марки углеродистой стали были выбраны и обработаны в соответствии с процедурами, ранее описанными для непрерывнолитой заготовки из серого и высокопрочного чугуна. Процедуры пришлось немного изменить, потому что нельзя было обработать на 0.Глубина резания 125 дюймов со скоростью 450 футов поверхности в минуту без превышения 60-процентной максимальной нагрузки на начальном проходе. Площадь поверхности была уменьшена до 400 при глубине резания 0,040 дюйма. Индекс стойкости инструмента используется для сравнения материалов, обрабатываемых в аналогичных условиях, и помогает спрогнозировать условия, при которых деталь может быть обработана экономично. В большинстве производственных сред обычно используются скорости точения, значительно превышающие 450 футов в минуту, и по мере увеличения скорости стойкость инструмента уменьшается (Таблица 3).

Таблица 3

Важно отметить, что индекс стойкости инструмента для всех марок серого и высокопрочного чугуна, за исключением полностью перлитного 100-70-02, значительно выше, чем индекс стойкости инструмента для обычных марок углеродистой стали. Это говорит о том, что срок службы инструмента увеличится, а время цикла уменьшится, если одна и та же деталь обрабатывается из серого или высокопрочного чугуна вместо стали.

Свойства ковкого чугуна

Марки ковкого чугуна характеризуются своим пределом прочности на разрыв, пределом текучести и удлинением, но эти свойства не всегда полезны при определении пригодности его использования в конкретном применении.Свойства при растяжении не предоставляют никакой информации об износостойкости, гашении вибрации или усталостной прочности, которые являются важными свойствами при выборе материалов для конкретного применения.

Износостойкость: Поверхность ковкого чугуна может быть упрочнена до 60 HRC с использованием обычных методов термообработки. Износостойкость после термообработки аналогична свойствам науглероженной и закаленной стали 8620. Испытания показывают, что сопротивление истиранию ковкого чугуна, измеренное по потере объема, меньше, чем у стали 8620, когда она была закалена и отпущена до конечной твердости не менее 30HRC.Потеря объема ковкого чугуна после закалки (ADI) еще меньше и, по-видимому, не зависит от конечной твердости. Повышенная износостойкость является результатом наличия графитовых вкраплений, которые улучшают теплопередачу и помогают смазывать изнашиваемые поверхности скольжения.

Снижение шума: Присутствие осажденного графита как в сером, так и в высокопрочном чугуне помогает гасить вибрацию в зубчатых колесах, деталях станков и гидравлических компонентах. Относительная демпфирующая способность серого чугуна в 100 раз больше, чем у стали.Ковкий чугун примерно в 10 раз превосходит сталь по демпфирующим характеристикам.

Сообщается, что снижение шума в зубчатых колесах балансирных валов автомобилей достигло 20 децибел, когда такая же зубчатая передача, изготовленная из серого чугуна, была испытана на стали. Шестерни из ковкого чугуна показали снижение шума до восьми децибел.

В настоящее время рассматривается вариант использования высокопрочного чугуна для замены стали 8620 в гидравлических шестеренчатых насосах с целью снижения затрат на обработку и снижения шума (Рисунок 3).

Рисунок 3: Испытательное приспособление для измерения усталостной прочности прямозубых цилиндрических зубчатых колес.

Усталостная прочность: Усталостная прочность высокопрочного чугуна при использовании машины для испытания пластин с регулируемой скоростью обратного изгиба будет находиться в диапазоне 30-40 тысяч фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от точного характера испытания и марки проверяемого высокопрочного чугуна.

Дополнительные испытания, недавно проведенные в лаборатории испытаний материалов Дейтонского университета, показывают относительную прочность закаленного и отпущенного высокопрочного чугуна и высокопрочного чугуна после закалки по сравнению со сталью 8620.Шестерня для испытаний прямозубого колеса была обработана и установлена ​​в приспособление, которое имитирует точки контакта на зубе шестерни. Шестерни были подвергнуты испытанию на растяжение-растяжение для определения максимальной нагрузки до отказа при 10 миллионах циклов (таблица 4).

Таблица 4 Результаты испытаний

показывают, что шестерни из термообработанного чугуна с шаровидным графитом имеют примерно 90 процентов усталостной прочности от науглероженных и закаленных шестерен 8620. Для сравнения, шестерни из закаленного высокопрочного чугуна имеют до 93 процентов усталостной прочности.

Заключение

Хотя пруток из ковкого чугуна не может использоваться в качестве прямой замены стального прутка во всех сферах применения, его следует рассматривать как альтернативу стали в зубчатых передачах и других применениях, где важны износостойкость, гашение вибрации и обрабатываемость. Понимание требований к физическим свойствам для конкретного применения и возможность количественно оценить преимущества в стоимости за счет преобразования прутков из высокопрочного чугуна дает инженеру-проектировщику мощный инструмент для выбора наилучшего материала для любого применения.

Обрабатываемость высокопрочного чугуна дает возможность снижения затрат за счет обработки большего количества деталей в час и меньших затрат на инструмент. Превосходная износостойкость, способность гасить шум и вибрации, а также прочность, сравнимая со сталью, делают его привлекательным инженерным материалом.

Благодарности
Автор благодарит следующих: Лаборатория испытаний материалов Дейтонского университета, Отдел прикладных технологических процессов; Подразделение «Дуро-Лайф» компании Wells Manufacturing Company; и Университету Алабамы в Бирмингеме за их помощь в предоставлении информации о усталостной прочности, износостойкости и обрабатываемости, использованной в этой статье.Также выражаем благодарность General Motors Corporation и Ford Motor Company за предоставление информации о снижении шума ковкого чугуна и серого чугуна для использования в автомобильных балансирных валах.

Эквивалентные марки серого чугуна, высокопрочного чугуна, высокопрочного чугуна, чугуна с шаровидным графитом

Это сравнительная таблица для серых марка чугуна и ковкого чугуна различных стандартов, от даньдуна литейное производство, включая ISO, GB, ASTM, DIN, EN, JIS, UNI, NF, BS, IS, UNF, NBN, AS, SS, NS.

Страна

Стандартный

Эквивалентные марки серого чугуна (серый Чугун)

ISO

ISO 185

100

150

200

250

300

350

Китай

ГБ 9439

HT100

HT150

HT200

HT250

HT300

HT350

США

ASTM A48

№20
№ 25

№ 30

№ 35

№ 40
№ 45

№ 50

№ 55
№ 60

Германия
Австрия

DIN 1691

GG10

GG15

GG20

GG25

GG30

GG35

GG40

Европейский

EN 1561

EN-GJL-100

EN-GJL-150

EN-GJL-200

EN-GJL-250

EN-GJL-300

EN-GJL-350

Япония

JIS G5501

FC100

FC150

FC200

FC250

FC300

FC350

Италия

UNI 5007

G10

G15

G20

G25

G30

G35

Франция

НФ A32-101

FGL150

FGL200

FGL250

FGL300

FGL350

FGL400

Великобритания

БС 1452

100

150

200

250

300

350

Индия

ИС 210

FG150

FG200

FG260

FG300

FG350

FG400

Испания

UNF

FG15

FG20

FG25

FG30

FG35

Бельгия

НБН 830-01

FGG10

FGG15

FGG20

FGG25

FGG30

FGG35

FGG40

Австралия

КАК 1830

Т150

Т220

Т260

Т300

Т350

Т400

Швеция

СС 14 01

O110

O115

O120

O125

O130

O135

O140

Норвегия

NS11 100

SJG100

SJG150

SJG200

SJG250

SJG300

SJG350

Страна

Стандартный

Эквивалентные классы Ковкий чугун (чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом)
См. Чугунолитейное производство.ком

ISO

ISO 1083

400-15
400-18

450-10

500-7

600-3

700-2

800-2

900-2

Китай

ГБ 1348

QT400-18

QT450-10

QT500-7

QT600-3

QT700-2

QT800-2

QT900-2

США

ASTM A536

60-40-18

60-42-10
65-45-12

70-50-05

80-55-06
80-60-03

100-70-03

120-90-02

Германия
Австрия

DIN 1693

GGG40

GGG50

GGG60

GGG70

GGG80

Европейский

EN 1563

EN-GJS-400-15
EN-GJS-400-18

EN-GJS-450-10

EN-GJS-500-7

EN-GJS-600-3

EN-GJS-700-2

EN-GJS-800-2

EN-GJS-900-2

Япония

JIS G5502

FCD400

FCD450

FCD500

FCD600

FCD700

FCD800

Италия

UNI 4544

GS370-17

GS400-12

GS500-7

GS600-2

GS700-2

GS800-2

Франция

НФ А32-201

ФГС370-17

ФГС400-12

ФГС500-7

ФГС600-2

ФГС700-2

ФГС800-2

Великобритания

БС 2789

400/17

420/12

500/7

600/7

700/2

800/2

900/2

Индия

IS 1865

SG370 / 17

SG400 / 12

SG500 / 7

SG600 / 3

SG700 / 2

SG800 / 2

Испания

UNF

ФГЭ38-17

ФГЭ42-12

ФГЭ50-7

ФГЭ60-2

ФГЭ70-2

ФГЭ80-2

Бельгия

НБН 830-02

ФНГ38-17

ФНГ42-12

ФНГ50-7

ФНГ60-2

ФНГ70-2

ФНГ80-2

Австралия

КАК 1831

300-17
400-12

500-7

600-3

700-2

800-2

Швеция

СС 14 07

0717-02

0727-02

0732-03

0737-01

0864-03

Норвегия

NS11 301

SJK-400.3
SJK-400

SJK-500

SJK-600

SJK-700

SJK-800

Домашняя страница | Еще статьи

Чугун: значение, термическая обработка и свойства | Отрасли промышленности

В этой статье мы обсудим: - 1.Значение чугуна 2. Плавка чугуна с образованием чугуна 3. Производство чугуна различных марок и их физические свойства 4. Термическая обработка 5. Важные свойства.

Значение чугуна :

Чугун из-за его примесей очень хрупкий и не может быть преобразован в различные изделия с помощью таких процессов, как ковка или ковка. Его плавят в вагранке со стальным или железным ломом, чтобы контролировать процентное содержание углерода и примесей, а затем отливают в формы желаемой формы.Тогда его называют чугунным.

Свойства чугуна регулируются контролем количества, типа, размера и распределения различных углеродных образований. Важными факторами являются конструкция отливки, химический состав, тип плавления лома, процесс плавления, скорость охлаждения в кристаллизаторе и последующая термообработка.

Следует отметить, что чугун обычно определяется не по химическому составу, а по свойствам. Чугуны имеют относительно высокое содержание углерода (1.От 5 до 5%), тогда как стали содержат до 2% углерода.

Углерод в чугуне может присутствовать в двух формах:

(i) Комбинированный углерод в виде карбида железа и

(ii) Графит как механическая добавка.

Графит представляет собой дисперсные чешуйки, занимающие от 6 до 10% объема обычного серого чугуна. Эти хлопья ухудшают целостность матрицы до такой степени, что оказывают очень заметное влияние на механические свойства металла.Однако увеличение размера чешуек или неблагоприятное распределение графита может отрицательно повлиять на прочность металла.

В отсутствие кремния (или его присутствие в очень небольшом количестве) большая часть углерода в чугуне находится в химически комбинированной форме, и это железо называется белым чугуном. Присутствие кремния вызывает эффект смягчения и снижает способность железа удерживать углерод в химической комбинации. Кремний действует в чугуне как пластификатор, так как увеличивает содержание свободного углерода и уменьшает его количество.

Для легких секций требуется больше кремния, поскольку они быстрее охлаждаются, что приводит к образованию большего количества связанного углерода с последующим увеличением твердости. Этому противодействует присутствие кремния. Такие металлы, как марганец, хром, молибден, титан и ванадий, способствуют удержанию углерода в комбинированной форме (карбидные стабилизаторы) и противодействуют кремнию, тем самым делая их более твердыми.

Никель и медь улучшают матрицу и повышают прочность чугуна, но они не уменьшают количество графита и делают чугун легко обрабатываемым.Поэтому в литейном производстве различные элементы должны быть отрегулированы таким образом, чтобы получить поддающееся механической обработке и прочное литье.

Плавка чугуна в чугун:

Плавка чугуна осуществляется в вагранках - миниатюрных доменных печах. Купол имеет колонну около 8 метров, достаточно однородный по диаметру и выложен изнутри огнеупорным кирпичом. Подовая часть снабжена фурмами для обдува воздуха. Расплавленный металл выпускают снизу.

Чугун вместе с коксом и известью в виде флюса загружают сверху.Расплавленный металл собирается снизу. Поскольку атмосфера внутри купола окисляется, некоторые примеси удаляются путем окисления.

Производство различных марок чугуна и их физические свойства:

Углерод может присутствовать в чугуне как часть феррита, часть цементита или свободный углерод (графит).

(i) Серый чугун:

Его получают путем плавления низкокачественного литейного чуши, лома отливки и кокса в вагранке, которая очень похожа на небольшую доменную печь.Утилизированный литой лом используется для контроля легирующих элементов в готовом чугуне.

При растрескивании чугуна этого типа он становится серым. Поэтому его называют Серым чугунным. В сером чугуне большая часть углерода находится в форме графита. Выпуск такого чугуна со всем углеродом в виде хлопьев свободного графита вполне возможен, но это не всегда желательно. Обычно в отливках 0,8% углерода находится в форме карбида железа Fe 3 C, а оставшиеся 2–4% находятся в форме графита.

Фактически, возможна полная серия чугуна, от чугуна со всем углеродом в графитовой форме до чугуна с хорошей долей углерода в комбинированной форме. Поскольку карбиды придают железу твердость и прочность, он может иметь широкий диапазон свойств.

Чугун, содержащий весь углерод в форме графита, является мягким, легко обрабатываемым металлом, обладающим высокой демпфирующей способностью и высокой прочностью на сжатие, а также характеристиками самосмазывания.Но прочность на разрыв, пластичность и ударная вязкость намного ниже, чем у стали, из-за ослабляющего действия чешуек графита. В таких чугунах нет четко определенного предела текучести и модуля упругости. Он используется для основных конструкций станков и элементов конструкций, нагруженных сжатием.

Чугуны с высоким содержанием углерода в виде карбида твердые, хрупкие, не поддающиеся обработке и обладают устойчивостью к износу. Мелкозернистый чугун, содержащий графит и перлит, является самым прочным, самым жестким и лучшим типом чистового чугуна.Средне-серые чугуны содержат некоторое количество феррита с графитом и перлитом и, следовательно, имеют низкую прочность и плохую отделку.

Серый чугун с высоким содержанием фосфора разливается очень легко и очень дешев, но представляет собой чугун низкого качества. Он используется для крышек распределительных коробок и водостоков, не требующих механической обработки и имеющих хороший внешний вид. Чугун с высоким содержанием фосфора подходит для изготовления декоративных отливок.

Относительное количество свободного и связанного углерода определяется вариациями в составе, способах плавки и литья.Другой фактор, вызывающий изменение состава, - это скорость охлаждения чугуна в кристаллизаторе. Медленное охлаждение способствует образованию графита, а при быстром охлаждении образуется цементит.

Чугун имеет более низкую температуру плавления (от 1135 до 1250 ° C) по сравнению со сталью (1500 ° C). Механические свойства серого чугуна зависят от его состава, но предел прочности при растяжении колеблется от 1500 до 4000 кг / см. 2 , твердость от 155 до 320 HB, а прочность на сжатие в 3–4 раза превышает предел прочности.

В соответствии с IS - 210–1965 отливки из серого чугуна обозначаются буквами FG, за которыми следует предел прочности в кг / мм 2 , например, FG 15, FG 20, FG 25, FG 30, FG 40. Он также определяет важные свойства, такие как минимальный предел прочности на разрыв, BHN, результаты поперечных испытаний, такие как разрывная нагрузка, разрывное напряжение и прогиб.

Если химический состав более важен, как процентное содержание кремния, то в обозначении также указывается это процентное содержание, например.грамм. FG 30 Si 12, что означает отливку из серого чугуна, имеющую UTS 30 кг / мм 2 и содержащую 12% кремния.

Базовый состав серого чугуна описывается в углеродном эквиваленте, который равен общему содержанию углерода% + 1/3 (кремний% + фосфор%). Этот коэффициент дает соотношение процентного содержания углерода и кремния в чугуне к его способности производить графит.

(ii) Белый или закаленный чугун:

Не содержит графита, поэтому имеет белый цвет.Весь углерод в этом типе чугуна находится в форме либо свободного цементита, либо цементита в пластинчатом перлите.

Белый или закаленный чугун получают двумя способами:

(i) Серый чугун отливают таким образом, что он быстро охлаждается.

(ii) Путем регулирования состава таким образом, чтобы содержание углерода и кремния было низким.

Для производства такого чугуна передельный чугун с низким содержанием фосфора и стальной скрап плавят вместе в воздушной печи, нагреваемой сверху, или в вагранке.Однако для получения наилучших результатов обычно используются дуплексные или триплексные процессы, которые представляют собой комбинацию вагранки, воздушной печи, конвертера Бессемера и электрической печи.

Белый чугун - очень твердый, хрупкий и износостойкий чугун. Твердость 400 по Бринеллю может быть получена, если содержание кремния в чугуне составляет менее одного процента, а углерода - около 2%.

Когда содержание хрома в чугуне превышает 3%, он предотвращает образование графита. Белый чугун, полученный таким образом, помимо обычных свойств белого чугуна имеет лучшую жаропрочность, устойчивость к росту зерна и коррозионную стойкость.

Вязкость и прочность белого чугуна удваиваются за счет небольших добавок никеля и хрома (например, 4,5% Ni и 1,5% Cr). Полученная таким образом твердость составляет порядка 700 по Бринеллю.

Он практически не поддается механической обработке, поэтому используется в деталях, требующих высокой стойкости к истиранию.

(iii) Ковкий чугун:

Ковкий чугун получают путем отжига белого чугуна. Процесс отжига состоит из медленного нагрева до 870 ° C и выдерживания при этой температуре от 25 до 60 часов, в зависимости от размера, а затем медленного охлаждения.Процесс отжига осуществляется двумя методами.

(i) Отжиг, при котором отливки упаковываются в окисляющий материал. Таким образом удаляется некоторое количество углерода, и ковкие отливки известны как белое сердце.

(ii) отжиг, при котором отливки упаковываются в инертный материал, такой как окалина силиката железа или шлак; такие ковкие отливки называются черным сердцем и почти полностью состоят из графита и феррита.

Он прочнее серого чугуна и более устойчив к изгибу и скручиванию.Он используется для различных деталей автомобилей, тракторов и плугов, корпусов редукторов и т. Д. Ковкий чугун в соответствии с BIS классифицируется как черное сердце, перлитное и белое сердце и, соответственно, обозначается буквами BM и WM, соответственно, с указанием их соответствующей предельной прочности на растяжение в кг / мм 2 .

(iv) Ковкий чугун:

Ковкий чугун получают путем небольших добавок магния (или церия) в ковш. Таким образом, графит приобретает узловатую или сфероидальную форму и хорошо диспергируется по всему материалу.

Состав высокопрочного чугуна находится в следующем диапазоне:

Магний контролирует форму графита, как указано выше, но не влияет на структуру матрицы. Поскольку графит сфероидальной формы занимает минимальную поверхность для данного объема, в окружающем металле меньше неоднородностей, что придает ему гораздо большую прочность и пластичность.

Никель и марганец увеличивают прочность, но снижают пластичность.Содержание марганца остается низким, поскольку содержание серы в высокопрочном чугуне обычно очень низкое. Кремний используется как легирующий элемент.

Этот вид чугуна обладает очень высокой текучестью, литейной способностью, прочностью, ударной вязкостью, износостойкостью, герметичностью, свариваемостью и обрабатываемостью. Его можно подвергать термообработке аналогично стали. Благодаря отличному качеству литья он подходит как для сложных, так и для крупногабаритных отливок.

Чугун с шаровидным графитом в соответствии с BIS обозначается буквами SG, за которыми следует UTS в кг / мм 2 и относительное удлинение.Например, SG 42/12 означает чугун с шаровидным графитом, имеющий предел прочности на разрыв 42 кг на квадратный мм и относительное удлинение 12%.

(v) Специально обработанное железо:

Многочисленные типы чугунов (известные как механит), каждый из которых имеет различную комбинацию механических и технических свойств, подходящих для конкретных целей, производятся с помощью лицензионных или запатентованных контролируемых процессов.

Четыре общих типа классификации:

(i) Общее машиностроение,

(ii) жаропрочный,

(iii) Износостойкость,

(iv) Устойчивость к коррозии.

Они имеют высокий предел прочности на разрыв от 1650 до 3650 кг / см 2 ; а при закалке в масле и отпуске может быть получена прочность 5 000 кг / см 2 .

Чугун с шаровидным графитом или высокопрочный чугун - это чугун, в котором графит по существу имеет сферическую или шаровидную форму и практически не содержит чешуйчатого графита.

Существует две марки чугуна с шаровидным графитом:

(i) Марка литья и

(ii) Графитирующий отожженный сплав.

Его получают путем добавления сплавов магния или церия к расплавленному серому чугуну. Добавление этих сплавов заставляет графит принимать форму небольших узелков или сфероидов вместо обычных угловатых чешуек. Предел прочности на разрыв варьируется от 4 400 до 7 000 кг / см 2 в зависимости от состава. Чугун с шаровидным графитом обладает преимуществами чугуна (текучесть, низкая температура плавления, хорошая обрабатываемость) в дополнение к высокой прочности на разрыв.

BIS определяет различные типы специально обработанного чугуна следующим образом:

AFG Ni 16 Cu 7 Cr 2 -> Отливка из аустенитного чугуна с чешуйчатым графитом, содержащая 16% Ni, 7% Cu и 2% Cr.

ASG Ni 20 Cr 2 -> Отливка из аустенитного чугуна с шаровидным графитом, содержащая 20% Ni и 2% Cr.

ABR 33 Ni 4 Cr 2 -> Стойкое к истиранию чугунное литье с минимальным пределом прочности на разрыв 33 кг / мм 2 и содержащее 4% никеля и 2% хрома.

(vii) Легированный чугун:

Легированные чугуны производятся либо в вагранке путем плавления легирующих смесей, либо путем добавления легирующего металла в разливочный ковш после извлечения расплавленного чугуна из печи.Еще более эффективными способами получения однородных композиций являются нагревание допустимых соединений в воздушной печи или электропечи.

Преимуществами легирования чугунов являются повышение прочности, твердости, коррозионной стойкости и реакции на термическую обработку.

Никель добавлен до 5% для улучшения обрабатываемости. Добавление никеля также может одновременно повысить твердость и прочность. Присутствие никеля также улучшает коррозионную стойкость. Он способствует графитизации и, таким образом, компенсирует эффект тонких срезов, обеспечивая однородность толстых и тонких срезов.Он также снижает температуру закалки и, таким образом, позволяет закалку чугуна без образования трещин.

Хром добавлен до 3%. Он контролирует образование графита и способствует образованию карбидов. Таким образом, более высокое процентное содержание хрома делает железо более твердым за счет увеличения процентного содержания связанного углерода. Это также увеличивает коррозионную стойкость. Он также увеличивает твердость без чрезмерной хрупкости.

Никель и хром при добавлении в соотношении 3: 1 (всего 4%) заставляют их графит и карбидообразующие тенденции нейтрализовать друг друга.Полученный в результате чугун имеет улучшенное измельчение зерна, твердость и прочность без какой-либо потери обрабатываемости.

Содержание молибдена в чугуне до 1,5% улучшает прочность и износостойкость, но снижает обрабатываемость. Добавление молибдена замедляет графитизацию, замедляет критическое превращение и, таким образом, улучшает однородность структуры. Из-за этого чугун становится прочным.

Ванадий до 0,5% улучшает карбидообразование и, таким образом, значительно увеличивает прочность и твердость чугуна.Медь в небольших количествах повышает устойчивость к атмосферной коррозии.

Термическая обработка чугуна:
(i) Снятие напряжения:

Осуществляется нагреванием чугунного изделия до 430… 450 ° C, выдержкой при этой температуре от 30 минут до 5 часов и затем медленным охлаждением изделия в печи. Хотя внутренние напряжения уменьшаются, но есть небольшое снижение твердости или прочности при комнатной температуре.

(ii) Отжиг:

Чугун иногда смягчают для облегчения обработки. Это осуществляется путем отжига, который состоит из нагрева до 760-825 ° C (до 980 ° C в случае легированного железа), выдержки при этой температуре в течение некоторого времени и затем медленного охлаждения.

Отжиг увеличивает содержание свободного углерода, но снижает прочность, хотя в случае легированных сталей снижение прочности меньше.

(iii) Закалка:

Закалка обычно проводится в случае легированных сталей и достигается путем нагрева выше температуры превращения 815 ° C до 870 ° C, закалки и затем отпуска для повышения твердости и водостойкости.При закалке от 0,5 до 0,8% связанного углерода превращается в перлитную или сорбитовую структуру. Закалка обычно проводится в масле, но иногда также используется закалка водой и воздухом.

Легированные чугуны особого состава также азотируются для получения высокой твердости поверхности и износостойкости. Азотирование проводят при температуре от 510 ° C до 600 ° C в контакте с безводным газообразным аммиаком. Обычно требуется от 20 до 90 часов, в зависимости от предполагаемой глубины и размера отверждения.

(iv) Повышение устойчивости к деформации:

Это длительный процесс термообработки для повышения прочности чугуна за счет изменения формы и размера графита.Эта обработка лучше всего подходит для белого чугуна, в котором углерод более равномерно распределен по всей структуре. Три типа чугунов, а именно. Белая сердцевина, черная сердцевина и перлитный оттенок производятся этой обработкой.

В процессе белого сердца отливки упаковывают в ящики с гематитовой рудой, медленно нагревают примерно до 900 ° C, выдерживают при этой температуре в течение нескольких дней и, наконец, охлаждают до комнатной температуры. Таким образом, эти секции полностью обезуглероживаются. Чугун с белым сердцем используется для изготовления розеток для мотоциклов, сельскохозяйственных машин и т. Д.

В процессе «черного сердца» воздух во время нагрева исключается путем окружения отливок в контейнерах инертным веществом для предотвращения обезуглероживания. Цементит разрушается с образованием розеток графита в матрице феррита. Отливка для этой обработки не должна содержать более 2,5% углерода. Поскольку температура плавления чугуна увеличивается с уменьшением содержания углерода, этот чугун трудно лить. Ковкий чугун Black Heart используется для изготовления букс, картеров заднего моста, ступиц колес и т. Д.

Обработка перлитного чугуна аналогична обработке черного чугуна, но перлитная структура получается путем увеличения содержания марганца примерно на 1% или путем нагревания закаленного и отпущенного ковкого чугуна с черной сердцевиной. Этот процесс позволяет получить структуру из чугуна, аналогичную структуре стали, и такой чугун используется для изготовления корпусов мостов и дифференциалов, шестерен и распределительных валов.

Прочность на разрыв и относительное удлинение трех типов соответственно составляет 3500, 3000 и 4500 кг / см и 5%, 10% и 5%.

Важные свойства чугуна:
(i) Механические свойства:

Предел прочности чугуна от 1350 до 5350 кг / см 2 . Предел упругости близок к пределу прочности на разрыв. Серый чугун может бесконечно выдерживать статическую нагрузку, близкую к пределу прочности на разрыв, без деформации или поломки. Серый чугун имеет низкую пластичность и ломается с заметной деформацией. Поскольку серый чугун не деформируется перед разрушением, важно знать рабочие нагрузки, в противном случае следует использовать консервативный коэффициент безопасности.

При статическом нагружении предел прочности чугуна на растяжение меньше, чем на сжатие; ударная вязкость большинства чугунов низкая. Демпфирующая способность или способность поглощать вибрации высока. Легкость обработки серого чугуна обычно обратно пропорциональна прочности отливки.

Охлаждение, термообработка и добавки сплава снижают обрабатываемость. Отливка из белого или закаленного чугуна широко используется для износостойких деталей машин.Высоколегированный чугун из хрома, никеля и кремния особенно устойчив к серной и кислотной коррозии.

Чугун наиболее широко используется в машиностроении и смежных отраслях из-за простоты литья и широкого диапазона полезных свойств. Чугун - это очень общий термин. На самом деле он доступен в виде мягких, хрупких, твердых, хрупких и прочных чугунов.

(ii) Обрабатываемость:

Чугун имеет широкий диапазон обрабатываемости, то есть от очень хорошей до практически не поддающейся обработке.Отожженный чугун для постоянной формы имеет самую высокую обрабатываемость, поскольку углерод в таком чугуне находится в состоянии мелкодисперсных графитовых чешуек, а не в комбинированном состоянии, как карбид, и, кроме того, он не содержит пригоревшего песка на поверхности. . Ковкий чугун также очень хорошо обрабатывается.

Ниже приводится порядок убывания обрабатываемости различных типов чугунов:

а. Перлитные ферритные чугуны.

г.Перлитные утюги.

г. Пестрое железо с перлитным и массивным цементитным белым железом.

г. Белый чугун особенно трудно обрабатывать, потому что его структура в основном состоит из массивного карбида.

(iii) Свариваемость:

Свариваемость всех чугунов довольно низкая. Кузнечную сварку и сварку под флюсом нельзя применять для чугуна. Газовая и дуговая сварка может использоваться со специальными стержнями, особенно когда секции имеют толщину более 6 мм, при условии, что отливка нагревается докрасна перед сваркой, а затем медленно охлаждается до комнатной температуры.Сварка бронзы используется для серого чугуна и белого чугуна до придания им деформации и без предварительного нагрева при условии, что получаемые температуры составляют от 810 ° C до 860 ° C.

(iv) Коррозионная стойкость:

Хотя чугуны не устойчивы к ржавчине, образование ржавчины происходит очень медленно и медленнее по сравнению с легированными сталями. Чугуны с высоким содержанием кремния и хрома довольно устойчивы к кислотам.

Однако как эти, так и нелегированные марки обладают очень низкой устойчивостью к щелочам.Аустенитные чугуны с высоким содержанием никеля устойчивы к кислотам (за исключением азотной кислоты), коррозии под напряжением в горячем состоянии и к щелочам при низких напряжениях. Чугуны с высоким содержанием кремния (от 11 до 17% Si) очень хорошо выдерживают все кислоты, кроме горячей соляной кислоты.

(v) Использование при высоких температурах:

Для сосудов высокого давления серый чугун полезен при температуре до 340 ° C, а для других применений он может использоваться при температуре до 425 ° C. Когда серый чугун повторно нагревается до температуры выше 425 ° C, это вызывает рост зерна, деформацию и хрупкость.При нагревании выше 580 ° C происходит слишком сильное образование накипи. Более низкое содержание углерода, кремния и хрома в чугунах увеличивает их допустимые температуры.

Серый чугун - Научно-исследовательский институт чугунного литья, Inc.

Серый чугун - уникальный инженерный материал

от
D.E. Краузе, исполнительный директор, 1940-1973 гг.
(Научно-исследовательский институт серого чугуна)
Научно-исследовательский институт чугунного литья

СПРАВКА: Krause, D.E., «Серый чугун - уникальный технический материал» Отливки из серого, ковкого и ковкого чугуна - текущие возможности, ASTM STP 455, Американское общество испытаний и материалов, Филадельфия, 1969, стр. 3-28.

РЕФЕРАТ: Серый чугун - самый универсальный из всех литейных металлов. Высокое содержание углерода обеспечивает легкость плавки и литья в литейном производстве, а также легкость механической обработки при последующем производстве. Низкая степень или отсутствие усадки и высокая текучесть обеспечивают максимальную свободу проектирования для инженера.Путем соответствующей корректировки состава и выбора метода литья предел прочности при растяжении может изменяться от менее 20000 фунтов на квадратный дюйм до более 60000 фунтов на квадратный дюйм, а твердость - от 100 до 300 BHN в литом состоянии. Посредством последующей термообработки твердость может быть увеличена до H g. Следует тщательно проверить, прежде чем указывать более высокую степень прочности и твердости железа. Излишнее увеличение прочности и твердости может увеличить стоимость отливки, а также увеличить стоимость обработки из-за более низких скоростей обработки.Хотя соотношение между твердостью по Бринеллю и пределом прочности на разрыв для серого чугуна непостоянно, показаны данные, которые позволят использовать испытание на твердость по Бринеллю для оценки минимального предела прочности чугуна в отливке.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: отливки из серого чугуна, проектирование отливок, методы литья, отливки из ковкого чугуна, отливки из ковкого чугуна, металлы, испытания, оценка

7 сентября 1990 г.

Кому: Всем читателям репортажа Д.E Krause

Хотя этот краткий технический документ, первоначально представленный в 1969 году, по-прежнему является одним из лучших обзоров металлургии и свойств серого чугуна, мы обращаем ваше внимание на один пункт, на который недавние исследования и опыт литейного производства пролили больше света. Дело в эффектах марганца и серы.

В отличие от традиционного взгляда на эти элементарные эффекты, отмеченного здесь, работы 1980-х годов подтверждают, что во многих случаях уровни марганца сверх этого количества в сочетании с серой (около 1.В 7 раз выше уровня серы) имеют тенденцию к снижению прочности и твердости за счет увеличения количества феррита. Однако низкие уровни, слишком близкие к этому «сбалансированному соотношению» 1,7, имеют тенденцию способствовать более высокой и более неустойчивой твердости и / или карбидов.

Следовательно, для большинства применений оптимальный рабочий уровень марганца составляет примерно (1,7 x% серы), от + 0,3% до 0,5%. Например, для чугуна с содержанием серы 0,10% оптимальный диапазон содержания марганца будет составлять от 0,47% до 0,67%. При приближении к нижнему пределу диапазона обычно сохраняется более высокая твердость и прочность на разрыв, а при приближении к верхнему пределу уменьшается и то, и другое.На этот эффект также влияют другие металлургические условия, характерные для каждого основного чугуна, поэтому необходимо определять оптимальный диапазон для каждой конкретной операции плавки.

Мы надеемся, что это разъяснение будет информативным и полезным как для производителей литья, так и для пользователей.

Уильям Ф. Шоу, исполнительный директор, Научно-исследовательский институт чугунного литья


Серый чугун - один из старейших черных металлов. Несмотря на конкуренцию со стороны новых материалов и их активное продвижение, серый чугун по-прежнему используется в тех областях, где его свойства доказали, что он является наиболее подходящим из доступных материалов.После кованой стали серый чугун является наиболее широко используемым металлическим материалом для инженерных целей. В 1967 году производство отливок из серого чугуна превысило 14 миллионов тонн, что примерно в два с половиной раза превышает объем всех других типов отливок вместе взятых. Его популярность и широкое распространение объясняются несколькими причинами. Он имеет ряд желаемых характеристик, которыми не обладает ни один другой металл, и при этом является одним из самых дешевых из черных металлов, доступных инженеру. Отливки из серого чугуна доступны почти во всех промышленных областях и могут быть произведены в литейных цехах с относительно небольшими инвестициями.Цель данной статьи - привлечь ваше внимание к характеристикам серого чугуна, которые делают этот материал столь полезным.

Серый чугун - один из металлов, которые легче всего лить в литейном производстве. У него самая низкая температура разливки среди черных металлов, что отражается в его высокой текучести и способности принимать сложные формы. Вследствие особенности на заключительных стадиях затвердевания он имеет очень низкую, а в некоторых случаях вовсе не усадку от жидкости к твердому телу, так что надежные отливки легко получить.В большинстве случаев серый чугун используется в литом состоянии, что упрощает производство. Серый чугун обладает отличными обрабатывающими свойствами, легко удаляет стружку и дает поверхность с превосходными характеристиками износа. Стойкость серого чугуна к задирам и истиранию при правильной матрице и структуре графита является общепризнанной.

Отливки из серого чугуна можно производить практически любым известным литейным способом. Как ни странно, несмотря на то, что серый чугун является старым материалом и широко используется в инженерном строительстве, его металлургия не была полностью изучена до сравнительно недавнего времени.Механические свойства серого чугуна определяются не только составом, но также в значительной степени зависят от литейной практики, особенно от скорости охлаждения отливки. Весь углерод в сером чугуне, кроме того, который соединен с железом с образованием перлита в матрице, присутствует в виде графита в виде чешуек различного размера и формы. Именно наличие этих хлопьев, образовавшихся при затвердевании, характеризует серый чугун. Присутствие этих хлопьев также придает серому чугуну большинство желаемых свойств.

Металлургия серого чугуна

Маккензи [1] в своей лекции памяти Хоу 1944 года назвал чугун «сталью плюс графит». Хотя это простое определение все еще применимо, на свойства серого чугуна влияет количество присутствующего графита, а также форма, размер и распределение чешуек графита. Хотя матрица напоминает сталь, содержание кремния обычно выше, чем в литых сталях, и более высокое содержание кремния вместе со скоростью охлаждения влияет на количество углерода в матрице.Серый чугун относится к семейству высокоуглеродистых кремниевых сплавов, которые включают ковкий и шаровидный чугун. За исключением магния или других шаровидных элементов в чугуне с шаровидным графитом, за счет различных методов плавки и литья можно производить все три материала из одного и того же состава. Несмотря на широкое использование серого чугуна, его металлургия не совсем понятна многим пользователям и даже производителям этого материала. Одно из первых и наиболее полных обсуждений механизма затвердевания чугунов было представлено в 1946 г. Бойлсом [2].Подробное обсуждение металлургии серого чугуна можно найти в легко доступных справочниках [3-7]. Самый последний обзор металлургии чугуна и образования графита сделан Визером и др. [8]. Чтобы избежать ненужного дублирования информации, здесь будут обсуждаться только наиболее важные особенности металлургии серого чугуна.

Состав

Серый чугун коммерчески производится с широким диапазоном составов. Литейные производства, отвечающие одним и тем же требованиям, могут использовать различные составы, чтобы использовать более дешевое сырье, доступное на месте, и общий характер отливок, производимых в литейном цехе.По этим причинам следует избегать включения химического состава в спецификации для отливок, если только это не является существенным для применения. Диапазон составов, которые можно найти в отливках из серого чугуна, следующий: общий углерод от 2,75 до 4,00 процентов; кремний от 0,75 до 3,00 процентов; марганец от 0,25 до 1,50 процента; сера от 0,02 до 0,20 процента; фосфор от 0,02 до 0,75 процента. Один или несколько из следующих легирующих элементов могут присутствовать в различных количествах: молибден, медь, никель, ванадий, титан, олово, сурьма и хром.Азот обычно присутствует в диапазоне от 20 до 92 частей на миллион.

Концентрация некоторых элементов может превышать указанные выше пределы, но обычно диапазоны меньше указанных.

Углерод на сегодняшний день является наиболее важным элементом серого чугуна. За исключением углерода в перлите матрицы, углерод присутствует в виде графита. Графит присутствует в виде чешуек и, как таковой, значительно снижает предел прочности матрицы на разрыв. Можно производить все марки чугуна согласно Спецификации ASTM для отливок из серого чугуна (A 48-64), просто регулируя содержание углерода и кремния в чугуне.Было бы невозможно производить серый чугун без соответствующего количества кремния. Добавление кремния снижает растворимость углерода в железе, а также снижает содержание углерода в эвтектике. Эвтектика железа и углерода составляет около 4,3%. Добавление каждого 1,00% кремния снижает количество углерода в эвтектике на 0,33%. Поскольку углерод и кремний являются двумя основными элементами в сером чугуне, совокупное влияние этих элементов в виде процента углерода плюс 1 / с процента кремния называется углеродным эквивалентом (CE).Серые чугуны, имеющие значение углеродного эквивалента менее 4,3%, называются доэвтектическими чугунами, а чугуны с углеродным эквивалентом более 4,3% называются заэвтектическими чугунами. Для доэвтектического железа в автомобильной и смежных отраслях каждое увеличение значения углеродного эквивалента на 0,10% снижает предел прочности на разрыв примерно на 2700 фунтов на квадратный дюйм.

Если скорость охлаждения или затвердевания слишком велика для выбранного значения углеродного эквивалента. железо может замерзать в метастабильной системе железо-карбид железа, а не в стабильной системе железо-графит, что приводит к образованию твердых или закаленных кромок на отливках.Значение углеродного эквивалента может быть изменено путем изменения содержания углерода и кремния или их обоих. Увеличение содержания кремния в большей степени влияет на уменьшение твердых кромок, чем увеличение содержания углерода до того же значения углеродного эквивалента. Кремний имеет другие эффекты, кроме изменения содержания углерода в эвтектике. Увеличение содержания кремния снижает содержание углерода в перлите и повышает температуру превращения феррита плюс перлит в аустенит. Это влияние кремния на критические интервалы обсуждалось Редером [9].

Наиболее распространенный диапазон содержания марганца в сером чугуне составляет от 0,55 до 0,75 процента. Увеличение содержания марганца способствует образованию перлита при охлаждении в критическом диапазоне. Следует признать, что эффективна только та часть марганца, которая не сочетается с серой. Фактически вся сера в сером чугуне присутствует в виде сульфида марганца, а количество марганца, необходимого для этой цели, в 1,7 раза превышает содержание серы. Марганец часто превышает 1.00 процентов, но в некоторых типах отливок из сырого песка могут встречаться поры.

Сера редко преднамеренно добавляется в серый чугун и обычно поступает из кокса в процессе вагранки. Сера до 0,15 процента способствует образованию графита типа А. Где-то выше 0,17 процента сера может привести к образованию раковин в отливках из сырого песка. Большинство литейных заводов поддерживают содержание серы ниже 0,15 процента, при этом от 0,09 до 0,12 процента, что является обычным диапазоном для вагранки чугуна.Колло и Тим [10] сообщают, что если содержание серы будет снижено до очень низкого значения вместе с низким содержанием фосфора и кремния, в результате получится более прочное железо, которое было обозначено как «TG», или прочный графитовый чугун.

Содержание фосфора в отливках из серого чугуна с высокой производительностью составляет менее 0,15%, при нынешней тенденции к увеличению количества стали в шихте; содержание фосфора ниже 0,10% является обычным явлением. Фосфор обычно встречается в виде эвтектики железо-железо-фосфид, хотя в некоторых чугунах с более высоким содержанием углерода может образовываться тройная эвтектика железо-железо-фосфид-железо-карбид.Эта эвтектика будет находиться на границах эвтектических ячеек, и при содержании фосфора выше 0,20% может наблюдаться снижение обрабатываемости. Содержание фосфора более 0,10 процента нежелательно в чугунах с более низким углеродным эквивалентом, используемых для головок и блоков двигателей и других применений, требующих герметичности. Для повышения износостойкости содержание фосфора часто увеличивается до 0,50 процента и выше, как в автомобильных поршневых кольцах. На этом уровне фосфор также улучшает текучесть чугуна и увеличивает жесткость окончательной отливки.

Медь и никель ведут себя в чугуне аналогичным образом. Они укрепляют матрицу и уменьшают склонность к образованию твердых кромок на отливках. Поскольку они являются мягкими графитизаторами, они часто заменяют часть кремния в сером чугуне. Аустенитный серый чугун может быть получен путем увеличения содержания никеля примерно до 15 процентов вместе с примерно 6 процентами меди или до 20 процентов без меди, как показано в Спецификации ASTM для отливок из аустенитного серого чугуна (A 436-63).

Хром обычно присутствует в количествах ниже 0.10 процентов как остаточный элемент, перенесенный из шихтовых материалов. Хром часто добавляют для повышения твердости и прочности серого чугуна, и для этого уровень хрома повышается до 0,20–0,35 процента. За пределами этого диапазона необходимо добавить графитизатор, чтобы избежать образования карбидов и твердых кромок. Хром улучшает свойства серого чугуна при повышенных температурах.

Одним из наиболее широко используемых легирующих элементов с целью повышения прочности является молибден.Его добавляют в количестве от 0,20 до 0,75 процента, хотя наиболее распространенный диапазон составляет от 0,35 до 0,55 процента. Наилучшие результаты достигаются, когда содержание фосфора ниже 0,10 процента, поскольку молибден образует сложную эвтектику с фосфором и, таким образом, снижает его легирующий эффект. Молибден широко используется для улучшения свойств серого чугуна при повышенных температурах. Поскольку модуль упругости молибдена достаточно высок, добавки молибдена к серому чугуну увеличивают его модуль упругости.

Ванадий действует на серое чугун так же, как и молибден, но его концентрация не должна превышать 0.15 процентов, если нужно избегать карбидов. Даже в таких небольших количествах ванадий благотворно влияет на свойства серого чугуна при повышенных температурах.

О положительном влиянии относительно небольших добавок олова (менее 0,10%) на стабильность перлита в сером чугуне сообщили Davis et al [11]. О результатах широкого использования олова в автомобильных двигателях сообщили Таш и Кейдж [12]. Его использование особенно полезно в сложных отливках, в которых некоторые секции довольно медленно охлаждаются в температурном интервале Ar3.Было обнаружено, что добавка до 0,05% сурьмы имеет аналогичный эффект. В больших количествах эти элементы имеют тенденцию снижать ударную вязкость и ударную вязкость серого чугуна, поэтому необходим тщательный контроль за их использованием.

Хотя большинство серого чугуна содержат некоторое количество титана, и влияние титана на механические свойства исследовалось много раз, только недавно Сиссенер и Эрикссон [13] сообщили о влиянии титана, восстановленного из титансодержащего шлака в электрической дуге. печь.При содержании титана от 0,15 до 0,20 процента чешуйки графита имеют тенденцию возникать как графит типа D, а не преимущественно типа A, что обычно считается желательным. Они обнаружили, что для чугунов с углеродным эквивалентом менее 3,9 процента добавление титана имеет тенденцию к снижению прочности на разрыв. но для чугунов с более высоким углеродным эквивалентом прочность на разрыв повышается. Увеличение содержания титана в сером чугуне с 0,05 до 0,14 процента за счет использования чугуна, содержащего титан, увеличило прочность заэвтектического чугуна в соответствии со спецификацией ASTM A 48 испытательным стержнем A (7/8 дюйма.диаметр) от 22000 до 34000 фунтов на квадратный дюйм. Дальнейшая работа ведется с добавками титана.

Нормально. азот не считается легирующим элементом и обычно встречается в сером чугуне в результате присутствия в шихтовых материалах. Моррог [14] сообщил, что при более высоком уровне азота чешуйки графита становятся короче, а прочность железа повышается. Серый чугун обычно содержит от 20 до 92 частей на миллион (от 0,002 до 0,008 процента) азота. Если содержание азота приближается к 100 ppm или превышает его, может возникнуть неисправность, если содержание титана недостаточно для соединения с азотом.

Влияние размера секции на конструкцию

Считается, что все литые металлы чувствительны к сечению. По мере увеличения размера раздела. скорость затвердевания уменьшается с сопутствующим увеличением размера зерна и последующим уменьшением прочности на разрыв. Влияние скорости замерзания на прочность и твердость в сером чугуне более выражено, чем в других литых металлах. Это результат механизма затвердевания. Для доэвтектического железа первой фазой, отделяющейся при охлаждении, является аустенит в форме дендритов при температуре ликвидуса.По мере охлаждения дендриты аустенита растут, а оставшаяся жидкость обогащается углеродом до тех пор, пока не будет достигнут эвтектический состав 4,3 процента углеродного эквивалента. Это происходит при температуре около 2092 ° F в зависимости от содержания кремния. При этой температуре одновременно осаждаются эвтектические аустенит и графит в виде чешуек.

Осаждение аустенит-графита происходит в нескольких центрах или зародышах, и они увеличиваются в размере до тех пор, пока вся жидкость не уйдет, создавая структуру ячеистого типа.В течение этого периода роста клеток фосфор отклоняется к границам клеток и замерзает в виде эвтектики при температуре около 1792 ° F. Наличие фосфора на границах ячеек позволяет четко их выявить путем травления реактивом Стеда. Показано, что чешуйки графита растут только в пределах ячейки и связаны между собой. Размер ячейки зависит от степени зародышеобразования железа и скорости замораживания. Оно будет варьироваться от 500 до 25 000 ячеек на квадратный дюйм.

Поскольку графит имеет гораздо меньшую плотность, чем железо, нормальное сжатие, которое произойдет, когда железо перейдет из жидкого состояния в твердое, полностью компенсируется образованием графита. Для чугуна с обозначением ASTM A 48, класс 30B усадка практически отсутствует, так что качественные отливки легко производятся при условии, что форма имеет адекватную жесткость. Структура графита, наблюдаемая в сером чугуне, полностью устанавливается к тому времени, когда железо затвердевает. При дальнейшем охлаждении на чешуйках графита осаждается некоторое количество углерода до тех пор, пока не будет достигнута температура Ar3.В результате высокого содержания кремния в сером чугуне превращение аустенита в перлит и феррит не происходит при фиксированной температуре, а происходит в температурном диапазоне, называемом «перлитным интервалом» и полностью объясненным Бойлсом [15]. Поскольку присутствие кремния делает карбид железа нестабильным, пропорция феррита и перлита в матрице после завершения преобразования будет зависеть от скорости охлаждения в этом температурном диапазоне. Для тяжелых профилей и высокого содержания кремния матрица может быть полностью ферритной.

Тип, форму и размер чешуек графита можно определить, следуя процедуре, описанной в методе ASTM для оценки микроструктуры графита в чугунных отливках (A 247-67). Поскольку графит является относительно мягким материалом, необходимо проявлять особую осторожность при подготовке образца для металлографического исследования. Если все сделано неправильно, истинная форма графита может быть скрыта из-за деформированного металла, растекавшегося по графиту. Истинное изображение графита будет раскрыто только после нескольких операций травления и полировки.

Процессы литья

Для производства отливок из серого чугуна используется несколько процессов формования. Некоторые из них оказывают заметное влияние на структуру и свойства получаемой отливки. Выбор конкретного процесса зависит от ряда факторов, и во многом с этим связана конструкция отливки. Процессы с использованием песка в качестве материала для формования в некоторой степени влияют на скорость затвердевания отливки, в то время как процесс непрерывного формования оказывает очень заметное влияние на структуру и свойства.

Формовка из сырого песка часто является наиболее экономичным методом производства отливок. До внедрения формования под высоким давлением и очень жесткого оборудования для опок точность размеров была не такой хорошей, как при формовании корпуса. Если формы из сырого песка недостаточно твердые или прочные, во время затвердевания может происходить некоторое движение стенок формы, и возникают дефекты усадки. Хотя отливки весом до 1000 фунтов и более можно изготавливать из сырого песка, он обычно используется для отливок средних и малых размеров.Для более крупных отливок на поверхности формы иногда опрыскивают чернильной смесью и сушат кожу, чтобы получить более чистую поверхность на отливке. Эта процедура часто используется на блоках двигателя.

Для выдерживания более высоких ферростатических давлений, возникающих при разливке более крупных отливок; часто используются сухие песчаные формы. В некоторых случаях используется тот же песок, что и для формовки из сырого песка, хотя обычно добавляют другое связующее для увеличения прочности в сухом состоянии.

Процесс формования оболочки также используется для изготовления стержней, которые используются в других типах пресс-форм, помимо пресс-форм для скорлупы.Его главное преимущество заключается в способности упрочнять форму или стержень в контакте с нагретым металлическим узором, что повышает точность изготовления стержня или формы. Помимо повышенной точности, отливка получается намного более чистой, чем при использовании любого другого высокопроизводительного процесса. Хотя методы и связующие для горячего ящика и новейшие процессы холодного ящика отличаются от тех, которые используются для процесса формования оболочки, принцип аналогичен в том, что ядро ​​затвердевает, находясь в контакте с рисунком.

Центробежное литье чугуна в металлических формах с водяным охлаждением широко используется в производстве чугунных труб, а также для некоторых других применений. С использованием песка или другой огнеупорной футеровки металлических форм этот процесс используется для изготовления больших гильз цилиндров.

Для некоторых типов отливок процесс постоянной формы является очень удовлетворительным, и его возможности были описаны Фраем [16]. Поскольку скорость охлаждения или замерзания чугуна, отлитого в постоянные формы, довольно высока, более тонкие участки отливки будут содержать цементит.Для удаления цементита отливки должны быть отожжены, и обычно отжигают все отливки. Наиболее экономичный состав чугуна для неразъемных отливок - заэвтектический. Этот тип чугуна расширяется при затвердевании, и, поскольку формы очень жесткие, давление, создаваемое отделением графита во время замерзания эвтектики, обеспечивает герметичное литье. Поскольку графит встречается преимущественно в виде графита типа D с очень мелкими хлопьями, отливки в постоянные формы могут иметь очень чистую отделку.По этой причине он находит широкое применение при изготовлении клапанных пластин для холодильных компрессоров. Этот процесс также идеально подходит для таких компонентов, как автомобильные тормозные цилиндры и гидроклапаны. Хотя преимущественно графитовая структура типа D в отливках в постоянные формы с ферритной матрицей имеет гораздо более высокую прочность, чем отливки в песчаные формы с сопоставимым содержанием графита, эта структура не считается идеальной для применений с пограничной смазкой. Однако отливки очень хорошо работают в масляной ванне.

Если не требуются какие-то особые свойства и они не достигаются только с помощью определенного процесса литья, обычно выбираемый способ дает отливки с наименьшими затратами для готовой детали.

Дизайн литья

Существует ряд требований, которые должны быть выполнены, прежде чем конструкция отливки может считаться полностью удовлетворительной. В некоторых отношениях конструкция отливки для серого чугуна несколько проще, чем для любого другого литейного металла, поскольку усадка при затвердевании минимальна, а для более мягких марок вообще отсутствует.За некоторыми исключениями, проблема подачи металла в более тяжелые секции не требует особого внимания. Усадка моделистов также невысока. Низкие характеристики усадки способствуют отсутствию горячих разрывов, встречающихся в некоторых других литейных металлах. Эти факторы предоставляют инженеру большую свободу проектирования.

Хотя отливка должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать прилагаемые к ней нагрузки, во многих случаях прогиб под нагрузкой является первоочередной задачей для обеспечения надлежащего выравнивания компонентов под нагрузкой.Существует ряд справочников, содержащих информацию, полезную для проектировщика [17-19]. Однако внешний вид многих отливок предполагает, что на дизайнера чрезмерно повлияли характеристики плоских пластин и других кованых форм. Похоже, он не может или не может использовать конические секции, галтели с большим радиусом и секции переменной толщины, которые легко получить в отливке. Вместо чистой конструкции отливка представляет собой скопление пластин, ребер, выступов и небольших радиусов.Из-за низкого уровня относительного удлинения для серого чугуна единственным удовлетворительным методом определения уровней напряжений в отливке под нагрузкой является использование тензодатчиков SR-4. Без надлежащего анализа напряжений первая тенденция состоит в том, чтобы «усилить» участок, в котором произошел сбой. Grotto [20] показал, что такой подход не приводит к лучшему дизайну и часто ухудшает состояние.

Метод формования должен быть определен до того, как будет достигнута окончательная конструкция отливки.Если отливка имеет внутренние стержни, они должны иметь средства поддержки, и они должны быть предусмотрены в конструкции. При использовании методов формования, позволяющих лучше контролировать точность размеров, часто можно уменьшить толщину сечения. По мере уменьшения толщины сечения и соответственно увеличения скорости охлаждения увеличивается прочность на единицу площади поперечного сечения. Как правило, уменьшение литейного сечения на 50 процентов приводит к уменьшению прочности сечения несколько менее чем на 40 процентов.Если отливки имеют сложные узлы сердечника, такие как в головках цилиндров дизельных двигателей, необходимо принять меры для удаления песка из каналов с сердечником и проведения осмотра.

В связи с возрастающей тенденцией к более высоким скоростям обработки и скорости съема металла необходимо подумать о способе удержания отливки во время операции обработки, чтобы высокое давление зажима не искажало деталь. Кроме того, в конструкции должны быть предусмотрены легко обслуживаемые точки локации.Шланг не следует размещать в точке фиксации, потому что при шлифовании соединения во время чистовой операции можно ожидать некоторого изменения количества удаляемого металла.

Механические свойства серого чугуна зависят от скорости охлаждения. Следует проявлять некоторую осторожность, чтобы избежать чрезмерных диапазонов толщины сечения, иначе будут обнаружены твердые кромки на концах тонких сечений и слишком низкая твердость в тяжелых сечениях. Может быть желательно увеличить толщину самых легких участков, чтобы избежать этого условия.Иногда может оказаться полезным выступ вдоль внешних краев фланца. Если отливка будет использоваться там, где возникает проблема с вибрацией, необходимо учитывать демпфирующую способность отливки. Хотя серый чугун обладает довольно высокой демпфирующей способностью, следует также учитывать конструкцию литья во избежание резонанса. Следует избегать появления небольших выступов на отливках или укреплять их, чтобы избежать чрезмерных поломок при транспортировке, чистовой обработке и дробеструйной очистке. Несмотря на то, что за последние 10 лет проблеме проектирования отливок уделялось много внимания, в области проектирования отливок из серого чугуна необходимо сделать гораздо больше.

Механические свойства серого чугуна

Свойствами, представляющими основной интерес для разработчиков и пользователей отливок, являются: устойчивость к износу; твердость; сила; и, во многих случаях, модуль упругости. Некоторые отношения между этими свойствами для серого чугуна совершенно иные, чем для стали. Различное соотношение между твердостью и пределом прочности серого чугуна, по-видимому, сбивает инженера с толку, хотя большая часть его опыта могла быть связана с другими металлами.

Прекрасные характеристики серого чугуна в областях применения, связанных с поверхностями скольжения, такими как направляющие станков, отверстия цилиндров и поршневые кольца, хорошо известны. Производительность двигателей внутреннего сгорания и станков замечательна, если учесть простоту обработки серого чугуна. Серый чугун также известен своей устойчивостью к истиранию и заеданию. Было дано много объяснений этому поведению, например, смазывающему эффекту чешуек графита и удержанию масла в графитовых областях.Это, скорее всего, так, но также возможно, что чешуйки графита допускают некоторую незначительную аккомодацию перлитной матрицы в областях контакта между сопрягаемыми поверхностями. Редко возможно получить идеальное прилегание, и, как правило, выступы на сопрягаемых металлических поверхностях могут привести к высокому единичному давлению, вызывающему заедание.

Испытание на твердость по Бринеллю является наиболее часто используемым для серого чугуна, и, когда это возможно, предпочтительнее использовать шарик диаметром 10 мм и нагрузку 3000 кг. Если толщина секции или площадь, подлежащая испытанию, не выдерживают нагрузки 3000 кг, часто используется нагрузка 1500 кг.Значения твердости, полученные при более низкой нагрузке, могут заметно отличаться от значений, полученных при более высокой нагрузке, и эта возможность указывается в тесте ASTM для определения твердости металлических материалов по Бринеллю (E 10-66). Для серого чугуна разница в значениях твердости может достигать 35 BHN, и, если разница существует, она всегда ниже для более низкой нагрузки. Поскольку в большинстве случаев испытание на твердость по Бринеллю можно считать неразрушающим испытанием, твердость по Бринеллю используется как показатель обрабатываемости, сопротивления износу и прочности на разрыв.Для легких секций, таких как поршневые кольца и другие легкие отливки, имеющие небольшой размер графита, испытание на твердость по Роквеллу часто бывает удовлетворительным.

Испытание на твердость по Бринеллю на самом деле является специализированным испытанием на сжатие и измеряет комбинированное влияние твердости матрицы, конфигурации графита и объема графита. Твердость по Бринеллю серого чугуна с полностью перлитной матрицей может варьироваться от 148 до более 277 в зависимости от крупности перлита и, в большей степени, от объема присутствующего графита.В этом диапазоне твердости фактическая твердость перлита может варьироваться от примерно 241 до более 400 твердости по Кнупу, как определено измерениями микротвердости.

Практически все спецификации и стандарты на серый чугун классифицируют его по пределу прочности. Предел прочности серого чугуна для данной скорости охлаждения или размера сечения очень сильно зависит от количества графита в чугуне. Значение углеродного эквивалента для чугуна будет приблизительно соответствовать количеству присутствующего графита.На предел прочности при растяжении также очень сильно влияет скорость охлаждения, особенно в интервале эвтектического затвердевания, и, как правило, она связана с размером сечения. Признавая влияние размера сечения на прочность, спецификация ASTM A 48 не только классифицирует железо по прочности, но также требует выбора размера испытательного стержня, в котором должна быть получена прочность.

Большинство покупателей отливок из серого чугуна полагаются на испытание на твердость по Бринеллю, чтобы определить, соответствует ли отливка спецификациям.Переменное соотношение между твердостью по Бринеллю и пределом прочности для серого чугуна сбивает с толку инженеров-материаловедов, которые привыкли к фиксированному отношению твердости по Бринеллю к пределу прочности на разрыв для кованой стали около 492. Для серого чугуна это соотношение будет варьироваться от очень низкого до От 140 для низкопрочного чугуна до более 250 для серого чугуна, имеющего предел прочности более 60 000 фунтов на квадратный дюйм. Признавая широкое использование испытания на твердость по Бринеллю для оценки прочности чугуна в отливке, 9-й отдел Технического комитета по чугуна и стали (ISTC) Общества автомобильных инженеров находится в процессе пересмотра стандарта SAE J431 a.Серый чугун для автомобильных отливок, в котором отливки из серого чугуна соответствуют различным уровням прочности, будет иметь минимальную твердость по Бринеллю.

Было опубликовано множество работ, посвященных вопросу корреляции твердости по Бринеллю с пределом прочности при растяжении. Вероятно, наиболее обширный отчет был подготовлен Маккензи [21] на основе данных, полученных для «Отчета о воздействии» для комитета ASTM A-3 (теперь A-4). Его доклад был широко опубликован и показал значительный разброс. Он чувствовал, что часть разброса могла быть результатом способа измерения твердости по Бринеллю.Когда он выбрал данные, взятые с плеч образцов для испытаний на растяжение, корреляция была намного лучше.

Многие пользователи, особенно инженеры, критически относятся к свойствам литого металла, полученным на испытательных стержнях. Ситуация с серым чугуном сильно отличается от ситуации с другими литыми металлами. В то время как для других черных металлов, особенно стали и чугуна с шаровидным графитом, используются испытательные стержни с необычно высоким соотношением стояка и испытательного стержня, что совершенно не похоже на соотношение, используемое для промышленного литья, испытательные стержни для серого чугуна представляют собой довольно простые отливки и закрыты, очень похожие на коммерческие. отливки.Это можно сделать, поскольку в сером чугуне усадка либо очень мала, либо отсутствует. Тщательные исследования показали, что если испытательный стержень имеет такую ​​же термическую историю, что и участок рассматриваемой отливки, твердость и предел прочности на разрыв будут аналогичными. В отливке с различными размерами сечения свойства отливки будут одинаковыми только при одинаковых скоростях затвердевания и охлаждения. Можно предсказать предел прочности на разрыв в других частях отливки, если определить твердость по Бринеллю.

Поскольку было легче оценить влияние размера сечения и состава серого чугуна на цилиндрические отливки, это было сделано в трех литейных цехах из 150 ковшей обычного производимого чугуна, разлитых в прутки диаметром от s / s до 6 дюймов. Формы были аналогичны формам, используемым для промышленного литья. Размеры стержней были следующие:

Хотя отливки производились в нормальных производственных условиях, все этапы производства наблюдались более тщательно, чем обычно. Все испытания проводились в исследовательской лаборатории с правильно откалиброванным оборудованием и квалифицированными операторами.Размеры образцов для испытаний на растяжение соответствовали спецификации ASTM A 48. Образцы для испытаний на растяжение были обработаны от центра отливки для всех размеров и, кроме того, были обработаны с позиции примерно 3/4 дюйма снаружи для 4 и 6-дюймовые отливки.

Диаметр, дюйм Длина, дюйм
5/8 8
7/8 15
1,2 21
2 и 3 10
4 6
6 18

Образцы для испытаний на растяжение имели уменьшенный диаметр сечения 0.75 дюймов, за исключением испытательного образца из 7/8 дюйма. отливка диаметром 0,5 дюйма в уменьшенном сечении. Испытания на твердость по Бринеллю проводились с нагрузкой 3000 кг и шариком диаметром 10 мм. Измерения твердости проводились на поперечном сечении отливки, соответствующем положению, из которого был взят образец для испытания на растяжение.

Foundry F обычно производит отливки от легких до средних, такие как головки и корпуса небольших компрессоров, отливки компонентов кондиционирования воздуха, корпуса клапанов и регуляторов давления, коллекторы и другие типы отливок для автомобилей.Поскольку размеры секций редко превышают 1 дюйм, испытание ограничивается 7/8 и 1,2 дюйма. бары. Некоторые из чугунов легированы одним или несколькими элементами (медью, хромом и молибденом) в небольших или умеренных количествах. Данные показаны на рис. 1. Также показана предлагаемая минимальная твердость по Бринеллю, рассматриваемая Комитетом МНТЦ SAE Division 9. Только за двумя исключениями, все значения находятся над чертой.

Foundry S - это литейное производство, специализирующееся на производстве блоков и головок дизельных и бензиновых двигателей для грузовых автомобилей и судов, а также сопутствующих товаров, таких как маховики, коллекторы, картеры трансмиссии и корпуса сцепления.Поскольку изготавливаются более тяжелые секции, чем в литейном цехе F, отливаются отливки испытательных стержней диаметром до 4 дюймов. Полученные данные представлены на рис. 2. Легированные чугуны имеют более высокий уровень прочности. Обратите внимание, что образцы для испытаний, вырезанные из почти внешней поверхности стержней диаметром 4 дюйма, демонстрируют более высокую прочность при заданной твердости, чем образцы для испытаний, обработанные от центра стержня диаметром 4 дюйма. бары. Обычно это происходит из-за большего размера чешуек графита в центре стержня. Также обратите внимание, что все значения находятся над линией SAE.

Foundry W производит отливки от средних до тяжелых для больших газовых компрессоров, двигателей, насосов, маховиков и других подобных изделий с сечением до 4 дюймов. На этом литейном заводе отливается весь диапазон размеров испытательных стержней. Полученные данные представлены на рис. 3. Разброс значений становится несколько больше при более высоких уровнях прочности. Обратите внимание, что модифицированные чугуны имеют более высокую прочность, чем стержни из основного железа, что объясняет увеличение диапазона пределов прочности на разрыв для данной твердости.Некоторые значения прочности на разрыв ниже линии SAE получены от центра секций диаметром 6 дюймов и имеют довольно большой размер чешуек графита.

Некоторые пользователи литья указывают минимальный предел прочности на разрыв в определенном месте отливки. Это особенно верно для таких отливок, как корпуса гидравлических насосов, цилиндры дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях, поршни и головки, а также другие отливки, подвергающиеся высоким нагрузкам. Данные, полученные для производственных отливок, показаны на рис. 4. Также на этом рисунке для сравнения показаны данные, полученные на образцах для испытаний на растяжение, вырезанных из отожженных отливок постоянной формы.Эти отливки будут заэвтектическими по составу с графитом типа D и ферритной матрицей. Эти утюги имеют более высокую прочность при заданной твердости, чем утюги, отлитые в песке.

Кривые, показывающие минимальную твердость по Бринеллю для данной прочности на разрыв для указанных утюгов, вместе с данными Маккензи и Кейна, показаны на рис. 5. Кривые хорошо согласуются, за исключением минимальных значений, указанных Маккензи. Возможно, что чугуны для литейных заводов F, S и W имели более высокую концентрацию остаточных легирующих элементов, что могло бы сохранить перлитную матрицу с соответственно более высокой прочностью.

Иногда необходимо обработать образцы для испытаний на растяжение с уменьшенным сечением диаметром 0,357 дюйма из отливки, поскольку форма отливки не позволяет изготовить образец большего размера. Некоторые пользователи литья подняли вопрос о надежности меньших образцов. В течение нескольких лет из одной и той же отливки были взяты образцы нескольких размеров, и было обнаружено, что при тщательной обработке результаты надежны. Данные на рис. 6 являются репрезентативными и были получены для небольшого автомобильного диска сцепления.Данные по твердости и прочности на разрыв для этой отливки показывают, что 5/8 дюйма. пластина имеет скорость охлаждения, аналогичную 1,2-дюймовой. тестовая полоса.

При попытке предсказать предел прочности отливки на основе твердости по Бринеллю учитывается больше факторов, чем просто толщина сечения. Для секций, от которых не возникает препятствий тепловому потоку во время охлаждения, можно установить очень хорошее соотношение твердости и прочности на разрыв. Для более сложных отливок, таких как головки цилиндров дизельных двигателей, имеющие много каналов с сердцевиной, схема охлаждения может быть сложной.Секция внутри головки может довольно быстро замерзнуть, но после прохождения эвтектического температурного интервала происходит накопление тепла, и секция может охлаждаться больше, чем простая секция, в два-четыре раза толще. В таких случаях необходимо проработать корреляцию для каждого типа отливки.

Сталь

показывает довольно незначительное влияние прочности на разрыв и твердости на модуль упругости, поскольку в основном он находится в диапазоне от 29 000 000 до 30 000 000 фунтов на квадратный дюйм. Модуль упругости серого чугуна зависит не только от прочности на разрыв, но и от уровня напряжения.В результате этих факторов модуль упругости будет варьироваться от примерно 12 000 000 фунтов на квадратный дюйм для очень мягкого железа до более 20 000 000 фунтов на квадратный дюйм для высокопрочного железа. Кривая напряжения-деформации для серого чугуна при растяжении представляет собой почти изогнутую линию от начала координат. Об этом сообщали многие исследователи, и Моррог [14], сообщая о некоторых работах Гилберта, предполагает, что кривая является результатом некоторых изменений объема в пространствах, занятых графитом. Они также показали, что между хлопьями имеют место микротрещины.Некоторые исследователи использовали измерения резонансной частоты, а также измерения скорости звука, которые зависят от модуля упругости, для прогнозирования прочности на разрыв.

В станках и других областях применения, где требуется максимальная жесткость конструкции, желателен высокий модуль упругости. Существуют и другие применения, в частности, связанные с термической усталостью, для которых требуется низкий модуль упругости, чтобы свести к минимуму повышение уровней напряжений, связанных с расширением в результате повышения температуры в рабочих условиях.Высокопроизводительные тормозные барабаны являются примером такого рода ситуаций. Было обнаружено, что чугун с довольно высоким содержанием углерода (от 3,60 до 3,92 процента) будет работать лучше, чем чугун с низким содержанием углерода. Чугуны с более высоким содержанием углерода почти всегда имеют более низкий модуль упругости. К несчастью. прочность на разрыв у таких высокоуглеродистых чугунов обычно бывает низкой. и возникает необходимость добавить сплав для упрочнения матрицы.

Инженеры по материалам часто рассматривают процентное удлинение, полученное на образцах для испытаний на растяжение, как меру пластичности материала.С этой концепцией. серый чугун не считается пластичным.

Тем не менее. серый чугун в виде товарных отливок удовлетворительно выдерживает значительные умеренные ударные нагрузки. При тщательном контроле практики плавления и выборе сырья Колло и Тим [10] сообщили о том, что у чугунов с удлинением при разрыве под нагрузкой 2,4%, а при ферритизации такого чугуна было получено удлинение 5,4%. Серый чугун с одинаковой прочностью на разрыв может показывать разницу в 50 процентов в отношении энергии разрушения, поглощаемой при ударной нагрузке.Хотя считается, что серый чугун не чувствителен к надрезам, это, скорее всего, результат того, что он достаточно хорошо пропитан надрезами в виде чешуек графита, так что наличие еще одного надреза не оказывает существенного влияния на поведение при ударе.

Термическая обработка серого чугуна

Хотя большинство отливок из серого чугуна используется в литом состоянии, серый чугун подвергается термообработке по разным причинам, например, для снятия остаточных напряжений, улучшения обрабатываемости, повышения твердости поверхности посредством индукционной или газопламенной закалки. или закалить всю секцию путем закалки в масле и обработки вытяжкой.Рекомендуемая практика такой термообработки и полученные результаты можно найти в справочниках по чугуну, в частности, в Справочнике по металлам ASM [22]. Структура графита не может быть изменена термической обработкой. хотя графит может увеличиваться в объеме, если перлитное железо полностью ферритизировано, и в этом случае графит обычно осаждается на первоначально присутствующих хлопьях. Однако матрица довольно чувствительна к термообработке, как и в случае стали.

Термическая обработка для снятия напряжений обычно проводится в диапазоне температур от 1000 до 1100 ° F.Ниже 950 ° F снятие напряжений происходит довольно медленно, в то время как при температурах выше 1100 ° F может наблюдаться некоторая потеря прочности, особенно в нелегированных чугунах, обозначенных ASTM A 48. Класс 35B и более мягких. Термическая обработка для снятия напряжений может применяться для улучшения размерной стабильности обработанных отливок и требуется для деталей, работающих под давлением, работающих при температуре от 450 ° F до 650 ° F, в соответствии со спецификациями ASTM для отливок из серого чугуна для деталей, работающих под давлением, для температур выше до 650 ° F (A 278-64).Скорости нагрева и охлаждения для такой термообработки обычно ограничиваются 400 F / ч на дюйм толщины. Это особенно важно при нагревании, поскольку остаточные напряжения в отливке могут увеличиваться в результате теплового расширения различных частей отливки.

Отливки меньшего размера, такие как детали холодильного компрессора, часто подвергаются отжигу для снятия напряжений, чтобы сохранить очень близкие рабочие зазоры в готовом компрессоре. Если возникают трудности с остаточными напряжениями в готовых обработанных деталях, желательно оценивать уровень внутренних напряжений после каждой операции механической обработки.Отливки иногда имеют более низкий уровень внутренних напряжений, поскольку они возникают в процессе формования оболочки, чем в любой другой момент процесса. Такие отливки, подвергнутые отжигу для снятия напряжений, а затем подвергнутые дробеструйной или дробеструйной очистке, покажут повышение уровня напряжений. При отжиге для снятия напряжений больших отливок желательно прикрепить к отливке термопары, чтобы следить за тем, чтобы перепады температур не становились слишком большими. Если не принять меры предосторожности, отливку можно сломать при нагревании.

Чугунный стол шириной 4 фута и длиной 6 футов треснул во время термообработки для снятия напряжения. Хотя термопара управления печью показала равномерную скорость нагрева в рекомендуемых пределах, термопары в различных местах отливки показали разницу температур в 300 ° F. Другой стол такой же конструкции был установлен вне печи с термопарами и тензодатчиками, чтобы можно было воспроизвести разницу температур. Было обнаружено, что для этой разницы температур были достигнуты растягивающие напряжения 9200 фунтов на квадратный дюйм в критических областях.

Отжиг для улучшения обрабатываемости проводится в двух диапазонах температур. Если основной целью является просто снижение твердости до некоторого более низкого уровня и отсутствие карбидов, обычно используются температуры от 1250 до 1450 ° F в зависимости от того, насколько желательно снижение твердости. Если отливки содержат цементит или карбиды, необходимо нагреть до диапазона от 1650 до 1725 ° F, чтобы разрушить такие карбиды.

Серый чугун успешно закаливается пламенем или индукционным нагревом.Матрица утюга должна быть перлитной. Также желательно поддерживать содержание кремния на минимально возможном уровне, обычно ниже 1,75 процента. По мере увеличения содержания кремния в сером чугуне не только увеличивается температура Ac3, но и возникает двухфазное поле феррита и аустенита. Удовлетворительная твердость не будет достигнута при нагревании чугуна в этом диапазоне температур. Более высокие температуры аустенизации, требуемые для чугуна с более высоким содержанием кремния, также увеличивают возможность растрескивания во время цикла закалки.Принято указывать желаемую твердость в единицах твердости по Роквеллу по шкале С, хотя измерения твердости проводились с помощью склероскопа. Прямое измерение твердости по шкале С по шкале С не является удовлетворительным, поскольку наличие чешуек графита в твердой матрице приводит к растрескиванию или раздавливанию вокруг индентора, что дает низкие значения.

Для таких деталей, как гильзы цилиндров, за счет закалки путем аустенизации и закалки в масле с последующей вытяжкой для получения желаемой твердости значительно улучшаются характеристики гильзы.Есть много применений, для которых этот тип термообработки больше подходит, чем закалка пламенем или индукционная закалка.

Обработка серого чугуна

Из широко используемых черных металлов в строительстве серый чугун для заданного уровня твердости является одним из наиболее легко обрабатываемых. Серый чугун легко режется, так как стружка мелкая и легко удаляется из зоны резки. Кроме того, нетрудно заметить, что сколы могут испортить готовую поверхность.Поведение при свободном резании является результатом случайно распределенных чешуек графита, которые нарушают целостность матрицы. Хотя серый чугун очень успешно обрабатывается без СОЖ, они могут оказаться необходимыми, если требуются высокие скорости обработки и жесткие допуски. Охлаждающая жидкость не только помогает в удалении стружки, но и контролирует температуру отливки, что необходимо для работы с жесткими допусками.

Несмотря на хорошую обрабатываемость серого чугуна, возникают различные проблемы обработки, такие как твердые кромки, снижение стойкости инструмента, невозможность получить удовлетворительно гладкую поверхность и трудности с соблюдением требуемых допусков на размеры.Некоторые из этих проблем являются результатом выбора неправильного сорта чугуна, недостатков конструкции отливки или неправильных процедур обработки. Рекомендуемые инструменты, скорости, подачи и глубины резания для серого чугуна различных классов прочности и для различных типов операций механической обработки легко найти в ряде справочников [3, 5, 23, 24] и не будут здесь обсуждаться.

Поскольку многие отливки закупаются в соответствии со спецификацией ASTM A 48, твердость будет варьироваться в зависимости от заданного класса прочности.Отливки, постоянно близкие к верхнему пределу твердости, могут потребовать снижения скорости резания поверхности для получения удовлетворительного срока службы инструмента по сравнению с отливками, близкими к нижнему пределу твердости. Чугун нормального состава для данного типа отливки может затвердеть с образованием пятнистой или закаленной структуры при превышении критической скорости охлаждения. Такое состояние может возникнуть из-за ребра на отливке, или, если отливка имеет широкий диапазон размеров сечения, литейный цех может прибегнуть к добавкам необычно тяжелых сплавов, чтобы поддерживать твердость на более высоком уровне, что приведет к получению чугуна. слишком сложен для более легких участков.Встреча с такими твердыми участками очень часто приводит к поломке инструмента или значительному повреждению режущей кромки, чтобы помешать последующим удовлетворительным операциям обработки. Иногда конструкция отливки может быть изменена, чтобы избежать образования закаленных краев, или практика литейного производства может быть изменена путем перемещения заслонок или использования отливов различных типов для замедления скорости затвердевания проблемной зоны. За счет правильного использования модификаторов литейный цех может значительно уменьшить количество твердых кромок.Уолц [25] указывает, что литейный цех во время проверки может проверить отсутствие острых кромок с помощью довольно простой проверки файла и, таким образом, избежать повреждения дорогостоящего инструмента. При надлежащем контроле качества и процедурах проверки количество твердых и замороженных кромок и выступов должно быть незначительным.

Внезапный отказ фрезы не всегда был результатом столкновения с крапчатым или охлажденным железом. Исследование выхода из строя большой фрезы с торцевыми зубьями со вставленными зубьями показало, что причиной разрушения был тяжелый обезуглероженный слой феррита.Отливки были отожжены до низкого уровня твердости, максимум 121 BHN, и при этом был получен толстый слой феррита, лишенный графита. Этот материал был скорее очень твердым, чем твердым, но он остановил фрезу, что привело к скалыванию твердосплавных зубьев.

Поскольку на такой обезуглероженной поверхности нет хлопьев графита, блестящая и яркая поверхность создаст впечатление твердости. Неадекватная очистка отливки или наличие пригоревшего в песке может вызвать преждевременный выход инструмента из строя.Златин [26] сообщил, что при возникновении такого состояния может потребоваться снизить скорость обработки до половины от скорости обработки, используемой для последующих резаний, если необходимо получить удовлетворительную стойкость инструмента.

Дефект обработанной поверхности, который иногда встречается в отверстиях цилиндров, направляющих и направляющих станков, а также на других поверхностях, требующих обработки с низким среднеквадратичным значением, называется ямчатой ​​или открытой поверхностью. Чугун со слишком высоким содержанием углерода для рассматриваемой секции и который обычно имеет длинные чешуйки графита, может привести к вырванию частиц железа во время черновой обработки, что приведет к недостаточному запасу материала для чистовой обработки.Лэмб [27] утверждает, что минимум 0,010 дюйма следует оставить для чистового пропила, если требуется гладкая поверхность. Если чешуйки графита слишком большие, возникнут трудности с обрывом резьбы при нарезании резьбы и могут возникнуть «прорывы» на краях отливок, таких как отверстия в корпусах гидрораспределителей золотникового типа. Хотя слишком высокое содержание углерода может привести к дефектам поверхности такого типа, затупившиеся инструменты и слишком тяжелые пропилы перед чистовой резкой или хонингованием вызовут аналогичный дефект.Филд и Калес [28] обсуждают факторы, влияющие на качество обработанной поверхности, и подчеркивают важность острых режущих инструментов.

В результате требований все более жестких допусков для обработанного литья, проблемы с сохранением размеров становятся все более частыми. Некоторые из них могут возникать из-за остаточных напряжений в отливке, некоторые из-за изменений твердости и количества удаляемой готовой заготовки, а другие из-за недостатков в операции механической обработки. Всякий раз, когда возникают проблемы с круглыми отверстиями и трудности с поддержанием плоскостности обработанных деталей, предполагается, что причиной являются остаточные напряжения в отливке.В зависимости от конструкции определение направления и уровня остаточных напряжений в отливке может быть сложным и обычно требует разрушения отливки. Для простых цилиндрических деталей наличие остаточных напряжений иногда можно обнаружить, просто выпилив в отливке пропилы и измерив изменение ширины пропила. Для более сложных отливок или более точного измерения остаточных напряжений необходимо прибегать к использованию тензодатчиков СР-4. Как правило, требуется метод проб и ошибок для правильного расположения манометров на отливке.Хотя оценка остаточного напряжения отливки после окончательной механической обработки может показать, что такие напряжения ответственны за деформацию, из этого не обязательно следует, что эти напряжения были в исходной отливке. Сильные напряжения могут быть вызваны различными операциями механической обработки. Использование слишком твердого круга при плоском шлифовании может вызвать поверхностные напряжения.

Помимо внутренних напряжений, остаточных или возникающих в процессе обработки, трудности с поддержанием критических размеров могут возникать по другим причинам.Если отливка подвергается давлению зажима, которое искажает отливку в удерживающем приспособлении во время обработки, могут возникнуть трудности с удерживающими размерами. Поскольку модуль упругости серого чугуна с пределом прочности на разрыв 30 000 фунтов на квадратный дюйм примерно вдвое меньше, чем у стали, то же давление зажима на часть той же толщины стенки вдвое увеличивает деформацию отливки из серого чугуна по сравнению со сталью.

Если обработка выполняется без СОЖ, отливка будет нагреваться во время обработки.Корпус подшипника с отверстием диаметром 2-1 / 2 дюйма и стенкой 3/8 дюйма расширится примерно на 0,0005 дюйма при повышении температуры на 25 ° F, было обнаружено, что изменение на 1/32 дюйма. в диаметре расточки отливки с нормальным 3/32 дюйма. Удаление припуска приведет к изменению температуры отливки на 25 ° F. Если настройка инструмента основана на измерениях отливки на выходе из токарного станка, конечный диаметр отверстия при комнатной температуре будет изменяться в диапазоне 0,0005 дюйма.

Несмотря на различия в жесткости станков, всегда наблюдается некоторый прогиб.Для той же отливки корпуса подшипника, упомянутой выше, было обнаружено, что вариации твердости по Бринеллю влияют на диаметр чистового отверстия. Ранее механический цех классифицировал готовые отверстия на три размерных ряда. Считалось, что эту операцию калибровки можно исключить, снизив допуски на обработку до «0,00025 дюйма на отверстии диаметром от 2,5 до 3,0 дюймов. Отливки обрабатывались всухую на одношпиндельном токарном автомате. Были сделаны два пропила, и черновой и чистовой инструменты были установлены тандемом на одном держателе.Оператора попросили настроить машину на получение правильного размера и запретили изменять настройку независимо от диаметра отверстия. И оператор, и инспектор сгруппировали отливки по диаметрам отверстий: меньший, в пределах допустимого и превышающий. Образцы из трех групп были подвергнуты интенсивному исследованию, и одним из факторов оказалась твердость, как показано на рис. 7.

Если относительно тонкостенные отливки не отцентрированы должным образом в приспособлении для механической обработки, с одной стороны будет снято больше заготовки, чем с другой, и можно ожидать деформации отверстия.

Будущее серого чугуна

Свойства отливок из серого чугуна почти в такой же степени зависят от литейной практики, как и от металлургии материала. За последние 10 лет был достигнут большой прогресс в направлении лучшего контроля размеров отливок, и появилась тенденция к более тонким профилям. Эта тенденция будет продолжаться, и введение новых модификаторов с небольшими количествами таких элементов, как церий, кальций, барий и стронций, оказалось эффективным для получения желаемых свойств в более легких секциях.Де Си [29] описал поведение кислорода в железе и его связь с практикой инокуляции.

Разработка и широкое использование процедуры для определения значения углеродного эквивалента расплавленного чугуна в плавильной печи описана Редшоу и Пейном [30] и Кашем [31]. Этот тест позволяет литейщику контролировать состав чугуна в более узких пределах и, таким образом, обеспечивает более однородные свойства отливок.

Добавление небольшого количества олова способствовало улучшению свойств серого чугуна в более тяжелых частях без создания проблем с твердостью в более легких частях.

Хотя твердость по Бринеллю по-прежнему широко используется и является полезным тестом для оценки прочности серого чугуна, Уолтер [32] описал метод, включающий измерения резонансной частоты для прогнозирования технических свойств серого чугуна. Абар и др. [33] описали результаты аналогичного теста. Картер [34] сообщил об использовании вихретокового тестера в качестве инструмента быстрой проверки для прогнозирования свойств отливок из серого чугуна.

Барто и др. [35] описали результаты литья под давлением чугуна из серого чугуна, который должен иметь специализированные применения.Экспериментальные работы показали, что определенные виды обработки поверхности форм позволяют отливать более тонкие секции, чем считалось возможным ранее.

Сложная металлургия серого чугуна и влияние довольно малых количеств второстепенных элементов в железе на характеристики затвердевания серого чугуна привлекли внимание ряда металлургов. Моррог [36] обсуждал необходимость лучшего понимания металлургии серого чугуна. Бейтс и Уоллес [37] показали влияние небольших количеств микроэлементов в сером чугуне и исследовали способы минимизации нежелательных эффектов этих элементов.

Существует необходимость в разработке материалов форм или обработок поверхности форм для исключения или минимизации дробеструйной и пескоструйной обработки, которая является дорогостоящей и может создавать остаточные напряжения в отливках. Состояние ухудшается по мере того, как детали отливки становятся тоньше.

Улучшенные свойства, полученные с использованием высокочистого сырья при производстве серого чугуна, должны стимулировать дальнейшие исследования, особенно в отношении получения большей ударной вязкости. Существует потребность в марке чугуна между обычным серым чугуном и чугуном с шаровидным графитом, при условии, что его можно производить с той же легкостью, что и серый чугун.Крупные инвестиции в производство серого чугуна в течение последних нескольких лет указывают на то, что серый чугун еще какое-то время будет считаться ценным инженерным материалом.

Артикул:

  • [1] Маккензи. Дж. Т., «Серый чугун-сталь плюс графит», Литейное производство, Том 72, № 8, август 1944 г., стр. 86-88,154; № 9, сентябрь 1944 г., стр. 70-72; № 10, октябрь 1944 г., стр. 86–88.
  • [2] Бойлс, Альфред, Структура чугуна, Американское общество металлов, Парк металлов.ОН, 1947.
  • [3] Справочник по отливкам из серого чугуна, Общество основателей серого и высокопрочного чугуна, Кливленд, Огайо, 1958.
  • [4] ASM Metals Handbook, 8-е изд., Vol. Я. Американское общество металлов, Парк Металлов, Огайо, 1961, стр. 349-365.
  • [5] Ангус, Х. Т., Физические и технические свойства чугуна, Британская ассоциация исследований чугуна, Бирмингем, Англия. 1960.
  • [6] Справочник по литым металлам. Американское общество литейщиков.Дес-Плейнс, Иллинойс, 1957.
  • [7] Типичные микроструктуры литых металлов. 2-е изд. Институт британских литейщиков, Лондон, 1966.
  • [8] Визер П. Ф., Бейтс. К. Э. и Уоллес. Дж. Ф., «Механизм образования графита в сплавах железо-кремний-углерод» Сообщество основателей податливых материалов, Кливленд, Огайо, 1967.
  • [9] Редер, Дж. Э., «Критический диапазон температур в чугунах», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol. 73, 1965.С. 473-487.
  • [10] Collaud, A. and Thieme. Дж. К., «Прочность чугуна с чешуйчатым графитом как показатель качества и новые методы повышения ударной вязкости».
  • [11] Дэвис. J. A., Krause, D. E., Lownie, H. W., Jr., «Олово как сплав в сером чугуне», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol. 65, 1957, стр. 592-597.
  • [12] Тач. А. Дж. И Кейдж, Р. М., «Легирование олова ускоряет производство блоков цилиндров из серого чугуна.Журнал Общества автомобильных инженеров, Vol. 73. № 1, январь 1965 г., стр. 66–69.
  • [13] Сиссенер, Джон и Эриксон, Джон, «Влияние титана, восстановленного из оксида титана, содержащего шлаки, на механические свойства чугуна», Труды, 34-й Международный конгресс литейщиков; Бумага № 1, Editions Techniques des Industries de la Fonderie, Париж, 1967.
  • [14] Морро, Х., «Состояние металлургии чугунов», Журнал Института чугуна и стали, январь.1968, стр. 1-10.
  • [15] Бойлс, Альфред. «Интервал перлита в сером чугуне», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol. 48, 1940, стр. 531-573.
  • [16] Фрай, Г. Р., «Процесс изготовления постоянной формы применительно к производству отливок из серого чугуна», Modern Castings, Vol. 54, № 4, октябрь 1968 г., стр. 52–55.
  • [17] Кейн, Дж. Б., Дизайн отливок из черных металлов. Американское общество литейщиков, Дес-Плейнс, Иллинойс, 1963.
  • [18] Практическое руководство по проектированию отливок из серого чугуна для инженерных целей, Совет ассоциаций металлургических заводов, Лондон, 1960.
  • [19] Справочник по дизайну отливок, Американское общество металлов, Металл Парк, Огайо, 1962.
  • [20] Гротто, Л. А., «Разработка отливок двигателя путем экспериментального анализа напряжений», Сделки, Американское общество литейщиков, Vol. 69, 1961, стр. 636-645.
  • [21] Маккензи, Дж. Т., «Твердость по Бринеллю серого чугуна - ее связь с другими свойствами», Литейное производство, Vol. 74, № 10, октябрь 1946 г., стр. 88-93; С. 191-194.
  • [22] Справочник по металлам ASM, 8-е изд., Vol. 2, Американское общество металлов, Metals Park Ohio, 1964. стр. 203-213.
  • [23] ASM Metals Handbook, 8-е изд., Vol. 3, Американское общество металлов, Парк Металлов, Огайо. 1967.
  • .
  • [24] Справочник данных по обработке, Metcut Research Associates, Inc., Цинциннати, Огайо, 1966.
  • [25] Уолц, В., «Современные технические решения создают проблемы для литейной промышленности по производству литых металлов», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol. 72,1964, стр.914-922.
  • [26] Златин, Норман, «Обрабатываемость нелегированного и легированного серого чугуна», «Серый и ковкий чугун», март 1965 г., стр. 5-14.
  • [27] Лэмб, А. Д., «Материальные и технические факторы при обработке отливок из чугуна, Новости из серого и высокопрочного чугуна», часть I, апрель 1967 г., стр. 5-13; Часть II, май 1967 г., стр. 11-20.
  • [28] Филд, М. и Калес, Дж. Ф., «Факторы, влияющие на механическую обработку серого чугуна, серого и высокопрочного чугуна. Новости», апрель 1966 г.С. 5-23.
  • [29] Де Си А., «Кислород. Оксиды. Перегрев и зарождение графита в чугуне », Транзакции, Американское общество литейщиков. Vol. 75. 1967. pp. 161–172.
  • [30] Редшоу А.А., Пейн К.А. и Хоскинс. J. A., «Контроль серого чугуна с помощью методов кривой охлаждения, транзакции. Американское общество литейщиков, Vol. 70. 1962, стр. 89–96.
  • [31] Каш, Ф. Э., «Углеродный эквивалент кривых охлаждения - быстрое и практическое испытание», Transactions, American Foundrymen’s Society, Vol.71, 1963. С. 266-274.
  • [32] Уолтер, Г. Х., «Корреляция характеристик структуры и измерений резонансной частоты с инженерными свойствами серого чугуна», Публикация 650519, Общество инженеров автомобильной промышленности, 1965.
  • [33] Абар, Дж. У., Челлитти, Р. А. и Спенглер, А. Ф., «Использование акустики для прогнозирования механических свойств серого чугуна», Сделки, American Foundrymen’s Society, Vol. 74, 1966, стр. 7-I2.
  • [34] Картер К.Д., «Неразрушающий вихретоковый контроль серого чугуна, серого и высокопрочного чугуна. Новости», февраль 1966 г., стр. 8–10.
  • [35] Барто, Р. Л., Херд, Д. Т., и Столтенберг, Дж. П., «Литье под давлением чугуна и стали». Сделки. Американское общество литейщиков, Vol. 75, 1967, с. 181 - 192.
  • [36] Морро, Х., «Прогресс и проблемы в понимании чугуна», Сделки, Американское общество литейщиков, Vol. 70, 1962. С. 449-458.
  • [37] Бейтс, К.Э. и Уоллес. Дж.