Вход

Влияние химического состава на графитизацию чугуна

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Реферат*
Код 276346
Дата создания 23 ноября 2014
Страниц 17
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 22 апреля в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
730руб.
КУПИТЬ

Описание

Оценка отлично. Московский институт стали и сплавов. ...

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3
Влияние химического состава на графитизацию чугуна……………………….4
Список литературы………………………………………………………………18

Введение

Чугуны - это железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2 % углерода и затвердевающие с образованием эвтектики. В отличие от стали чугуны обладают низкой пластичностью. Однако, благодаря высоким литейным свойствам, достаточной прочности и относительной дешевизне, чугуны нашли широкое применение в машиностроении.
Чугуны выплавляют в доменных печах, вагранках и электропечах. Выплавляемые в доменных печах чугуны бывают передельными, специальными (ферросплавы) и литейными. Передельные и специальные чугуны используются для последующей выплавки стали и чугуна. В вагранках и электропечах переплавляют литейные чугуны. Около 20% всех выплавляемых чугунов используют для изготовления отливок.
Литейные и механические свойства чугуна зависят от того, насколько близок его состав к эвтектическому.
Чугу ны подразделяются на: доэвтектические (Sэ < 1, Cэв < 4,2–4,3), эвтектические (Sэ 1, Сэк 4,2–4,3) и заэвтектические (Sэ > 1, Cэв > 4,2–4,3).
Чугуны при кристаллизации и дальнейшем охлаждении могут вести себя по-разному: либо в соответствии с метастабильной диаграммой состояний Fe - Fe3C (белые чугуны, в которых углерод присутствует в виде Fe3C), либо в соответствии со стабильной диаграммой Fe - C (серые чугуны, в которых углерод присутствует в виде графита).

Фрагмент работы для ознакомления

При более низком содержании не весь графит получает шаровидную форму; часть его содержится в виде пластинок, что снижает механические свойства сплава. При повышенном содержании магния (и церия) в структуре сплава образуется цементит и, следовательно, снижаются механические свойства. Оптимальное содержание остаточного магния - 0,04-0,08%-Химический элементСерый чугунВысокопрочный чугунКовкий чугунСераСера снижает прочность и пластичность, но несколько повышает износостойкость сплава, считается вредной примесью, придает чугуну красноломкость (образование трещин при высоких температурах), препятствует выделению графитаЧем выше содержание серы в исходном чугуне, тем труднее получить полностью шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойстваСодержание серы в ферритном ковком чугуне, модифицированном алюминием, может быть повышено до 0,2 %; при этом механические свойства возрастают за счет улучшения формы графита. Определяющее влияние на механические свойства чугуна оказывает отношение содержания марганца и серы, которое должно быть в пределах 0,8-3,0ФосфорФосфор на процесс графитизации углерода влияет слабо, но повышает жидкотекучесть сплава, придает чугуну хладноломкость, т. е. хрупкостьФосфор оказывает существенное влияние на структуру и механические свойства. Чтобы получить чугун с высокой пластичностью, содержание фосфора не должно превышать 0,08%. Для получения чугуна с невысокой пластичностью содержание фосфора увеличивают до 0,12-0,15%Фосфор оказывает такое же, как для серого чугуна влияние на структуру и механические свойства сплаваНикельНикель - легирующий элемент, благоприятно влияет на выравнивание механических свойств в отливках с различной толщиной стенок, повышает твердость на 10 НВ. С увеличением содержания никеля возрастает коррозионная стойкость и улучшается обрабатываемость сплаваНикель влияет на тепло- и электропроводность, а также на коррозионную стойкость и жаростойкость сплава. С увеличением содержания никеля эти свойства повышаютсяНикель способствует графитизации углерода и увеличивает количество перлита в металлической основе сплаваХромХром - карбидообразующий элемент. С увеличением хрома растет прочность и твердость отливок, замедляется процесс графитизации углеродаС увеличением содержания хрома в определенных пределах повышается жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость сплаваХром замедляет процесс графитизации углерода. Содержание хрома в сплаве не превышает 0,06-0,08%; повышение содержания до 0,1 -0,12% приводит к образованию в структуре сплава стойких карбидовКлассификация серых чугуновСерый чугун можно рассматривать как структуру, которая состоит из металлической основы с графитными включениями. Свойства чугуна зависят от свойств металлической основы и характера графитных включений.Металлическая основа может быть: перлитной, когда 0,8 % С находится в виде цементита, а остальной углерод в виде графита; феррито-перлитной, когда количество углерода в виде цементита менее 0,8 % С; ферритной, когда углерод находится практически в виде графита.В зависимости от формы графитных включений серые чугуны классифицируются на:чугун с пластинчатым графитом; чугун с хлопьевидным графитом (ковкий чугун); чугун с шаровидным графитом (высокопрочный чугун); чугун с вермикулярным графитом. На рисунке 1 дана обобщенная классификация чугунов по строению металлической основы и форме графита.Рисунок 1. Классификация чугунов по структуре металлической основы и в форме графитовых включенийРазличные формы графита в чугуне: а) пластинчатый графит; б) хлопьевидный графит; в) шаровидный графит; г) вермикулярный графит. × 200Рисунок 2. Микроструктура чугуновПо сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Поэтому графитовые включения можно считать нарушениями сплошности (пустотами) в металлической основе, и чугун можно рассматривать, как сталь, пронизанную включениями графита, ослабляющими его металлическую основу. Вместе с тем наличие графита определяет и ряд преимуществ чугуна: хорошая жидкотекучесть и малая усадка; хорошая обрабатываемость резанием (графит делает стружку ломкой); высокие демпфирующие свойства; антифрикционные свойства и др.В отдельную группу при классификации выделены чугуны со специальными свойствами. Как правило, эти чугуны легированные и делятся по назначению на следующие виды: антифрикционные, износостойкие, жаростойкие, коррозионностойкие, жаропрочные.Чугун с пластинчатым графитом для отливокНа долю серого чугуна с пластинчатым графитом приходится около 80 % общего производства чугунных отливок. Пластины графита с острыми краями уменьшают живое сечение металлической матрицы и, главное, являются внутренними концентраторами напряжений, способствующими зарождению и развитию трещин. Коэффициент концентраций растягивающих напряжений около пластин графита достигает 7,5. Пластины графита сильно снижают прочность и пластичность чугуна при растяжении. Относительное удлинение серых чугунов с пластинчатым графитом, как правило, не превышает 0,5 – 1,0 % и стандартом не гарантируется. На прочность при сжатии включения графита влияют значительно слабее, поэтому чугун особенно, выгодно использовать для изготовления деталей, работающих на сжатие.Наличие большого количества внутренних концентраторов напряжений в виде пластин графита делает серый чугун малочувствительным к внешним концентраторам напряжений: резким переходам между сечениями отливки, надрезам, выточкам, царапинам и другим неровностям поверхности отливки.Количественные параметры структуры чугуна оценивают в соответствии с ГОСТ 3443–87. Форму, размер, распределение и объемную долю включений графита, соотношение феррита и перлита и дисперсность пластинчатого перлита определяют сравнением с эталонными структурами. Микроструктуры чугунов с пластинчатым графитом приведены на рисунке 3.Рисунок 3. Микроструктура серых чугунов на ферритной (а), феррито-перлитной (б) и перлитной (в) основах. Серый чугун с пластинчатым графитом маркируют буквами СЧ, за которыми следует число, обозначающее гарантируемое временное сопротивление при растяжении в МПа · 10–1. ГОСТ 1412–85 включает шесть основных марок серого чугуна — от СЧ 10 до СЧ 35 (таблица 2). По требованию потребителя для изготовления отливок допускаются марки чугуна СЧ 18, СЧ 21, СЧ 24. Сдаточной характеристикой является только sв. Приведенный в таблице 2 химический состав не является сдаточной характеристикой, но от него зависят структура чугуна и, соответственно, уровень sв. Химический состав устанавливает завод-изготовитель отливок для обеспечения необходимого уровня sв.Чем выше углеродный эквивалент, тем ниже прочность. У чугуна СЧ 10 Сэ = 4,25 – 4,6, а у чугуна СЧ 35 Сэ = 3,3 – 3,5. Чугун СЧ 10 по структуре эвтектический или слегка заэвтектический, а чугун СЧ 35 — доэвтектический.Снижение прочности с увеличением Сэ обусловлено большой полнотой графитизации, образованием более крупных включений графита и уменьшением доли перлита (увеличением доли феррита). Чугун СЧ 10 имеет ферритную основу, а чугун СЧ 35 — перлитную. Поскольку строение чугуна зависит не только от его химического состава, но и от условий плавки и литья, то эти условия также влияют на механические свойства чугуна. С ускорением охлаждения мельче становятся включения графита, уменьшается его количество, увеличивается доля перлита и уменьшается межпластиночное расстояние в перлите. Все эти факторы приводят к повышению прочности и твердости при заданном химическом составе чугуна.В реальных фасонных отливках скорости охлаждения зависят от сечения их стенок. С увеличением сечения стенок скорость охлаждения уменьшается, что приводит к снижению sв и НВ. В ГОСТ 1412–85 в качестве справочных данных приведены сведения о влиянии сечения стенки отливки на прочность и твердость чугунов (таблица 2).Таблица 2. Прочность и химический состав (масс. %) чугунов с пластинчатым графитом (ГОСТ 1412–85)Марка чугунаs в, МПа (кгс/мм2)УглеродКремнийМарганецФосфорСеране более3,5–3,72,2–2,60,5–0,80,30,15СЧ 15150 (15)3,5–3,72,0–2,40,5–0,80,20,15СЧ 20200 (20)3,3–3,51,4–2,40,7–1,00,20,15СЧ 25250 (25)3,2–3,41,4–2,20,7–1,00,20,15СЧ 30300 (30)3,0–3,21,3–1,90,7–1,00,20,12СЧ 35350 (35)2,9–3,01,2–1,50,7–1,10,20,12 Благодаря включениям графита, чугун отличается высокой демпфирующей способностью. Решающее значение для уровня демпфирующих свойств чугуна имеют количество, форма и распределение графита в чугуне.  Наивысший демпфирующей способностью обладают чугуны с пластинчатым графитом марок СЧ 10 и СЧ 15, которые имеют в своей структуре максимальное количество графита (углеродный эквивалент Сэ = 4,25–4,6). Графит делает стружку ломкой, благодаря чему серый чугун хорошо обрабатывается резанием.

Список литературы

1. Бабич В. К., Лукашин Н. Д., Морозов А. С., Поляк И. П., Соболевский А. Л., Тараканов Ю. В., Шевякова Л. Г. Основы металлургического производства (чёрная металлургия) Учебник для СПТУ. Москва, Металлургия, 1988 г., 272 с.
2. Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. и др. Технология металлов и материаловедение, Металлургия, 1987г.
3. Леви Л. И., Кантоник С. К., Литейные сплавы, М., 1967
4. Г. Г. Абрамов Справочник молодого литейщика. Литье в песчано-глинистые формы, М. «Высшая школа», 1978
5. В.Г. Шипша, Чугуны http://www.naukaspb.ru/spravochniki/Demo%20Metall/2_7.htm
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00492
© Рефератбанк, 2002 - 2024