14. Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун имеет ферритную или перлитную структуру, является разновидностью серого чугуна, модифицированного магнием. Модифицированием называется введение в жидкий сплав после его плавки в сотых или десятых долях процента добавок-модификаторов. Одновременно с ним в жидкий чугун вводят ферросилиций. В результате получают мелкие включения графита шаровидной формы. Этот чугун обладает повышенной прочностью по сравнению с обычными серыми чугунами.

В зависимости от предела прочности (в) при растяжении и относительного удлинения высокопрочные чугуны (ГОСТ 7293-79) разделяют на следующие марки (в скобках указаны числовые значения твердости НB):

1) ВЧ 38—17 (140—170);

2) ВЧ 42—12 (140—200);

3) ВЧ 45—5 (160—220);

4) ВЧ 50—2 (180—260);

5) ВЧ 60—2 (200—280);

6) ВЧ 70—3 (229—275);

7) ВЧ 80—3 (220—300);

8) ВЧ 100—4 (302—369).

Механические свойства высокопрочного чугуна позволяют применять его для изготовления деталей машин, работающих в тяжелых условиях, вместо поковок или отливок из стали. Из высокопрочного чугуна изготовляют:

1) детали прокатных станов; 2) детали кузнечнопрессового оборудования; 3) детали паровых турбин (лопатки направляющего аппарата); 4) детали тракторов, автомобилей (коленчатые валы, поршни) и др.

Наиболее часто применяется для изготовления изделий ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы). Изделия и трубы из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.

Высокопрочным называется чугун с шаровидной формой графита. Его получают специальной обработкой — модифицированием жидкого серого чугуна. В качестве модификаторов, вызывающих сфероидизацию графита, применяют магний, церий, иттрий и другие элементы в количестве 0,03-0,08% от массы обрабатываемого чугуна.

Наиболее распространённым способом получения высокопрочного чугуна является введение в расплав металлического магния, магниевых лигатур и комплексных модификаторов, содержащих магний.

Введение в состав магниевых лигатур редкоземельных металлов (церия, лантана, неодима и др.) дает более высокий эффект модифицирования, уменьшает пироэффект и дымовыделение.

ГОСТ 7293-85 устанавливает восемь марок высокопрочного чугуна и регламентирует их механические свойства: прочность, пластичность, твёрдость по Бринеллю (НВ) и ударную вязкость (KCV), причем относительное удлинение, твёрдость и ударная вязкость определяются при наличии требований в нормативно-технической документации.

10. Классификация углеродистых сталей по их составу и назначению. Маркировка

В основу классификации положено содержание в стали серы и фосфора, т. е. вредных примесей. Качество стали тем выше, чем меньше в ней серы и фосфора. По качеству можно выделить следующие основные группы сталей:

• стали обыкновенного качества, содержащие до 0,06% серы и 0,07% фосфора;

• качественные стали, содержащие до 0,04% серы и 0,035% фосфора;

• высококачественные стали, содержащие до 0,025% серы и 0,025% фосфора, выплавляемые в электропечах. Сера в таких количествах растворяется в железе, поэтому сульфиды не образуются, следовательно, высококачественные стали не подвержены красноломкости;

• особовысококачественные стали получают путем применения специальных металлургических технологий: электрошлакового переплава (ЭШП) — переплав стали под слоем специального шлака позволяет снизить содержание серы до 0,002… 0,008%; вакуум нодуговой переплав (ВДП) почти полностью выводит из стали газы.

Стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрой, указывающей порядковый номер стали: СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Стб. С увеличением номера повышаются содержание углерода и прочностные свойства, но снижается пластичность. Так, в зависимости от марки (номера) содержание углерода в сталях увеличивается от 0,06 до 0,43%, возрастают предел прочности ав от 300 до 600 МПа и предел текучести а0,2 от 150 до 300 МПа, а относительное удлинение 8 снижается от 32 до 14%. Стали обыкновенного качества используют в основном как строительн ы е. Их не подвергают термической обработке.

Качественные углеродистые стали являются машиностроительными, их применяют для изготовления деталей машин (конструкционные стали) или инструментов (инструментальные стали). Для обеспечения требуемых свойств они подвергаются термической обработке и поэтому поставляются с гарантированным химическим составом, который указывается в обозначении марки.

Высококачественные стали (инструментальные углеродистые и легированные и конструкционные легированные) обозначают буквой А в конце марки сталей. Например, У8А, У10А, У12А.