Высокопрочный чугун.

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму.

Рис.9

Высокопрочные чугуны получают модифицированием магнием (магниевыми сплавами или церием). Модификаторы этого типа изменяют форму кристаллизующегося графита: он выделяется из жидкости в воде шаровидных глобулей, комков рис.9.

Благодаря высокой прочности и пластичности высокопрочные чугуны являются эффективными заменителями стали. Их применяют для изготовления деталей кузнечно-прессового оборудования (траверса пресса), в тракторостроении (коленчатые валы, поршни и многие другие ответственные детали, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания).

Высокопрочные чугуны с успехом поддаются различным видам термической и химико-термической обработки, позволяющим еще больше повысить свойства отливок и заменить дорогостоящие стальные детали машин дешевым чугунным литьем.

Ковкий чугун.

Ковким называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму Рис.10.

Рис.10

Ковкие чугуны получают из белых доэвтектических чугунов в результате специального графитизирующего отжига.

При 950- 1000˚С в процессе продолжительной выдержки (10-15ч.) протекает первая стадия графитизации – распад эвтектического и вторичного цементита.

В интервале 950-720˚С при замедленном охлаждении проходит промежуточная стадия графитизации – распад выделяющегося из ауцестита вторичного цементита.

При 720-740˚С в течение длительной выдержки (25-30ч.) протекает вторая стадия графитизации – распад перлитного цементита

Рис. 11

В ковких чугунах из-за низкого содержания углерода (2,4 -2,9%) меньше графитных выделений, чем в сером чугуне, и они распологаются совершенно изолированно друг от друга. По сравнению с серыми чугунами они обладают более высокой прочностью и пластичностью.

Механические свойства ковкого чугуна приближаются к свойствам стали. Этот материал имеет широкое применение в автомобильной промышленности, сельскохозяйственном, тракторном и текстильной промышленности, судостроении т.д. для изготовлении деталей массового производства, работающих в условиях износа, воспринимающие ударные и знакопеременные нагрузки. Хорошие литейные свойства исходного белого чугуна позволяют получать отливки сложной формы.

Недостаток ковких чугунов- повышенная стоимость из-за продолжительного дорогостоящего отжига.

Классификация сплавов

Железо

Железо содержит углерода не более 0,02%. При содержании углерода менее 0,006% железо имеет однофазную структуру чистого феррита.

При содержании углерода от 0,006% до 0,02% структура железа двухфазная, а структурные составляющие – феррит и цементит третичный.

Такие сплавы называются техническим железом.

Классификация сталей:

1. Содержание углерода;

2. Структура в равновесном (отожженном) состоянии;

3. Степень раскисления;

4. Качеству (способу производства);

5. Назначению.

По содержанию углерода стали подразделяются на низкоуглеродные (менее 0,3%С), среднеуглеродистые (0,3- 0,7%С), высокоуглеродистые (0,7 – 1,3%С).

По структуре в равновесном (отожженном) состоянии различают доэвтектойдные, эвтектойдную и заэвтектойдные стали.

Равновесная структура образуется при очень медленном охлаждении сплава (от жидкого до комнатной температуры). При этом фазовые превращения протекают в соответствии с диаграммой состояния, все процессы формирования структуры успевают завершиться. Такое состояние сплава можно достичь путем термической обработки – отжига, при котором охлаждение проводится медленно, с печью.

Доэвтектойдные стали содержат углерода от 0,02 до 0,83% и состоят из феррита и перлита. С увеличением содержания углерода количество феррита в доэвтектоидных сталях уменьшается, а количество перлита увеличивается. Это можно доказать, применяя правило отрезков.

Поскольку в феррите растворяется очень мало углерода, можно считать, что в доэвтектойдная сталь весь углерод находится в перлите. Тогда с достаточной для практических целей точностью по микроструктуре можно определить содержание углерода, пользуясь формулой.

Где F_n – площадь шлифа, занимаемая перлитом; %

Эвтектойдная сталь содержит углерод 0,83 %. Структура этой стали состоит из перлита. Заэвтектойдная сталь содержит углерода от 0,83 до до 2,14%. Структура заэвтектойдных сталей состоит из перлита и цементита и цементита вторичного. По степени раскисления стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Раскисление- это процесс удаления из жидкого металла кислорода, обеспечивающий уменьшение оксидных включений и улучшение свойств стали.

По качеству углеродистые стали выплывают обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные.

Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлоргическим процессом ее производства. На качество стали влияют многие факторы; содержание примесей, однородность химического состава по высоте и сечению слитка, плотность микроструктуры и отсутствие в ней грубых пор, пузырей, шлаковых включений, чистота по содержанию не металлических включений.