Что отражают цифры в обозначении сплава кч45 2
Ковкий чугун
Ковкий чугун представляет собой сплав железа с углеродом, в котором содержится 2,2—3,0 % углерода, 1,1—1,3% кремния, 0,3—0,6% марганца, до 0,2% фосфора и до 0,1% серы. Название «ковкий» следует понимать лишь в том смысле, что этот чугун по сравнению с серым является более вязким и пластичным. Благодаря этим свойствам ковкий чугун широко применяют для изготовления машиностроительных деталей, испытывающих в работе ударные нагрузки.
Таблица 1. Физические, технологические и механические свойства литейных сплавов
| Сплав | Плотность, г/см 3 | Усадка линейная, % | Температура заливки, °С | Предел прочности при растяжении, к гс/мм 2 | Относительное удлинение, % | Твердость НВ |
| Серый чугун (обыкновенный) | 7,0—7,3 | 0,8—1,0 | 1180—1450 | 12—44 | 28—64* | 143—289 |
| Ковкий чугун | 7,1—7,4 | 1,4-1,6 | 1350—1480 | 30—63 | 2—12 | 163—269 |
| Сталь литая углеродистая | 7,7—7,85 | 1,6—2,0 | 1350—1570 | 40—60 | 10—24 | 109—199 |
| Бронза | 7,4—8,9 | 1,3-2,4 | 1000—1200 | 3—60 | 2—20 | 14—250 |
| Латунь | 8,3—8,6 | 1,9—2,0 | 1050—1150 | 15—70 | 4—20 | 30—160 |
| Алюминиевые сплавы | 2,5—2,9 | 1,25—1,35 | 690—780 | 12—35 | 0,5—15 | 45—95 |
| Магниевые сплавы | 1,7—1,85 | 1,35—1,6 | 690—800 | 9—28 | 1—6 | 30—75 |
После выбивки из форм и очистки отливки подвергают отжигу при температуре 900— 1000° С в специальных томильных печах. При отжиге цементит белого чугуна разлагается на феррит и свободный углерод, в результате чего исчезает свойственная белому чугуну хрупкость и он становится пластичным. При распаде цементита объем чугуна несколько увеличивается, отчего отливки во время отжига деформируются (коробятся). Если коробление достигает значительной величины, то отливки правят под прессом или ударами молота.
На рис. 15, б показана схема структуры наиболее распространенного ферритного ковкого чугуна, который характеризуется темным цветом излома и используется при производстве деталей сельскохозяйственных машин, ответственных автомобильных деталей, деталей тормоза и т. д.
Ковкий чугун: маркировка по ГОСТ, свойства и применение
Чугун – это сплав железа с углеродом, получаемый при переработке железной руды в доменных печах. Главная особенность – высокое содержание углерода – более 2.14%. Углерод в составе ковкого чугуна имеет хлопьевидную форму.
Особенности производства
Сплав железа и углерода, принимающего в структуре металла вид графитовых хлопьев, называется ковким чугуном. Его получают путём длительной термообработки заготовок из белого чугуна. Под действием отжига меняется структура металла, цементит в нём превращается в графит. Этот процесс называется графитизация. После термической обработки сплав меняет механические характеристики – уменьшаются прочность, твёрдость, материал становится пластичным.
Технология отжига включает 5 стадий:
Есть четыре способа отжига для придания чугунной отливке требуемых свойств. Различаются они стадией №4 (диапазон температур от 760–720 ºС). Остальные этапы отжига совпадают.
Советскими учёными разработан метод, благодаря которому удалось сократить продолжительность отжига до 10–15 часов. Суть его заключается в закалке деталей в масле перед термообработкой.
Разновидности ковкого чугуна
Технология отжига и состав микроструктуры металла определяют какой получится ковкий чугун – перлитного или ферритного класса. Различают промежуточный ферритно-перлитный класс.
Ферритный класс чугуна
По описанной выше технологии получают ковкие ферритные чугуны. Микроструктура такого сплава – это феррит (железо) с округлёнными, изолированными включениями графита. На изломе деталь из ферритного сплава чёрная и бархатистая.
Ферритно-перлитный чугун
Металл с перлито-ферритным строением, в котором графитизировалось меньшее количество углерода и сохранилась перлитная составляющая.
Получение перлитно-ферритного ковкого чугуна выполняется путём повышения содержания в металле легирующих элементов, которые препятствуют графитизации. К ним относятся Мn, Сr, Мо, но чаще всего марганец. И снижение содержания углерода и кремния – элементов, способствующих графитизации перлита.
Чтобы получить перлитно-ферритный ковкий чугун, следует уменьшить время выдержки в стадии отжига №3 и ускорить охлаждение.
Перлитный класс чугуна
Для получения перлитного строения, отливки засыпают порошком из смеси железной руды и металлической окалины. Под воздействием высокой температуры и окисленной железной руды поверхность металла постепенно обезуглероживается. Заготовки из этого сплава выглядят на изломе серебристыми или белыми.
Такой металл имеет неравномерное строение и макроструктуру. В центре слитка в нём больше перлитной составляющей. Ближе к краям количество углерода отжига сокращается и увеличивается количество феррита.
Для получения сплава с высокими механическими характеристиками нужно использовать белый чугун с пониженным содержанием углерода – не более 3%.
Свойства ковкого чугуна
Режим термообработки и содержание легирующих элементов, углерода и кремния определяют механические характеристики отожжённого металла.
Чугуны перлитного класса характеризуются высокими показателями сопротивления на разрыв, твёрдости, износостойкости, антифрикционными свойствами, антикоррозионной стойкостью. Но эти материалы имеют низкие значения относительного удлинения, и как следствие низкую пластичность.
Ковкие чугуны ферритного класса имеют меньшее значения сопротивления на разрыв, пониженную твёрдость и большее относительное удлинение. У них меньше прочность, но выше пластичность.
Рассматриваемый сплав выгодно отличается от сталей и серого чугуна следующими показателями:
Кроме того, отожжённый металл обладает высокой величиной внутреннего трения, что позволяет быстро гасить вибрации, хорошими антифрикционными свойствами и малой чувствительностью к надрезам.
При легировании элементами: Mn, Ti, Cr, Cu металл приобретает высокую износостойкость. При добавлении в чугунный расплав хрома и никеля к повышенной износостойкости добавляется жаростойкость.
Маркировка ковкого чугуна
Правила маркировки прописаны в Маркировка прописана в ГОСТ 1215-79. Всего 11 марок. Группа обозначается буквами КЧ, к которым добавляют два значения. Первое равняется пределу временное сопротивление разрыву. Второе число обозначает относительное удлинение, выраженное в процентах.
Маркировка КЧ 45-7 обозначает: ковкий чугун с механическими характеристиками: предел прочности 441 кгс/мм², с относительным удлинением – 7 %.
Марка ковкого чугуна ферритного и перлитного класса
Временное сопротивление разрыву, МПа (кгс/мм²), не менее
Ковкий чугун
Ковкий чугун (malleable iron castings) получают графитизирующим отжигом белого чугунаопределенного химического состава, что обеспечивает формирование в процессе отжига компактного графита, который придает ковкому чугуну повышенные механические свойства (предел прочности при растяжении σB, относительное удлинение δ и ударная вязкость αH).
Рекомендуемый химический состав ковкого чугуна характеризуется пониженным содержанием графитизирующих элементов C=2,4-2,9%; Si=1,0-1,6%; C+Si=3,6-4,2%, что обусловлено необходимостью получения отливок из ковкого чугуна в литом состоянии со 100% отбелом по всему сечению отливки, по той простой причине, что при наличии в литой структуре чугуна пластинчатого графита, в процессе последующего проведения отжига будет формироваться пластинчатый графит (т.е. серый чугун), а не компактный, присущий ковкому чугуну.
Принято различать черносердечный ковкий чугун, получаемый графитизирующим отжигом (технология используемая в Украине) и белосердечный ковкий чугун, получаемый обезуглероживающим отжигом в окислительной среде (обычно отливки располагают в контейнерах в перемешку с железной рудой, t=1000-1050°C, τ=60-70 ч). Тонкостенные отливки из белосердечного ковкого чугуна производят во Франции, Германии, Италии и др. странах, основные достоинства такого чугуна — повышенная вязкость и пригодность для проведения сварки без предварительной и последующей термической обработки.
Термическая обработка
Графитизирующий отжиг является неотъемлемой технологической операцией процесса получения ковкого чугуна. Основное назначение — проведение графитизации, т.е. выделения графита из цементита, при этом протекание процесса возможно по 2-м вариантам: полная графитизация цементита, с получением ферритной металлической матрицы и частичная графитизация первичного и ледебуритного цементита, с получением перлитной или перлито-ферритной металлической матрицы.
Независимо от выбранного варианта, графитизирующий отжиг проводят в две стадии:
Рис. 1: Схема графитизирующего отжига ковкого чугуна
10 ч. На данной стадии происходит разложение первичного и ледебуритного цементита, в результате чего образуется аустенитная матрица с включениями хлопьевидного (компактного) графита (см. рис. 1). Затем следует снижение температуры до
700°C. На данной стадии происходит распад цементита, входящего в перлит. Окончательная микроструктура чугуна зависит от параметров второй стадии: кратковременная выдержка (
5 ч) влечет за собой образование перлитной структуры металлической матрицы с включениями компактного графита, вокруг которых располагается оторочка феррита; длительная выдержка в течение 20-40 ч, ведет к образованию ферритной металлической матрицы с включениями компактного графита, что хорошо показано на рис. 1.
Основной недостаток техпроцесса получения ковкого чугуна — длительный процесс термической обработки, что при нынешних высоких ценах на электроэнергию, ведет к значительным затратам. Для снижения длительности отжига ковкий чугун подвергают модифицированию и микролегированию алюминием (0,01%), бором (0,003%), титаном (0,03%), висмутом (0,003%), что ведет к увеличению в расплаве центров графитизации и снижению стабильности цементита.
Достоинства ковкого чугуна:
Ковкий чугун используют для производства мелких тонкостенных отливок (3-50 мм) ответственного назначения, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок в автомобилестроении, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении для изготовления коробок передач, деталей приводных механизмов, шасси, рычагов, коленчатых и распределительных валов, деталей сцепления, поршни дизельных двигателей, коромысла клапанов, фитинги и т.д.
Стандарты
Технические характеристики ковкого чугуна для изготовления отливок регламентируется ГОСТ 1215-79 «Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия».
Маркировка
Ковкий чугун маркируют буквами КЧ, за которыми следуют две цифры, отображающие предел прочности при растяжении σB (в кгс/мм 2 ), а за ними, через дефиз, следует одна или две цифры, отображающие относительное удлинение δ (в %), через дефиз заканчивают маркировку буквы Ф или П, отобраражающие класс чугуна ферритный или перлитный. К примеру, КЧ 37-12-Ф означает — ковкий чугун ферритного класса с пределом прочности на растяжение не ниже — 37 кг/мм 2 и относительным удлинением не ниже — 12%.
Классификация ковкого чугуна
В зависимости от микроструктуры металлической матрицы ковкий чугун подразделяют на ферритный(Ф) и перлитный (П):
Механические свойства
Механические свойства материала отливок из ковкого чугуна ферритного и перлитного классов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 1215-79, приведенным в табл. 1.
Таблица 1: Механические свойства ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79
Примечание: * По согласованию изготовителя с потребителем допускается понижение на 1%.
Химический состав
Рекомендуемый химический состав ковкого чугуна согласно ГОСТ 1215-79, приведен в табл. 2.
Таблица 2: Химический состав ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79
Ковкий чугун — классификация, преимущества, маркировка, применение
Ковкий чугун
Ковкий чугун – это сплав железа и углерода, который принимает вид графитовых хлопьев в структуре металла. Ковкий чугун производят из заготовок белого чугуна путём длительной термообработки. Отжиг меняет структуру металла, превращая цементит в графит (процесс граффитизации). Термообработка меняет механические свойства сплава — уменьшается прочность и твёрдость, металл становится пластичным.
Отжиг состоит из 5 этапов:
Также, исходя из требуемых свойств отливки, можно выделить 4 способа отжига.Они отличаются четвертым этапом (на диапазоне температур от 760 — 720 С). Остальные этапы остаются идентичными. Ниже перечислены различные вариации 4 этапа для достижения тех или иных свойств:
Вариант 1. Быстрое охлаждение до температуры ниже критической 720 С и выдержка 30 часов при этой температуре.
Вариант 2. Постепенное охлаждение на протяжении 30 часов, в критическом интервале температур от 760 – 720 С.
Вариант 3. Ступенчатое охлаждение в интервале температур от 760 до 720 С.
Вариант 4. Технология чередующегося нагрева выше 760 С и охлаждения ниже 720 С.
Рекомендуемый химический состав ковкого чугуна характеризуется пониженным содержанием графитизирующих элементов C=2,4-2,9%; Si=1,0-1,6%; C+Si=3,6-4,2%, что обусловлено необходимостью получения отливок из ковкого чугуна в литом состоянии со 100% отбелом по всему сечению отливки, по той простой причине, что при наличии в литой структуре чугуна пластинчатого графита, в процессе последующего проведения отжига будет формироваться пластинчатый графит (т.е. серый чугун), а не компактный, присущий ковкому чугуну.
Существуют 2 вида ковкого чугуна — черносердечный и белосердечный. Черносердечный ковкий чугун получают графитизирующим отжигом ( эта технология используется в Украине) Белосердечный ковкий чугун получают с помощью процесса обезуглероживающего отжига в окислительной среде. При этом отливки располагают в контейнерах вместе с железной рудой при температуре 1000-1050°C в течение 60-70 ч. Такую технологию используют во Франции, Германии, Италии и других странах. Основными достоинствами такого чугуна являются повышенная вязкость и свариваемость без предварительной и последующей термической обработки.
Преимущества ковкого чугуна
Ковкий чугун имеет следующие преимущества:
Ковкий чугун используется в производстве мелких тонкостенных отливок (3-50 мм) ответственного назначения, которые работают в условиях динамических знакопеременных нагрузок в автомобильной промышленности, тракторостроении и сельскохозяйственной технике. Из ковкого чугуна изготавливают коробки передач, детали приводных механизмов, шасси, рычаги, коленчатые и распределительные валы, детали сцепления, поршни дизельных двигателей, коромысла клапанов, фитинги и другие изделия.
Ковкий чугун — маркировка
Ковкий чугун маркируется буквами КЧ, за которыми следуют две цифры, отображающие предел прочности при растяжении σB (в кгс/мм2), а за ними, через дефис, следует одна или две цифры, отображающие относительное удлинение δ (в %), через дефис заканчивают маркировку буквы Ф или П, отобраражающие класс чугуна ферритный или перлитный. К примеру, КЧ 37-12-Ф означает — ковкий чугун ферритного класса с пределом прочности на растяжение не ниже — 37 кг/мм2 и относительным удлинением не ниже — 12%.
Классификация ковкого чугуна
В зависимости от микроструктуры металлической матрицы ковкий чугун подразделяют на ферритный (Ф) и перлитный (П):
Ковкий чугун — механические свойства
Механические свойства материала отливок из ковкого чугуна ферритного и перлитного классов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 1215-79, приведенным в табл. 1.
Таблица 1: Механические свойства ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79
| Марка | Временное сопротивление разрыву, МПа, (кгс/мм2) | Относительное удлинение, % | Твердость по Бринеллю, НВ |
| не менее | |||
| КЧ 30-6 | 294 (30) | 6 | 100-163 |
| КЧ 33-8 | 323 (33) | 8 | 100-163 |
| КЧ 35-10 | 333 (35) | 10 | 100-163 |
| КЧ 37-12 | 362 (37) | 12 | 110-163 |
| КЧ 45-7 | 441 (45) | 7* | 150-207 |
| КЧ 50-5 | 490 (50) | 5* | 170-230 |
| КЧ 55-4 | 539 (55) | 4* | 192-241 |
| КЧ 60-3 | 588 (60) | 3 | 200-269 |
| КЧ 65-3 | 637 (65) | 3 | 212-269 |
| КЧ 70-2 | 686 (70) | 2 | 241-285 |
| КЧ 80-1,5 | 784 (80) | 1,5 | 270-320 |
Примечание: * По согласованию изготовителя с потребителем допускается понижение на 1%.
Ковкий чугун — химический состав
Рекомендуемый химический состав ковкого чугуна согласно ГОСТ 1215-79, приведен в табл. 2.
Таблица 2: Химический состав ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79
| Марка | Массовая доля, % | ||||||||
| Основные компоненты | Примеси, не более | ||||||||
| C | Si | C+Si | Mn | P | S | Cr | |||
| Ферритного класса | |||||||||
| КЧ 30-6 | 2,6-2,9 | 1,0-1,6 | 3,7-4,2 | 0,4-0,6 | 0,18 | 0,20 | 0,08 | ||
| КЧ 33-8 | 2,6-2,9 | 1,0-1,6 | 3,7-4,2 | 0,4-0,6 | 0,18 | 0,20 | 0,08 | ||
| КЧ 35-10 | 2,5-2,8 | 1,1-1,3 | 3,6-4,0 | 0,3-0,6 | 0,12 | 0,20 | 0,06 | ||
| КЧ 37-12 | 2,4-2,7 | 1,2-1,4 | 3,6-4,0 | 0,2-0,4 | 0,12 | 0,06 | 0,06 | ||
| Перлитного класса | |||||||||
| КЧ 45-7 | 2,5-2,8 | 1,1-1,3 | 3,6-3,9 | 0,3-1,0 | 0,10 | 0,20 | 0,08 | ||
| КЧ 50-5 | 2,5-2,8 | 1,1-1,3 | 3,6-3,9 | 0,3-1,0 | 0,10 | 0,20 | 0,08 | ||
| КЧ 55-4 | 2,5-2,8 | 1,1-1,3 | 3,6-3,9 | 0,3-1,0 | 0,10 | 0,20 | 0,08 | ||
| КЧ 60-3 | 2,5-2,8 | 1,1-1,3 | 3,6-3,9 | 0,3-1,0 | 0,10 | 0,20 | 0,08 | ||
| КЧ 65-3 | 2,4-2,7 | 1,2-1,4 | 3,6-3,9 | 0,3-1,0 | 0,10 | 0,06 | 0,08 | ||
| КЧ 70-2 | 2,4-2,7 | 1,2-1,4 | 3,6-3,9 | 0,3-1,0 | 0,10 | 0,06 | 0,08 | ||
| КЧ 80-1,5 | 2,4-2,7 | 1,2-1,4 | 3,6-3,9 | 0,3-1,0 | 0,10 | 0,06 | 0,08 | ||
Применение ковкого чугуна
С экономической точки зрения, применение отливок из ковкого чугуна всегда обосновано. Отливки из ковкого чугуна значительно дешевле, чем отливки из стали.
Ковкий чугун широко используются в автомобильной промышленности и производстве тракторов, а также других отраслях:
Ключевая особенность ковкого чугуна – это его применение в производстве как деталей с небольшим весом (например, поршневые кольца), так и крупных элементов с весом до 150т независимо от толщины стенки отливки. Изделия из ковкого чугуна могут также подвергаться необходимой термической и механической обработке.
Хорошим примером использования ковкого чугуна, который заменил стальные изделия — это коленчатые валы для двигателей больших дизельных автомобилей и тракторов. При этом преимуществом чугунного изделия является не только низкая цена (по сравнению со сталью), но и отличные эксплуатационные свойства (гашение вибрации, работа при высоких температурах).
Таблица 3. Чугуны ковкие, их основные свойства и применение
