Применение ковких чугунов

Примеры деталей	Марка
Автомобилестроение: картеры, ступицы колес.	КЧ35-10
Сельхозмашиностроение: картеры редукторов, кронштейны	КЧ37-12
Вагоностроение и судостроение: кронштейны, скобы. Станкостроение: втулки, вилки	КЧ45-7
Автомобилестроение: шатуны, поршни, шестерни, детали коробки передач легкового автомобиля	КЧ60-3

Отличительной особенностью ковких чугунов являются способность к получению тонких отливок сложной формы и однородность свойств по сечению отливок.

3.3.5. Специальные чугуны

Для деталей, работающих в условиях повышенных температур, воздействия агрессивной среды, в тяжелых условиях износа используют легированные чугуны (ГОСТ 7769–82) (рис. 3.19, табл. 3.18):

– жаропрочные (до 500ºС), легированные хромом, молибденом, никелем;

– жаростойкие, легированные хромом и алюминием;

– износостойкие, легированные хромом или после азотирования;

– коррозионно-стойкие, легированные медью и никелем.

Рис. 3.19. Легирующие элементы и примеры марок специальных чугунов

Марки специальных чугунов включают буквы, обозначающие легирующие элементы: Х – хром; С – кремний; Н – никель; Д – медь; М – молибден, Ю – алюминий и др. Цифры после букв обозначают примерное содержание элемента, %. Буква I означает, что графит присутствует в шаровидной форме. В других случаях графит может быть пластинчатым.

Таблица 3.18

Применение специальных чугунов

Марка	Применение
ЧС5Ш	Топочная арматура котлов, подовые плиты термических цехов
Ю22Ш	Арматура котлов, нагревательных печей
ЧН15Д7	Арматура нефтедобывающей, химической промышленности. Головки поршней, седла, направляющие втулки, выхлопные коллекторы двигателей внутреннего сгорания
ЧНМШ	Крышки и днища цилиндров дизелей, головки поршней
ЧХ32	Печная арматура для цементации; сопла горелок, детали, работающие в щелочах, кислотах, расплавах солей до 1000°С

Специальные чугуны широко применяют в качестве антифрикционого материала (материала, обеспечивающего пониженный коэффициент трения) при работе деталей, работающих в узлах трения со смазкой. Эти серые чугуны имеют обозначение АЧС (А – антифрикционный); высокопрочные чугуны – АЧВ и ковкие – АЧК.

3.4. Порошковые конструкционные и легированные стали

3.4.1. Классификация порошковых сталей

Конструкционные порошковые материалы – это спеченные материалы, изготавливаемые методами порошковой металлургии и используемые для замены литых и кованых сталей при изготовлении деталей машин и приборов.

Методы порошковой металлургии позволяют получить материалы, обладающие высоким комплексом свойств, которые нельзя достигнуть при получении материалов другими способами. При этом обеспечивается большая экономия металла и значительное снижение себестоимости. При изготовлении деталей с применением механической обработки отходы могут составлять до 40 %, и при изготовлении деталей из порошковых сталей – 2 - 5 %.

Основным документом, регламентирующим марки и свойства, применяемые конструкционные порошковых материалов на основе железа, является ГОСТ 28378 – 89. Наряду с порошковыми сталями могут изготавливаться изделия из порошка железа. Для обозначения порошковых материалов принята буквенно-цифровая маркировка. В материалах на основе порошков железа приняты следующие обозначения:

Ж - железо	Н - никель
Гр - графит	0 - олово
Д - медь	М - молибден

Цифры после букв обозначают долю этого элемента в целых %, а цифра в конце марки после тире – плотность материала, Мг/м ³.

Пример маркировки: ЖГрО,4Д4НЗ-7,3 – конструкционный порошковый материал на основе порошка железа (Ж), содержащий 0,4 % графита, 4 % меди, 3 % никеля и имеющий плотность 7,3 Мг/м³ .

Основой порошковых сталей служит железо, а также порошки железа, легированного другими элементами (медью, фосфором, хромом, никелем, молибденом).

В марках порошковых конструкционных материалов из углеродистых и легированных сталей первая буква определяет класс материалов: "С" - сталь, вторая буква "П" указывает, что материал получен методом порошковой металлургии. Первая цифра после букв "СП", как и в случае конструкционных сталей, показывает среднее содержание углерода в сотых долях процента. Последующие буквы обозначают легирующие элементы, а цифры после них – их среднее содержание в целых процентах. В конце марки через тире указывается группа плотности материала (1 - 4).

Пример маркировки: СП50ХНМ-3 – порошковый конструкционный материал из стали 50ХНМ третьей группы плотности.

Классификация порошковых сталей подчиняется тем же правилам, что и для сталей, получаемых традиционными методами. Однако существует еще один дополнительный признак классификации – объемное содержание пор: непроницаемые (содержание пор менее 5–8 %), полупроницаемые (8–14 %) и проницаемые (более 12–14 %).

В связи со сравнительно низкой прочностью и твердостью порошковых изделий применяют дополнительное легирование углеродом. При этом материал приобретает способность закаливаться, повышать прочность и твердость. Углеродистые порошковые стали могут быть получены непосредственным введением в железный порошок графита, сажи или чугунного порошка, а также путем науглероживания изделий в процессе спекания или цементации после спекания.

Широкое применение нашли железоникелевые и железоникельмедные сплавы. Добавление к железу 5 % никеля повышает прочность и твердость, не влияя на пластичность. В связи с тем, что никель при спекании вызывает большую усадку, то для получения безусадочных изделий с высокими механическими свойствами порошковые стали легируют одновременно никелем и медью. Примеры марок: ПК10Н2Д2, ПК10Н4Д4. При одновременном легировании никелем (4 %) и медью (2 %) прочность на разрыв составляет 400–420 МПа при удлинении 7–8 %.

Легирование порошковых сталей молибденом (0,2 - 1 %) используют для изготовления тяжелонагруженых деталей. Примеры марок: ПК10Н2М, ПК10Н2Д6М. Легирование хромом положительно влияет на прочность, так как хром образует карбиды.

Свойства порошковых сталей зависят от технологических режимов их получения: температуры, времени, среды спекания. Спеченные изделия могут подвергаться химико – термической обработке: азотированию, сульфидированию, хромированию.

Временное сопротивление разрыву порошковых сталей может достигать незначительного, среднего и высокого уровня в зависимости от химического состава: для стали ПК10 – 900 МПа; для стали ПК10Н2Д2 – 1300 МПа, ПК10Н2Д6М – 1800 МПа (при средней пористости 7–8 %). В зависимости от пористости и вида нагрузки применяют порошковые стали различного химического состава (табл. 3.19).

Таблица 3.19