- •Курс лекций по «специальным чугунам»
- •Глава 1. Классификация специальных чугунов. Особенности процессов их легирования и термической обработки
- •Классификация специальных чугунов
- •1.2. Особенности легирования
- •1.2.1. Особенности жидкого состояния
- •1.2.2. Первичные фазы и распределение легирующих элементов в чугунах
- •III группа
- •1.3. Особенности термической обработки
- •1.3.1. Изотермическая закалка
- •1.3.2. Нормализация
- •1.3.3. Улучшение
- •Глава 2. Отливки из коррозионностойких чугунов
- •2.1. Процессы коррозии в чугуне
- •2.2. Отливки из хромистых чугунов
- •2.2.1. Влияние химического состава на коррозионную стойкость
- •2.2.2. Марки хромистых коррозионностойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •2.3 Отливки из высококремнистых чугунов
- •2.3.1 Влияние химического состава на структуру и свойства
- •2.3.2 Марки кремнистых коррозионностойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 3. Отливки из жаростойких чугунов
- •3.1. Общая характеристика
- •3.2. Отливки из алюминиевых чугунов
- •3.2.1. Формирование структуры
- •3.2.2. Марки жаростойких алюминиевых чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.3. Отливки из хромистых жаростойких чугунов
- •3.3.1. Влияние хрома на жаростойкость чугунов
- •3.3.2. Марки жаростойких хромистых чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.4. Отливки из кремнистых чугунов
- •3.4.1. Влияние кремния на структуру и свойства чугунов
- •3.4.2. Марки кремнистых жаростойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.5. Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов
- •Глава 4. Отливки из жаропрочных чугунов
- •4.1. Общая характеристика
- •4.2. Марки жаропрочных чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 5. Отливки из износостойких чугунов
- •5.1. Процессы абразивного изнашивания
- •5.2. Влияние химического состава на свойства чугунов
- •5.3. Влияние структуры на износостойкость
- •5.3.1. Влияние карбидной фазы
- •5.3.2. Влияние металлической основы
- •5.4. Влияние термической обработки
- •5.5. Марки износостойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •5.6. Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны
- •Глава 6. Отливки из антифрикционных чугунов
- •6.1. Общая характеристика
- •6.2. Марки антифрикционных чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 7. Чугуны для отливки валков
- •7.1. Классификация валков
- •7.2. Виды валков, их химический состав, свойства и применение
- •Химический состав рабочего слоя валков
- •7.3. Влияние легирующих элементов на свойства рабочего слоя двухслойных валков
- •Глава 8. Технологические особенности изготовления отливок из специальных чугунов
- •8.1. Особенности плавки и заливки форм
- •8.2. Литейные свойства специальных чугунов
- •8.3. Особенности технологии формы в зависимости от свойств специальных чугунов
- •8.4. Механическая обработка отливок
5.5. Марки износостойких чугунов, их основные свойства, области применения
ГОСТ 7769-82 «Чугун легированный для отливок со специальными свойствами» предусматривает девять марок белых износостойких чугунов: низколегированный хромистый марки ЧХ3Т, высоколегированные хромистые марки ЧХ9Н5, ЧХ16, ЧХ16М2, ЧХ22, ЧХ28Д2, ЧХ32, высоколегированный марганцевый марки ЧГ7Х4 и низколегированный никелевый марки ЧН4Х2. Химический состав и механические свойства этих чугунов приведены в табл. 5.1 и 5.2.
Прочность белых износостойких чугунов, как правило, не является сдаточной характеристикой и приводится в справочных приложениях стандартов. Она больше зависит от характеристик карбидной фазы, чем от структуры металлической основы.
В ледебурите низкохромистых чугунов матрицей эвтектики является цементит и поэтому они имеют более низкую прочность, чем высокохромистые чугуны, в эвтектике которых карбиды типа М7С3 образуют разветвленный упрочняющий каркас.
Предел прочности при изгибе чугунов с карбидами М7С3 уменьшается с увеличением количества карбидов, особенно в чугунах заэвтектического состава.
Уменьшение размеров эвтектических колоний и избыточных фаз существенно повышает прочность белых износостойких чугунов: при уменьшении среднего размера карбидов с 12,3 до 4,0 мкм предел прочности при изгибе чугуна ЧХ16М2 увеличивается в четыре раза. Ориентация эвтектических карбидов за счет направленного затвердевания с высоким температурным градиентом у плоского фронта кристаллизации позволяет получить в структуре, чугуна с 30 %, Сr и 3 % С длинные волокна карбидов
Таблица 5.1
Химический состав износостойких чугунов
Марка чугуна |
Массовая доля, % |
|||||||||
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
Cu |
Mo |
Ti |
|
не более |
||||||||||
ЧХ3Т |
2,6-3,6 |
0,7-1,5 |
1,0 |
0,3 |
0,12 |
2,01-3,00 |
- |
0,5-0,8 |
- |
0,7-1,0 |
ЧХ9Н5 |
2,8-3,6 |
1,2-2,0 |
0,5-1,5 |
0,06 |
0,1 |
8,0-9,5 |
4,0-6,0 |
- |
0,0-0,4 |
- |
ЧХ16 |
1,6-2,4 |
1,5-2,2 |
1,0 |
0,1 |
0,05 |
13-19 |
- |
- |
- |
- |
ЧХ16М2 |
2,4-3,6 |
0,5-1,5 |
1,5-2,5 |
0,1 |
0,05 |
13,0-19,0 |
- |
1,0-1,5 |
0,5-2,0 |
- |
ЧХ22 |
2,4-3,6 |
0,2-1,0 |
1,5-2,5 |
0,1-0,08 |
0,08 |
13,0-19,0 |
- |
1,0-1,5 |
- |
0,5-2,0 |
ЧХ28Д2 |
2,2-3,0 |
0,5-1,5 |
1,5-2,5 |
0,1 |
0,08 |
25,0-30,0 |
0,4-0,8 |
1,5-2,5 |
- |
- |
ЧХ32 |
1,6-3,2 |
1,5-2,5 |
1,0 |
0,1 |
0,08 |
30,0-34,0 |
- |
- |
- |
0,1-0,3 |
ЧГ7Х4 |
3,0-3,8 |
1,4-2,0 |
6,0-8,0 |
0,1 |
0,05 |
3,0-5,0 |
- |
- |
- |
- |
ЧН4Х2 |
2,8-3,6 |
0,0-1,0 |
0,8-1,3 |
0,3 |
0,15 |
0,8-2,5 |
3,5-5,0 |
- |
- |
- |
Таблица 5.2
Механические свойства износостойких чугунов
Марка чугуна |
Временное сопротивление, МПа, не менее |
Твердость НВ |
|
σb |
σИЗГ |
||
ЧХ3Т |
200 |
400 |
440-590 |
ЧХ9Н5 |
350 |
700 |
490-610 |
ЧХ16 |
350 |
700 |
400-450 |
ЧХ16М2 |
170 |
490 |
490-610 |
ЧХ22 |
290 |
540 |
330-610 |
ЧХ32 |
290 |
490 |
245-340 |
ЧГ7Х4 |
150 |
330 |
390-450 |
ЧН4Х2 |
200 |
400 |
400-650 |
(Fe, Cr)7С3, расположенных параллельно друг другу в пластичной аустенитной матрице. Образуется структура естественного композиционного материала, в котором роль упрочняющей фазы играют волокна карбида, а пластичной матрицы — аустенит. Прочность такого материала при нагружении параллельно карбидным волокнам необычайно высока для белого чугуна и достигает 2800 - 3100 МПа, то есть приблизительно в четыре раза выше, чем у чугуна такого же состава при обычном затвердевании. Первичные фазы снижают прочность чугуна, причем дендриты первичного аустенита сильнее, чем первичные карбиды.
В табл.5.3 даны основные эксплуатационные свойства и области применения высокохромистых чугунов.
Таблица 5.3
Основные эксплуатационные свойства и области применения износостойких чугунов
Марки чугуна |
Эксплуатационные свойства |
Применение |
ЧХ3Т |
Повышенная стойкость против абразивного износа и истирания в пульпо-, пылепроводах, насосах. |
Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих абразивные смеси, футеровки пылепроводов и др. |
ЧХ9Н5 |
Высокая стойкость против абразивного износа и истирания в мельницах, пескометах и дробеметах |
Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих абразивные смеси, футеровки пылепроводов, мелющие детали мельниц, ковши пескометов, склизы, течки и т.д.
|
ЧХ16 |
Жаростойкий в воздушной среде до 1173 К, износостойкий при нормальной и повышенной температурах, устойчив против воздействия неорганических кислот большой концентрации. |
Арматура химического машиностроения, арматура печная, детали цементных печей.
|
ЧХ16М2 |
Наибольшая устойчивость против ударно-абразивного износа и истирания в мельницах, дробеметных и дробеструйных камерах. |
Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих абразивные смеси, футеровки пылепроводов и др., мелющие детали мельниц, ковши пескометов, склизы, течки, высокоустойчивые лопатки дробеметных импеллеров. |
ЧХ22 ЧХ28Д2 |
Высокоустойчивый против абразивного износа и истирания в условиях размольного оборудования, грохотов и склизов, агломашин и песко- и дробеструйных камер при повышенных температурах. |
Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих смеси, футеровки пылепроводов, мелющие детали, ковши пескометов, высокоустойчивые лопатки дробеметных импеллеров, вставки для армирования брусьев вторичной зоны охлаждения установок непрерывной разливки стали, футеровки мельниц и т.д. |
Окончание табл. 5.3
Марки чугуна |
Эксплуатационные свойства |
Применение |
ЧХ32 |
Высокая коррозионная стойкость в растворах кислот (азотной, серной, фосфорной, соляной, уксусной, молочной), щелочей и солей, в газах, содержащих серу или SO2, Н2О. Жаростойкость до температур 1373 - 1423 К. Высокое сопротивление абразивному износу. |
Детали, работающие при небольших механических нагрузках в среде SO2 и SO3, в щелочах высокой концентрации, азотной кислоте, растворах и расплавах солей при температуре до 1273 К. Детали центробежных насосов, печная арматура, реторты для цементации, сопла горелок, цилиндры, корпуса золотников и т.д. |
ЧГ7Х4 |
Износостойкий в абразивной среде и против истирания в пульпо- и пылепроводах, мельницах и т.д. |
Износостойкие детали мелющего оборудования, детали насосов, футеровки мельниц, дробе- и пескоструйных камер. |
ЧХ9Н5 |
Высокая устойчивый против абразивного износа и истирания в мельницах, дробеметных и дробеструйных камерах. |
Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих абразивные смеси, футеровки пылепроводов, мелющие детали мельниц, ковши пескометов, склизы, течки и т.д. |