- •Г. И. Сильман ч у г у н ы
- •Ч у г у н ы
- •Брянск - 1999
- •Содержание
- •Введение
- •Механические свойства серых чугунов по гост 1412-85
- •Рекомендуемые химические составы чугунов различных марок
- •Условия применения марок чугуна в зависимости от толщины стенки отливки
- •Применение серых чугунов для типовых деталей машин и оборудования
- •Соотношение свойств вчшг в отливках и стандартных пробах
- •Модификаторы для получения высокопрочного чугуна
- •Виды, режимы и назначение термической обработки вчшг
- •Рекомендации по применению вчшг
- •Рекомендуемые химические составы кч
- •Влияние кремния на длительность графитизации чугуна
- •Применение отливок из кч
- •Коэффициенты трения некоторых сплавов
- •Твердость и характеристики структуры ач по гост 1585-85
- •Применение антифрикционных чугунов
- •Особенности структуры, свойства и применение чугунов ачс-м и ачв-м
- •6. Износостойкие белые чугуны (ибч)
- •Свойства некоторых фаз и структурных составляющих ибч
- •Химические составы некоторых чугунов
- •Некоторые свойства износостойких чугунов до данным [1,6,7]
- •Применение деталей из белых хромистых чугунов [1]
- •Продолжение таблицы 25
- •Марки и свойства некоторых ванадиевых чугунов
- •Марки и свойства комплексно-легированных белых чугунов
- •Химические составы ванадиево-кремниевых пч
- •Механические свойства ванадиево-кремниевых пч
- •Литература
- •Григорий Ильич сильман ч у г у н ы
Марки и свойства некоторых ванадиевых чугунов
Марки чугунов |
Состояние |
Свойства | ||
Твердость HRC |
В, МПа |
| ||
ИЧ250Ф6С2Д |
Литое |
40-48 |
500-00 |
10-6*) |
После термообработки |
60-62 |
800-100 |
5-6**) | |
ИЧ250Ф6Х |
После термообработки |
62-65 |
- |
5-6**) |
ИЧ300Ф10 |
После термообработки |
61-63 |
- |
- |
ИЧ220Ф6Г5 |
Литое |
30-32 |
540-840 |
- |
ИЧ250Ф6ХЗМ |
После термообработки |
63-67 |
- |
- |
Примечание: *) относительная износостойкость в условиях трения по термообработанной стали 45 (HRC 45), эталон – серый чугун СЧ 20; **) относительная абразивная износостойкость, эталон – сталь 45 (НВ 180).
Ванадиевые белые чугуны рекомендуется использовать для деталей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации: сухое трение, абразивная среда, высокие статические и динамические нагрузки. Примерами таких деталей могут служить изнашиваемые детали трикотажных машин, крутильные и прядильные кольца, детали боевого механизма ткацких станков, седла клапанов двигателей и др.
Чугуны структурного класса с карбидами МС и М7С3. К этому классу относятся чугуны, легированные комплексом элементов, прежде всего ванадием и хромом. Чугуны этого класса могут (при правильно выбранном химическом составе) обладать преимуществами и хромистых, и ванадиевых чугунов. У них сочетаются повышенные механические свойства и очень высокая износостойкость, особенно ударно-абразивная. Некоторые марки комплексно-легированных белых чугунов и их основные свойства приведены в табл.27.
Таблица 27
Марки и свойства комплексно-легированных белых чугунов
Марки чугунов |
Состояние |
Свойства | |||||
HRC |
В, МПа |
КС, Дж/см2 |
абр.*) |
уд.*) |
тр**) | ||
ИЧ160Ф5Х5МЗС |
литое т/о***) |
58-61 61-64 |
650-750 750-900 |
4-8 10-15 |
- - |
- - |
3,5-5 4-6 |
ИЧ380Ф6Х7ГЗД2М |
литое |
55-60 |
630-720 |
12-22 |
4-4,5 |
5-6 |
5-9 |
ИЧ200Ф7Х6Г4 |
литое |
50-56 |
630-700 |
12-18 |
4-4,5 |
5-5,5 |
4-6 |
ИЧ200Ф6Х7МЗС |
литое т/о |
58-61 62-65 |
600-700 700-850 |
4-6 6-12 |
4-5 4,5-5 |
5-6 5-6 |
4,5-7 6-9 |
ИЧ220Ф6Х6Г6 |
литое |
42-46 |
670-700 |
15-30 |
4,5-6 |
4,5-6 |
- |
ИЧ250Ф6Х9Г6 |
литое т/о |
40-50 45-57 |
600-700 650-800 |
8-12 12-20 |
4-5,5 5-6 |
4,5-6 6-8 |
- |
ИЧЗООФ6Х7Г4 |
литое |
58-60 |
580-610 |
3-5 |
4-6 |
4-6 |
- |
ИЧ320Ф8Х9Г4 |
литое т/о |
50-55 55-60 |
600-650 600-700 |
3-5 3-5 |
5-6 5-6 |
4-6 4-6 |
- |
ИЧ370Ф7Х18 |
т/о |
64-68 |
- |
- |
5-7 |
4-5 |
- |
ИЧ380ФЮХ12ГЗМ |
литое |
64-68 |
550-600 |
3-4 |
7-10 |
5-6 |
- |
Примечания: *) абр. и уд. – относительные значения абразивной и ударно-абразивной износостойкости соответственно, эталон – сталь 45 (НВ192- 201), **) тр – относительная износостойкость сплава в условиях трения без смазки по стали 45 (HRC 45), эталон – сталь ШX15 (HRC 61), ***) т/о – термическая обработка, обычно состоящая из закалки и отпуска (иногда с гомогенизирующей выдержкой при температуре нагрева под закалку).
Комплексно-легированные белые чугуны с мартенситно-аустенитной матрицей целесообразно использовать для деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания (коронки зубьев ковшей экскаваторов, дробеметные лопатки, детали дробилок и др.), а также для деталей, интенсивно изнашиваемых грунтом (ножи шнеков и другие детали землеройных машин). Время работы до отказа таких деталей в 2,5-3,5 раза больше, чем изготовленных из стали 110Г13Л или из термообработанных сталей 35ГЛ и 60С2 [6].
Сплавы ИЧ160Ф5Х5М3С и ИЧ200Ф6Х7М3С можно использовать для изготовления режущего и деформирующего инструмента (фасонные резцы, сверла, фрезы, накатной инструмент, изнашиваемые детали штампов, ножи для деревообработки и др.). Стойкость литого металлообрабатывающего инструмента из этих сплавов (проходных и отрезных резцов, концевых фрез, сверл большого диаметра) на 30-50% выше, чем обычного инструмента из стали Р6М5.
Сплавы ИЧ180Ф6Х7Г3Д2М, ИЧ200Ф7Х6Г4 и ИЧ220Ф6Х6Г6 отличаются повышенной ударной вязкостью и ударно-абразивной износостойкостью в литом состоянии, они обладают также высокой износостойкостью в условиях трения по металлу Эти сплавы рекомендуется использовать для изготовления точнолитых деталей без упрочняющей термической обработки и с минимальным объемом механической обработки, например, для деталей, обычно изготавливаемых из цементуемых или нитроцементуемых сталей.
Половинчатые чугуны (ПЧ)
В структуре половинчатых чугунов содержатся одновременно и графит, и включения карбидов. Большое многообразие половинчатых чугунов обусловлено тем, что в их структуре могут сочетаться графитные включения разной формы (от пластинчатой до шаровидной) с включениями карбидов различных видов (М3С, М7С3, М23С6, МС, М6С и др.) и разной термодинамической стабильности (от неустойчивого цементита до высоко устойчивых карбидов легирующих элементов). Наиболее перспективны для практического использования половинчатые чугуны с карбидами М3С (стабилизированными хромом), М7С3 (при повышенном содержании хрома) и МС (при легировании ванадием). Наличие необходимого количества графита в структуре половинчатых чугунов обычно обеспечивается достаточным содержанием в них углерода и кремния. В связи с этим наибольшее применение могут найти хромо-кремниевые и ванадиево-кремниевые чугуны.
Половинчатые хромо-кремневые чугуны. В структуре хромо-кремние-вых ПЧ имеются карбиды в виде легированного цементита или карбида М7С3. Образованию карбида М7С3 способствует легирование чугуна кремнием и небольшими добавками ванадия. Чтобы повысить устойчивость половинчатой структуры и обеспечить высокую дисперсность включений карбидов, чугун рекомендуется дополнительно легировать медью в количестве 0,8-1,5%. При необходимости сфероидизация включений графита может быть осуществлена с использованием тех же модификаторов, что и при получении высокопрочного чугуна.
Химические составы и механические свойства хромо-кремниевых ПЧ приведены в табл.28.
Таблица 28
Химические составы и свойства некоторых хромо-кремниевых
половинчатых чугунов
№№ чугун |
Содержание элементов, % |
Свойства | ||||||
С |
Si |
Mn |
Cr |
V |
Cu |
НВ |
В, МПа | |
1 |
3,0-3,4 |
2,5-3,2 |
0,3-0,8 |
1,2-2 |
0,5-0,8 |
- |
241-285 |
220-250 |
2 |
3,2-3,5 |
3,0-4,1 |
0,3-0,8 |
2-3 |
0,3-0,7 |
- |
255-293 |
200-240 |
3 |
3,3-3,7 |
3,0-4,5 |
0,3-0,8 |
3-3,6 |
0,2-0,5 |
- |
262-321 |
240-300 |
4 |
3,0-3,4 |
2,8-3,7 |
0,9-1,2 |
1,5-2,6 |
~ 0,2 |
0,8-1,5 |
229-255 |
240-320 |
5 |
3,2-3,7 |
3,5-4,5 |
0,9-1,2 |
2,7-3,8 |
~ 0,2 |
0,8-1,5 |
235-269 |
260-340 |
По износостойкости ПЧ уступают белым чугунам, но значительно превосходят графитизированные чугуны (серые, высокопрочные и ковкие). Коэффициент трения ПЧ зависит от удельной нагрузки: он снижается от уровня СЧ при Р ≈ 1МПа до уровня бронзы ОЦС5-5-5 при Р = 4,5-5 МПа. Хромо-кремневые ПЧ отличаются также повышенной жаропрочностью (до 600°С), окалиностойкостью (в 1,5-2 раза выше, чем у ЖЧХ-2,5), ростоустойчивостью (в 2-4 раза выше, чему СЧ 20), термостойкостью (в 1,5-2 раза выше, чем у СЧ 20) [8].
Хромо-кремневые ПЧ рекомендуется использовать как износостойкий, антифрикционный, жаропрочный, а в некоторых случаях и термостойкий материал. Из них можно изготавливать детали пресс-форм стекловыраба-тывающих машин, плунжерных пар машин литья под давлением, штампов горячего деформирования и др.
Ванадиево-кремниевые половинчатые чугуны. Химические составы и свойства ванадиево-кремниевых ПЧ приведены в табл.29 и 30.
Износостойкость ванадиево-кремниевых ПЧ существенно зависит от содержания ванадия. Минимальный износ имеют чугуны, содержащие 3,5-4,5%V. Повышение износостойкости этих чугунов может быть обеспечено термической обработкой на высокую твердость (HRC 50 и более).
Таблица 29