1.11. Изготовление отливок из серого чугуна(маркировка, свойства, форма графита и особенности изготовления отливок).

Серый чугун является наиболее рас­пространенным материалом для изго­товления различных отливок. В сером чугуне углерод содержится в виде гра­фита, который имеет пластинчатую форму. Серый чугун маркируют, СЧ10...СЧ25 и т. д. Буквы обозначают принадлежность данного сплава к се­рым чугунам, цифры показывают вре­менное сопротивление.

Серый чугун обладает высоким временным сопротивлением, малым относительным удли­нением (0,2—0,5%), повышенной тве­рдостью, хорошо рабо­тает при сжимающих нагрузках, не чувствителен к внешним надрезам, га­сит вибрации, имеет высокие антифрик­ционные свойства, легко обрабатыва­ется резанием.

По составу металлической массы се­рый чугун может быть ферритным, перлитно-ферритным и перлитным.

На структуру и свойства серого чугу­на существенное влияние оказывают его химический состав и скорость охлажде­ния отливок в форме. Углерод, кремний и марганец улучшают механические и литейные свойства чугуна. Сера вызывает отбел в тонких частях отливок и снижает жидкотекучесть. Фосфор при­дает чугуну хрупкость. Поэтому содер­жание серы и фосфора в сером чугуне должно быть минимальным. Увеличе­ние скорости охлаждения достигается путем уменьшения толщины отливки и увеличения теплопроводности литейной формы. В тонких частях отливки образуется более мелкая структура с повышенным содержанием перлита и мелкими включениями графита, что обеспечивает высокие механические свойства. В толстых частях отливки образуется крупнозернистая структура с малым содержанием перлита и крупными включениями графита. Механи­ческие свойства этих зон низкие. Механические свойства серого чугуна повышают легированием, модифициро­ванием, термической обработкой.

При легировании в расплавленный чугун вводят твердые или расплавлен­ные легирующие элементы (никель, хром, титан и др.) в целях получения заданного химического состава и при­дания ему требуемых механических эк­сплуатационных свойств.

При модифицировании в чугун вво­дят модификаторы (ферросилиций, силикокальций и др.) для измельчения структурых составляющих и равномер­ного их распределения по всему объ­ему, что повышает механические свой­ства отливок. Серый чугун имеет высокую жид­котекучесть, позволяющую получать отливки с толщиной стенки 3 — 4 мм; малую усадку (0,9—1,3%), обеспечи­вающую изготовление отливок без усадочных раковин, пористости и трещин. Для выплавки серого чугуна повы­шенного качества (марок СЧ25...СЧ45) применяют дуговые и индукционные печи.

Преобладающее количество отливок из серого чугуна изготовляют в пес­чаных формах.

При изготовлении отливок из серого чугуна в кокилях в связи с повышенной скоростью охлаждения отливок при затвердевании начинает выделяться це­ментит— появляется отбел. Для пред­упреждения отбела на рабочую повер­хность кокиля наносят малотеплопро­водные защитные покрытия, кокили перед работой нагревают, а чугун под­вергают модифицированию. Кроме это­го, для устранения отбела отливки подвергают отжигу.

Отливки типа тел вращения изготовляют центробежным литьем. Отливки из серого чугуна нашли широкое применение в станкостроении, автостро­ении, тяжелом машиностроении, электротехничес­кой промышленности.

1.12. Изготовление отливок из высокопрочного чугуна(маркировка, свойства, форма графита и особенности изготовления отливок).

В высокопрочном чугуне графит имеет шаровидную форму. Для получения графита шаровидной формы чугун мо­дифицируют магнием или церием с по­следующим модифицированием ферро­силицием. Высокопрочный чугун ма­ркируют ВЧ35, ВЧ40 и т. д. Буквы обозначают принадлежность данного сплава к высокопрочным чугунам, ци­фры показывают временное сопроти­вление

Высокопрочный чугун обладает высо­кими временным сопротивлением (350—1000 МПа), относительным удли­нением (2—22%), твердостью (НВ 140—360), износостойкостью, хорошей коррозионной стойкостью, жаростойко­стью, хладостойкостью и т. д.

По составу металлической массы вы­сокопрочный чугун может быть ферритным, перлитно-ферритным и перлитным.

Свойства высокопрочного чугуна определяются химическим составом. Содержание углерода не влияет на механические свойства этого чугуна. Кремний, марганец и фосфор снижают пластичность, поэтому их содержание: 2,0—2,4% Si, не более 0,4% Мп и не более 0,1% Р. Сера затрудняет получе­ние шаровидного графита, поэтому ее содержание не должно превышать 0,02%. Жидкотекучесть высокопрочного чу­гуна такая же, как у серого чугуна, что позволяет получать отливки с тол­щиной стенок 3—4 мм сложной кон­фигурации. Линейная усадка высоко­прочного чугуна составляет 1,25—1,7%. Это затрудняет изготовление отливок без усадочных дефектов.

Отливки из этого чугуна преимущест­венно изготовляют в песчаных формах, в оболочковых формах, литьем в ко­киль, центробежным литьем.

Высокая усадка чугуна вызывает не­обходимость создания условий направ­ленного затвердевания отливок для предупреждения образования усадоч­ных раковин и пористости в массивных частях отливки путем установки при­былей и использования холодильников.

Для предупреждения трещин в от­ливках применяют формовочные смеси повышенной податливости. Расплавлен­ный чугун в полость формы подводят через сужающуюся литниковую систему и, как правило, через прибыль. Температуру заливки чугуна при изготовлении отливок назначают на 100—150° С выше температуры лик­видуса.

Отливки из высокопрочного чугуна применяют в тяжелом и энергетическом машиностроении, в металлургической промышленности при работе в услови­ях больших статических и динамичес­ких нагрузок. Это детали прокатного, кузнечно-прессового и горнорудного оборудования, а также дизелей, па­ровых, газовых и гидравлических тур­бин (прокатные валки, коленчатые ва­лы, корпуса вентилей паровых турбин и др.) массой от нескольких килограм­мов до нескольких десятков тонн.

Высокопрочный чугун является перс­пективным литейным сплавом, который позволяет решать проблему снижения массы отливок при сохранении ими высоких эксплуатационных свойств.