3. Чугун, как конструкционный и литейный материал. Его преимущества, недостатки, области применения.
Основной металл для литейного производства – чугун, который является самым распространенным конструкционным материалом для получения литых изделий. Он имеет прекрасные литейные и антифрикционные свойства, хорошую износостойкость, высокую демпфирующую способность и низкую чувствительность к концентраторам напряжений
Чугуны — это железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2 % углерода и затвердевающие с образованием эвтектики. По сравнению со сталью чугуны обладают лучшими литейными свойствами( жидкотекучесть в двое больше, а усадка меньше), затраты на выплавку чунуна также существенно ниже.
Чугуны склонны к образованию разнообразных структур, которые в конечном итоге и определяют те или иные его свойства.
Одной из особенностей чугуна является то, что его физико-механические и служебные свойства существенным образом зависят от химического состава и скорости охлаждения отливки.
Литейные и механические свойства чугуна зависят от того, насколько близок его состав к эвтектическому. Для оценки этого применяют два показателя:
Степень эвтектичности Sэ — отношение концентрации углерода С в чугуне к его концентрации в эвтектике с учетом влияния кремния и фосфора:
где 4,26 — концентрация углерода в эвтектике системы «железо—графит» , Si и P — содержание этих элементов в чугуне, %.
Углеродный эквивалент определяется как:
Сэ = С + 0,3(Si + P)
Чугуны подразделяются на: доэвтектические (Sэ < 1, Cэ < 4,2–4,3), эвтектические (Sэ = 1, Сэ = 4,2–4,3) и заэвтектические (Sэ > 1, Cэ > 4,2–4,3).
Конструкционные, предназначенные для получения фасонных отливок с регламентированным уровнем механических свойств.
Чугуны из-за их хрупкости не подвергают обработке давлением. Изделия или детали из них получают только литьем в песчаные или металлические формы, и поэтому чугуны являются наиболее распространенными сплавами для фасонного литья
Преимущества: хорошая жидкотекучесть и малая усадка; хорошая обрабатываемость резанием (графит делает стружку ломкой); высокие демпфирующие свойства; антифрикционные свойства и др. Чугун содержит углерод – 2,14 % и более дешевый материал, чем стали. Он обладает пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами. Из чугунов можно делать отливки более сложной формы, чем из сталей. Литая структура чугунов содержит концентраторы напряжений, в качестве которых могут быть дефекты: пористость, ликвационная неоднородность, микротрещины.
Недостатки: Графитовые включения можно считать нарушениями сплошности (пустотами), в металлической основе, и чугун можно рассматривать, как сталь, пронизанную включениями графита, ослабляющими его металлическую основу. Графит дает надрезывающий эффект.
Применение
4. В чем отличие коррозионно-стойких чугунов, особенности состава и технологии плавки и литья ?
Форма графита – мало влияет на коррозию;
Кремний в пределах до 4% действует отрицательно на химическую стойкость в кислотах и щелочах;
Фосфор- до 0.6% не оказывает вредного влияния;
Сера – в общем действует отрицательно
Делятся на три основные группы:
-Высокохромистые ЧХ22С, ЧХ28, ЧХ32 – обладают высокой стойкостью в серной, азотной и ряде органических кислот;-отличающихся прежде всего содержанием хрома, углерода и кремния, имеют содержание хрома в пределах от 19-34 мас.%. При таком его количестве в чугуне наряду с карбидами хрома образуется хромистый феррит с содержанием не менее 13 мас.%. Электрохимический потенциал такого феррита близок к электрохимическому потенциалу карбидов хрома и является причиной высокой стойкости против коррозии в агрессивных средах.ЧХ32- из него изготавливают разнообразную печную арматуру, сопла горелок. В структуре должны быть карбиды (т.е. БЧ); необходимо, чтобы хромистые чугуны были близки к эвтектическому составу. В своей структуре они содержат перлит и пластинчатый Г. Литейные свойства такие же, как у СЧ.
Плавка: дуговая, индукционная (на свежей шихте или переплавом). Тзал зависит от толщины стенки, содержания С, теплоаккумулирующей способности формы. Прибыли легкоотделяемые.
-Высококремнистые ЧС13, ЧС15, ЧС15М4, ЧС17 и ЧС17М3 (ферросилиды);
ЧС13, ЧС15, ЧС17- имеют структуру, состоящую из твердого р-ра кремния и силицидов кремния в α-Fe и включений точечного графита.
ЧС15М4, ЧС17М3 дополнительно легированы молибденом, имеют такую же структуру, что и ферросилиды, однако молибден повышает коррозионную стойкость в ряде сред.
-Низколегированные никелевые ЧНХТ, ЧНХМД и ЧНМШ.
Сопротивление коррозии: Коррозия измеряет-ся потерей веса(Г/м2 *час) или толщины (мм/год); для чугуна 1Г/м2 *час = 1.22 мм/год.
Образование на поверхности защитной пленки. (Она должна быть стойкой, не пористой, прочной, тонкой) Коэффициент линейного расширения пленки должен быть примерно равен КЛР металла. Наиболее прочные пленки образует хром, кремний и алюминий.
Влияние ЛЭ на коррозионную стойкость(КС).
Марки высоколегированных чугунов целесообразно плавить только а индукционных печах.