Лабораторная работа №2 «Общее знакомство с металлическими сплавами (чугуны, цветные сплавы)»

Цель работы: ознакомиться с классификацией, маркировкой и назначением чугунов и основных цветных сплавов.

К работе допущен:

Работу выполнил:

Работу защитил:

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% С. На практике содержание углерода в чугунах изменяется в пределах 2,4 - 4,0%. Чугуны широко используются в машиностроении как сплавы для литья, т.к. имеют высокие литейные свойства, которые оцениваются жидкотекучестью, усадкой, а также склонностью к образованию пористости, ликвации, горячих и холодных трещин. Так же, как и в сталях, в чугунах присутствуют Mn, Si , S и Р, однако их влияние на свойства чугунов отличается от их влияния на свойства сталей

Классификация чугунов по состоянию углерода

Углерод в чугунах может находиться либо в связанном состоянии в виде цементита Fe₃C, либо в свободном состоянии в виде графита.

Белый чугун представляет собой сплав, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe₃C и других карбидов, степень графитизации равна нулю. Такой чугун в изломе имеет матово-белый цвет. Белый чугун получают в результате быстрого охлаждения жидкого расплава, вследствие низких механических свойств и хрупкости он имеет ограниченное применение для деталей простой конфигурации, работающих в условиях повышенного абразивного износа. В результате отжига из белого чугуна можно получить ковкий чугун.

К чугунам, в которых практически весь углерод находится в свободном состоянии, относятся серый, высокопрочный и ковкий чугуны. Эти сплавы различаются между собой условиями образования графитных включений и их формой, что отражается на механических свойствах отливок.

Классификация чугунов по форме графитных включений

Серые чугуны получают при медленном охлаждении жидкого расплава. В серых чугунах большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита. Пластинки графита разрезают металлическую основу чугуна. Поэтому серый чугун хрупок и не может подвергаться пластической деформации. Как и все чугуны, этот чугун предназначается для фасонных отливок. Чем больше свободного графита и чем крупнее эти пластинки, тем ниже механические свойства чугуна. В серых чугунах обычно содержится 2,6‑3,8% С; 1,2‑3,5% Si; 0,3‑1,0% Мn, а также до 0,12% S и до 0,2% Р. Примеры маркировок: СЧ00, СЧ10, СЧ15 ... СЧ35 (ГОСТ 1412-85). Серые чугуны в зависимости от механических характеристик применяются для изготовления строительных колонн, фундаментных плит, станин мощных станков и механизмов, литых деталей сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей, тракторов, т.е. крупных отливок, не испытывающих ударных нагрузок.

В высокопрочных чугунах графит имеет шаровидную форму. Благодаря такой форме графита эти чугуны имеют более высокую прочность и пластичность. Шаровидная форма графита достигается присадкой в жидкий чугун небольших количеств магния (0,03‑0,07%) с последующим медленным охлаждением. Обычный состав чугуна: < 3,3% С; 2,2‑2,5% Si; 0,5‑0,8% Мn; < 0,14% S и 0,2% Р. ГОСТ 7293-85 устанавливает следующие марки чугуна: ВЧ35, ВЧ40, ВЧ45, ВЧ50 ... ВЧ100. Оливки из высокопрочных чугунов широко используются в промышленности: в автостроении и дизелестроении – изготовление коленчатых валов, крышек цилиндров и др. деталей; в тяжелом машиностроении – для многих деталей прокатных станов в кузнечно-прессовом оборудовании; в химической и нефтяной промышленности – для насосов и вентилей, работающих в коррозионных средах и др.

В ковких чугунах весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного графита. Такая форма графита получается в результате длительного отжига отливок из белого чугуна.

Обычный химический состав белого чугуна, отжигаемого на ковкий, выбирают в пределах: 2,5‑3,0% С; 0,7‑1,5% Si; 3,3‑1,0% Мn; < 0,12% S и < 0,18% Р.

ГОСТ 1215-79 устанавливает следующие марки ковкого чугуна: КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12 ... КЧ80-15. Отливки из ковкого чугуна применяют для изготовления деталей, работающих при ударных, статических и вибрационных нагрузках – картеров редукторов, задних мостов, ступиц, скоб, крюков, гаек, хомутиков, вилок карданных валов, звеньев и роликов цепных конвейеров, втулок, тормозных колодок и т.д.