Экзаменационный билет № 18
1. Внутренние напряжения в стальных отливках. Причины их возникновения. Дефекты в стальных отливках, вызываемые внутренними напряжениями.
2. С отливках из стали часто образуются холодные трещины. Каковы причины их образования? Предложите меры по их устранению.
3. Марки, химический состав, структура и свойства высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. Основные технологические операции, применяемые для обработки расплавов при получении чугуна с шаровидной формой графита.
Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом используют для замены литой стали в изделиях ответственного назначения (валки горячей прокатки, станины и рамы прокатных станов, молотов и прессов). По сравнению со сталью они обладают несравненно более высокими литейными свойствами и на 8–10 % меньшей плотностью (последнее позволяет снизить массу машин). Даже поковки ответственного назначения из легированных сталей можно заменять на отливки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Классический пример этого — тяжелонагруженные коленчатые валы дизельных, в том числе автомобильных двигателей, к которым предъявляют высокие требования по статической и усталостной прочности.
При введении в чугун перед разливкой » 0,5 % магния или церия графит кристаллизуется в шаровидной или близкой к нему форме. Этот процесс называется модифицированием. Шаровидный графит в меньшей степени, чем пластинчатый, ослабляет сечение металлической матрицы и, главное, не является таким сильным концентратором напряжений. Это обстоятельство в сочетании с возможностью формировать необходимую структуру металлической матрицы позволяет придавать чугунам высокую прочность, пластичность и повышенную ударную вязкость.
Чугуны с шаровидным графитом, используемые в промышленности с 40-х годов, называют высокопрочными и, в соответствии с ГОСТ 7293–85, маркируются буквами ВЧ, за которыми следует число, указывающее значение временного сопротивления при растяжении в МПа · 10–1 (например ВЧ 50).
Предсфероидизирующее (графитизирующее инокулиров.)
1. Малые добавки (0.10-0.15%) графита, карбида кремния, ферросилиция или силикокальция.
2. Смесевой модификатор Refloy 10 (Mg+Ca+Ba+F+РЗМ)>10%; Si=45-55%; Fe – ост.) в кол-ве 0.1-0.2% от массы расплава.
3. Фракционированный «чипс-модификатор» ALCAR (25-30% Ca, 3-5% РЗМ, 1-3% Mg, 5-10% Fe, Al – ост.) в кол-ве 0.03% от массы расплава.
Способы
сфероидизирующего модифицирования.
Сэндвич- процесс»
Послесфероидизирующее (вторичное) модифицирование
. Обработка расплава графитизи-рующими модификаторами, чаще всего ферросилицием ФС75 с добавками Са, Ва, Ал и др.после сфероидизирующей обрабо-тки. Содержание Ал в модификаторе не должно превышать1.0-1.5%, так как алюминий способствует образованию ситовидной пористости в отливке при использовании сырой формы. Вторичное инокулирование увеличивает количество зародышей графита, улучшает форму включений, подавляет образование карбидов, способствует ферритизации металлической основы, снижает склонность к образованию усадочных дефектов.
Виды термообработки ЧШГ
отжиг при 500–600 °С для снижения литейных напряжений;
графитизирующий отжиг для устранения отбела и формирования ферритной или феррито–перлитной структуры металлической основы;
нормализация для исправления структуры и получения перлитной металлической основы с повышенными механическими свойствами. Нормализация осуществляется путем нагрева отливок до 850–950 °С с последующим охлаждением на воздухе;
закалка и низкий отпуск. Температура закалки 850–900 °С; время выдержки зависит от размеров отливки и исходной структуры металлической основы и составляет 0,5–3 ч; охлаждение в масле, обеспечивающее получение мартенситной структуры. Низкий отпуск проводят для снятия внутренних напряжений при температуре 250–380 °С;
изотермическая закалка по сравнению с обычной исключает возможность образования закалочных трещин и коробления, снижает внутренние термические напряжения и обеспечивает более высокий комплекс прочностных свойств