Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
2
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
34.35 Кб
Скачать

3

Тема 11. (0,5 год)

Чавуни

План

  1. Загальні поняття.

  2. Білі чавуни

3. Сірі, ковкі і високоміцні чавуни.

4. Чавуни зі спеціальними властивостями.

1–

Чавуни – залізовуглецеві сплави з масовою часткою С 2,14 … 6,67 % з добрими ливарними властивості.

За хімічним складом та умовами кристалізації С буває у: хімічно зв'язаному стані –цементит FезС, вільному стані – графіт. Відповідно: білі (С цементиту) і складову перліт; сірі (С графіт пелюсткової форми), високоміцні (графіт кулястої форми) і ковкі (графіт пластинчастої форми).

  • 2–

За структурою: доевтектичні (2,14...4,3 % С), евтектичні (4,3 % С), заевтектичні (4,3...6,7 % С).

Структура доевтектичних: перліт, ледебурит і вторинний цементит. Перліт – темні зерна, цементит – світлі смуги, ледебурит – темні вкраплення (суміш дрібних темних зерен перліту у білій основі цементиту).

Структура евтектичних– ледебурит – механічна суміш перліту і цементиту.

Структура заевтектичних– первинний цементит і ледебурит.

Переробляють на сталь та за допомогою графітизуючого відпалювання на ковкий чавун.

  • 3–

Структура сірих, ковких і високоміцних однакова –металева основа (перлітна, феритна, ферито-перлітна), пронизана графітовими вкрапленнями.

Форми графітових фаз: пластинчаста, пелюсткова, куляста.

Сірі чавуни –пластинчаста форма графіту – поширений конструкційний матеріал.

Одержують при введенні до розплаву чавуну кремнію, що розклалдає цементит з виділенням С у вигляді графіту. 5 % кремнію цементит розпадається, утворюючи структуру з феритної основи і вкраплень пластинчастого графіту. При зменшенні кремнію цементит перліту розпадається частково, утворюючи ферито-перлітну основу. Подальше зменшення кремнію формує структуру на перлітній основі. Найміцнішими на перлітній основі, найпластичніший – на феритній.

Марки: СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45. СЧ – чавун сірий, цифри –мінімальне значення границі міцності при розтягуванні (σв, МПа*10).

Ділять на: 1) малої і підвищеної міцності; 2) зі спеціальними властивостями.

Малої феритна або ферито-перлітна основа з пластинчастим графітом: СЧ10 …СЧЗ0. (СЧ25 σв= 250 МПа).

Підвищеної – перлітна металева основа і пелюсткова форма графіту: СЧ35…СЧ45.

Міцність 1 групи створюють легуванням і модифікуванням. Легування присадкою нікелю і хрому, молібдену з титаном чи міддю дає дрібнозернисту структуру. Модифікування добавками (0,1...0,3 % від маси чавуну) феросиліцію, силікоалюмінію, силікокальцію. Структура не містить ледебуритного цементиту, твердне з відбілюванням (білий або половинчастий), хімічний склад незмінний. Модифікований рідкий чавун одразу розливають, бо ефект модифікування зникає через 10... 15 хв.

СЧ10, СЧ15 станини верстатів, кришки люків; СЧ20, СЧ25 – для підвищених динамічних навантажень ( блоки циліндрів); СЧ30, СЧ35, СЧ40 – для зубчастих коліс.

Ковкі чавуни – це умовна назва більш пластичного, порівняно з сірим чавуну (не кують). Одержують тривалим високотемпературним відпалюванням білого чавуну з перлітно-цементитною структурою, цементит розпадається, утворюючи графіт пелюсткової форми (рис.3, а, б). За структурою основи: феритний і перлітний.

Феритні ковкі одержують з білих, які мають 2,4...2,8 % С.

Перлітні ковкі з білих з 2,8... 3,4 % С.

Від σв і відносного видовження δ марки: КЧ30-6, КЧЗЗ-8, КЧ35-10, КЧ37-12 - феритні; КЧ45-6, КЧ50-4, КЧ56-4, КЧ60-3, КЧ63-2 - перлітні. шестерні, шатуни, картер заднього мосту, гальмівні колодки.

Високоміцні чавуни – різновид сірого чавуну з феритною або перлітною основою, модифікованою магнієм або комплексними модифікаторами (магній з силіцієм) з графітом круглої форми.

ВЧ38-17, ВЧ42-12, ВЧ45-5, ВЧ50-2, ВЧ60-2, ВЧ70-3, ВЧ80-3, ВЧ100-4, ВЧ120-4.

Діапазони: σв = 380... 1200 МПа, δ = 2...7 %.

Виготовляють деталі ковальсько-пресового обладнання, турбін, колінчасті вали.

4

Додаткові властивості: хімічна чи корозійна стійкість, зносостійкість, жаростійкість. Аустенітний чавун має хімічну стійкість у кислотах і лугах, жароміцний – нірезит (14 % Ni, 2 % Сr, 7 % Сu), нікросилал (5 % Si, 18 % Ni, 2 % Сr ). Жаростійкий 20...25 % алюмінію.

Магнітний чавун (феритний з кулястим графітом) для корпусів електричних машин.

Немагнітні чавуни – нікель-марганцевий (7... 10 % Мn, 7...9 % Ni) або марганцево-мідний (9,8 % Мn і 1,2...2,0 % Сu) –для кожухів електричних машин.

Сюди відносять феросплави: феромарганець, феросиліцій, ферохром (для розкислення і легування сталі).

Тема 12. Інструментальні матеріали (0,5-1 год.).

  1. Класифікація інструментальних сталей. Вуглецеві сталі.

  2. Леговані сталі: низьколеговані і швидкорізальні сталі.

  3. Тверді сплави. Мінералокераміка. Інструментальна кераміка. Алмаз. Ельбор.

1–

Інструментальні сталі за хімічним складом і властивостями бувають: вуглецеві якісні; вуглецеві високоякісні; низьколеговані; швидкорізальні.

Вуглецеві інструментальні сталі відрізняються вмістом шкідливих домішок, зокрема, я якісних фосфору не більше 0,030 %, сірки не більше 0,028 %, а у високоякісних відповідно 0,025 % і 0,018 %.

Важливим показником інструментальних матеріалів є теплостійкість. Теплостійкість – це властивість матеріалу зберігати задану структуру і твердість до деякої температури нагріву. Теплостійкість вуглецевих сталей 200 0С.

Інструменти для ручної обробки деревини (сокири, стамески, долота) виготовляють з У7, У7А (вмістом вуглецю 0,7%), інструменти для механічної обробки деревини (пили, фрези, свердла) – У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А. Інструменти для ручної обробки металу (напилки, плашки, мітчики) –У10, У10А, У12, У12А.

2–

Низьколегованими називають сталі, в яких сумарний вміст легуючих елементів не перевищує 5%. Легування подрібнює зерно сталі та збільшує глибину гартування, теплостійкість 260°С.

Літери в маркуванні означають легуючі елементи, а цифри спереду середній вміст вуглецю в десятих долях відсотка, якщо його менше 1% (7X3, 7ХФ), а якщо 1%, то спереду цифр нема, цифри після літер вказують вміст у цілих відсотках легувальних елементів

Застосовують для інструментів, які працюють при малих швидкостях різання (ножівкові полотна ).

Швидкорізальні сталі теплостійкість 550...650°С, тому працюють на швидкостях у 3 рази більших ніж інструменти з вуглецевих і низьколегованих.

Маркують літерою Р (від німецького "рапід" - швидкий), цифри концентрація вольфраму (в цілих відсотках). Середній вміст вуглецю і хрому 1 і 4%, не маркуються. Вміст інших легувальних елементів у цілих відсотках вказується цифрами після літер.

Вольфрам у кількості 5,5... 19,5%, взаємодіючи з вуглецем, утворює карбіди вольфраму. До недоліків легування вольфрамом зменшення теплопровідності. Крім вольфраму легують Мо, V і Со.

Дія молібдену на властивості сталі аналогічна дії вольфраму. Введення молібдену зменшує в сталі вміст вольфраму, але молібден робить границі зерен крихкими, тому його не більше 5%. Ванадій збільшує контактну твердості, але знижує теплопровідність та в процесі термообробки сприяє утворенню дрібнозернистої мартенситної структури і знижує крихкість. ванадієві швидкорізальні сталі для обробки матеріалів підвищеної твердості і міцності.

Кобальт підвищує теплопровідність, тому дозволяє проводити обробку різанням з високими швидкостями різання.

Види швидкорізальної сталі: одно-,і багатокомпонентними.

Склад швидкорізальних сталей: вуглець (0,7... 1,55%), хром (3,0...4,6%). Хром при термообробці сприяє отриманню наскрізної прогартовуваності і однорідної мартенситної структури з однаковою твердістю по перерізу інструмента.

Виготовляють усі види інструментів для машинобудівельних заводів.

Гартування 760.. .820°С, відпускання 460...480°С.

3–

Твердими сплавами називаються інструментальні матеріали на карбідній основі зв’язані кобальтом. Їх виготовляють пресуванням і спіканням при 1400 –1550 °С порошків карбідів вольфраму, титану, танталу, ніобію і ванадію з кобальтом Теплостійкість 800 – 1000 °С.

За складом карбідної основи є три гупи твердих сплавів: вольфрамові, титан-вольфрамові і титан-тантал-вольфрамові.

Вольфрамові на основі WC і Coоднокарбідні позначають «ВК» і цифрою вміст Со у відсотках. ВК2 2 % Co і 98 % WC. Вольфрамова група має найбільшу міцність, але найнижчу твердість. Для обробки чавуну, сплавів кольорових металів і неметалічних матеріалів.

Двокарбідні –WC і ТіС і кобальтової зв'язки. Цифри після «Т» вміст карбідів титану у відсотках, а після «К» – вміст Co. Т15К6 15 % ТіС, 6% Co, 79 % WC. WC розчиняється в ТіС при температурі спікання, утворюючи твердий розчин (Ті, W)C. Теплостійкість 900–1000 °С, зростає зі збільшенням ТіС. Для обробки сталей.

Трикарбідні: карбіди вольфраму, титану, танталу і кобальт. Цифра після «ТТ», сумарний вміст карбідів титану ТіС і танталу ТаС, цифра після «К» – вміст кобальту. ТТ7К12 4 % ТіС, 3 % ТаС, 12 % Co і 81 % WC. У структурі карбіди –тверді розчини (Ті, Та, W)C і надлишкові карбіди WC. Для важких умов різання (чорнове точіння сталевих зливків, поковок, виливків).

Недоліки сплавів: висока крихкість; дефіцитність вихідної вольфрамової сировини. перспективним напрямком є безвольфрамові твердих сплавів– основа карбід титану, зв'язка – Ni і Мо. маркують КТС і ТН. КТС-1 і КТС-2 15–17% Ni і 7–9% Мо решта – ТіС. ТН-20, ТН-25 і ТН-30 зв'язка нікель 16–30 %, молібден 5–9 %, решта – карбід титану.

Обробляють: загартовані сталі, тверді сплави, склопластики, кольорові метали. Теплостійкість 1000 °С.

Інструментальні керамічні матеріали в основі А1203 і домішки MgO, Zr02, наповнювач (ТіС). Виготовляють спіканням або гарячим пресуванням при 1650...1750 °С. Теплостійкість 1100... 1200 °С. міцність серед інструментальних матеріалів найнижча.

Види:

оксидні (білі), на основі А1203 (ЦМ-332, ВО-13);

змішані (чорні), на основі А1203 і ТіС, підвищену твердість (В-3, ВОК-60).

Для чистової обробки чавунів і загартованих сталей.

Мінералокерамічні тверді сплави Не містять дорогих елементів (вольфраму, ванадію, кобальту). Матеріали порошки: оксиди, карбіди, нітриди, зв’язка склоподібні склади, за об’ємом до 1%. Теплостійкість 1200 0С. При чистовій обробці і безударних навантаженнях.

При різанні з ударами застосовують кермети – кераміка з карбідами (ТіС, SiC) , зв’язка:залізо, нікель чи алюміній. Температуростійкість 950 0С.

Алмаз твердіший твердих сплавів, а зносостійкість – в десятки разів більша. Для тонкого алмазного точіння кольорових металів і неметалічних матеріалів. Теплостійкість 600 0С. Для різців алмази масою більше 0,3 карати (карат 0,2 г).

Ельбор (кристалічний нітрид бору) за твердістю наближається до алмазу, теплостійкість 1200 0С. Чистове точіння загартованих сталей, чавунів та інших важкооброблюваних матеріалів.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Матеріалознавство лекції 11-14