Экзаменационный билет № 14

1. Газы в сталях. Факторы, оказывающие влияние на их растворимость. Меры предупреждения формирования газовых дефектов в отливках.

2. Сталь 110г13л склонна к образованию горячих трещин. Чем это обусловлено ?

3. Классификация серых чугунов по строению металлической основы и форме графита.

В зависимости от формы графитных включений серые чугуны классифицируются на:

• чугун с пластинчатым графитом;

• чугун с хлопьевидным графитом (ковкий чугун);

• чугун с шаровидным графитом (высокопрочный чугун);

• чугун с вермикулярным графитом

Металлическая основа может быть: перлитной, когда 0,8 % С находится в виде цементита, а остальной углерод в виде графита; феррито-перлитной, когда количество углерода в виде цементита менее 0,8 % С; ферритной, когда углерод находится практически в виде графита.

Серый чугун можно рассматривать как структуру, которая состоит из металлической основы с графитными включениями. Свойства чугуна зависят от свойств металлической основы и характера графитных включений.

4. В чем преимущества дуплекс-процесса плавки ? Оцените их возможные варианты .

Для плавки чугуна применяют коксовые, коксогазовые и газовые вагранки, индукционные и дуговые электрические печи. В настоящее время все большее распространение получают индукционные печи средней частоты и дуговые печи постоянного тока. Если агрегат используется самостоятельно, обеспечивая осуществление всех этапов процесса плавки то такой процесс называется монопроцессом. В случае комбинации различных плавильных агрегатов с преимущественным осуществлением в каждом из них определенного этапа плавки реализуются полипроцессы. При дуплекс- процессах первый агрегат используют для расплавления твердой шихты и минимального перегрева расплава, второй агрегат может обеспечить реализацию трех вариантов дуплекс-процесса: термовременную обработку расплава, Доводку по химическому составу для получения чугунов различных марок; длительную выдержку при температуре перелива чугуна заданного состава. При триплекс- процессе применяют третью печь, являющуюся, как правило, специальным заливочным устройством.

Экзаменационный билет № 15

1. Влияние перегрева на литейные свойства сталей и формирование структуры отливок.

2. Чем можно частично заменить никель в аустенитных сталях ? Как определить эквивалент никеля ?

3. Влияние химического состава на структуру и механические свойства серого чугуна. Марки, химический состав, структура и свойства серых чугунов с пластинчатым графитом.(+14.3)

Пластины графита с острыми краями уменьшают живое сечение металлической матрицы и, главное, являются внутренними концентраторами напряжений, способствующими зарождению и развитию трещин. Коэффициент концентраций растягивающих напряжений около пластин графита достигает 7,5. Пластины графита сильно снижают прочность и пластичность чугуна при растяжении. Относительное удлинение серых чугунов с пластинчатым графитом, как правило, не превышает 0,5–1,0 % и стандартом не гарантируется. На прочность при сжатии включения графита влияют значительно слабее, поэтому чугун особенно выгодно использовать для изготовления деталей, работающих на сжатие.

Наличие большого количества внутренних концентраторов напряжений в виде пластин графита делает серый чугун малочувствительным к внешним концентраторам напряжений: резким переходам между сечениями отливки, надрезам, выточкам, царапинам и другим неровностям поверхности отливки.

Серый чугун с пластинчатым графитом маркируют буквами СЧ, за которыми следует число, обозначающее гарантируемое временное сопротивление при растяжении в МПа · 10^–1. ГОСТ 1412–85 включает шесть основных марок серого чугуна — от СЧ 10 до СЧ 35 (табл. 1). По требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ 18, СЧ 21, СЧ 24. Сдаточной характеристикой является только  _в

Чем выше углеродный эквивалент, тем ниже прочность. У чугуна СЧ 10 С_э = 4,25–4,6, а у чугуна СЧ 35 С_э = 3,3–3,5. Чугун СЧ 10 по структуре эвтектический или слегка заэвтектический, а чугун СЧ 35 — доэвтектический.

Снижение прочности с увеличением С_э обусловлено большой полнотой графитизации, образованием более крупных включений графита и уменьшением доли перлита (увеличением доли феррита). Чугун СЧ 10 имеет ферритную основу, а чугун СЧ 35 — перлитную.

Поскольку строение чугуна зависит не только от его химического состава, но и от условий плавки и литья, то эти условия также влияют на механические свойства чугуна. С ускорением охлаждения мельче становятся включения графита, уменьшается его количество, увеличивается доля перлита и уменьшается межпластиночное расстояние в перлите. Все эти факторы приводят к повышению прочности и твердости при заданном химическом составе чугуна.

Благодаря включениям графита, чугун отличается высокой демпфирующей способностью. Решающее значение для уровня демпфирующих свойств чугуна имеют количество, форма и распределение графита в чугуне, что иллюстрируется приведенными ниже значениями логарифмического декремента колебаний  10 для различных чугунов по сравнению со сталью

 Наивысший демпфирующей способностью обладают чугуны с пластинчатым графитом марок СЧ 10 и СЧ 15, которые имеют в своей структуре максимальное количество графита (углеродный эквивалент С_э = 4,25–4,6).

Графит делает стружку ломкой, благодаря чему серый чугун хорошо обрабатывается резанием. Лучшими литейными свойствами (большой жидкотекучестью, меньшей усадкой из-за увеличения удельного объема при образовании графита) обладают чугуны низких марок (СЧ 10, СЧ 15). Но все же наиболее широко в машиностроении используют более прочные чугуны марок СЧ 20–СЧ 35.

Основные области применения серого чугуна — станкостроение и тяжелое машиностроение (станины станков, разнообразные корпусные детали), автомобильная промышленность и сельскохозяйственное машиностроение, санитарно-техническое оборудование (отопительные радиаторы, трубы, ванны) и др.