Твердость чугуна

Были исследованы опытные образцы чугунов типа нирезист с аустенитной матрицей и четырьмя разными вариантами специальных карбидов.
Вариант 1 различался от целых вариантов по химическому составу и сходился с вариантом 3 по способу модифицирования.
Варианты 2 и 3 не различались между собой по химическому составу, а различались по способу модифицирования.
Варианты 2 и 4 не различались по способу модифицирования, но различались по содержанию карбидообразующего элемента вольфрама, в 4 — м варианте его было больше на 0, 3%.

Легированные чугун Для улучшения прочностных, эксплуатационных свойств или придания чугун особых характеристик (износостойкости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионностойкости, немагнитности и т.д.) в его состав вводят легирующие элементы (никель, Cr, Cu, Al, Ti, W, V, Mo и др.).
Легирующими элементами могут служить также Mn при содержании > 2% и Si при содержании > 4%.
Легированные чугун классифицируют в соответствии с содержанием основных легирующих элементов — хромистые, никелевые, алюминиевые и т.д.
По степени легирования различают низколегированные (совокупное количество легирующих элементов 10%).
Низколегированные чугун имеют перлитную или бейнитную структуру матрицы, среднелегированные — обычно мартенситную, высоколегированные — в большинстве случаев аустенитную или ферритную.

Кроме карбидов Ме 3 C в структуре чугуна, как и в чугуне варианта 2, присутствуют карбиды МеС на базе NbС, содержащие W, Ti, Cr.
Однако из — за использования иного метода модифицирования, они располагают другую морфологию.
В отличие от чугуна варианта 2, в чугуне варианта 3 эти карбиды представляют собой не шарообразные кристаллы с гранями правильной гексагональной формы, а фрактальные кусты, дающие в сечении шлифа, который нельзя отменить на снежинку (рис. 1.
), с размером в плоскости сечения до 100 мкм.
Кусты карбидов распределены так же обособленно и сильно равномерно.
Такие карбиды в условиях абразивного и кавитационного воздействия не должны выкрашиваться и, подобным типом, должны много повышать стойкость изделия.

Белый чугун с высоким удельным электросопротивлением.
Для литых нагревателей, работающих при 850 — 900 о С, применяется чугун типа Х34, с повышенным содержанием углерода, кремния, марганца и никеля, который известен под названием сормайт, содержащий 2, 5 — 3, 5% С, 28, 0 — 35, 0 э % С, 2, 5 — 2, 5 Si, 1, 0 — 1, 5% Mn, 3, 0 — 5, 0% Ni, с удельным сопротивлением p = 1, 4/1, 5 ом м/мм 2, ? в = 35 кГ/мм 2 ;
? изг = 70 кГ/мм 2 ;
HRC 48 — 50.

Применение серого чугуна в станкостроении.
К главному классу отливок относятся базовые, корпусные и прочие подробности высокой крепости или износостойкости.
Чугун в доминирующих по толщине участках отливок, которые назначают в основном крепость и жесткость деталей, необходим иметь предел крепости на растяжение около 25 — 30 кГ/мм — и модуль упругости около (1, 15-е — 1, 35) 10 4.
В зависимости от конкретных толщин стен для обеспечения в отливках этой заданной прочности рекомендуются для предпочтительного использования следующие марки серого чугуна: СЧ 21 — 40, СЧ 28 — 48, СЧ 32 — 52.

В большинстве марок серого чугуна косвенным методом ограничения прочности является предельно допустимое значение твердости, превышение которого приводит к отбелу и объединенному с этим ухудшению технологических характеристик.
Твердость серого чугуна в важной степени зависит от числа и размеров включений графита в структуре и числа и дисперсности перлита.
Поэтому тепловая обработка этого материала также очень значительна.
Чугун одной марки может подвергаться нескольким видам термообработки: например, высокотемпературному отжигу для ликвидации структурно — свободного цементита, закалке и отпуску.
Для приобретения марок чугуна от СЧ20 до СЧ35 применяют помимо легирования небольшими добавками Сr, Ni, Мо и Cu модифицирование жидкого металла непосредственно перед разливкой кремнийсодержащими добавками (ферросилицием, силикокальцием, силикобарием и прочими ).

Отпуск.
Чтобы снять закалочные напряжения, после закалки производят отпуск.
Подробности, назначенные для работенки на истирание, проходят короткий отпуск при температуре 200–250° С. Чугунные отливки, не действующие на истирание, подвергаются высокому отпуску, при температуре 500–600° С. При отпуске закаленных чугунов твердость понижается значительно меньше, чем при отпуске стали.
Это объясняется тем, что в струк­туре закаленного чугуна имеется немалое количество остаточного аустенита, а также тем, что в нем содер­жится немалое количество кремния, который повышает отпускоустойчивость мартенсита.

Белые чугуны — получаются при ускоренном охлаждении и при переохлаждении жидкого чугуна ниже 1 147 °С, когда в силу структурных и кинетических особенностей будет образовываться метастабильная фаза Fe 3 C, а не графит.
Белые чугуны, содержащие связанный углерод в виде Fe 3 C, различаются высокой твердостью, хрупкостью и весьма трудно обрабатываются резанием.
Поэтому они как конструкционный материал не применяются, а используются для получения ковкого чугуна путем графитизирующего отжига.

Подробности, принадлежащие к главному классу — это подробности, несущие высокие нагрузки: кронштейны, зубчатые колеса.
Подробности, к которым предъявляются требования по стабильности геометрической фигуры и действующие на износ при трении скольжения в обстановках большой загрязненности смазки, а также при трении качения: станины с направляющими скольжения токарно — винторезных, револьверных, горизонтально — расточных, фрезерных и прочих станков, а также координатно — расточных, шлифовальных с недостаточной защитой направляющих;
станины координатно — расточных, резьбошлифовальных, шлифовальных станочков с направляющими качения;
ползуны, перекладины, накладные направляющие;
шабровочные и поверочные плиты и линейки.
Подробности, к которым предъявляются требования в части герметичности при давлении свыше 80 кГ/см: подробности гидро — и пневмоаппаратуры — цилиндры, корпусы насосов, золотников.

Важнейшими особенностями высокопрочного чугуна являются: высокая крепость (? в = 45/80 кГ/мм 2, когда до 120кГ/мм²);
тонкое отношение пределов текучести и пропорциональности к лимиту крепости;
наличие пластичности, достигающей для некоторых марок этого чугуна значительных размеров;
младшая, чем у стали (, но сильная, чем у серого чугуна ), чувствительность к концентратам усилий;
добрая восприимчивость к тепловой обработке, в итоге которой можно значительно изменять структуру и свойства отливок;
медленнее, чем у углеродистой стали, снижение прочности при нагреве до умеренно высоких температур (450 — 500 о?).

Распределительные валы (табл. 39).
Тенденция к замене стальных распределительных валов литыми чугунными связана с длинными служебными свойствами низколегированного чугуна по сравнению со сталью, которые определяются особенностями структуры.
Наличие графита в чугунных кулачках способствует удержанию смазки, что само по себе уменьшает износ кулачков.
Меньший модуль упругости чугуна обусловливает и меньшие контактные напряжения в нем.
Наилучшей износостойкостью обладают распределительные валы из низколегированного чугуна, в структуре которого содержатся первичные карбиды в виде шипов, строк или ячеек.
При этом игольчатая структура карбидов наиболее желательна.
Последующая тепловая обработка (закалка ) кулаков должна обеспечить наибольшую твердость, не изменяя структуры первичных карбидов.
Неприемлемо содержание остаточного аустенита свыше 10%.
Металлическая матрица закаленного чугуна состоит из игольчатого мартенсита и обеспечивает надежное удерживание карбидных зерен при влиянии на них циклических нагрузок.
Химический состав чугуна должен обеспечить получение оптимальной исходной структуры в отливке и его хорошую прокаливаемость и закаливаемость.
Высокая твердость кулачков может быть извлечена и в литье (отбеленные кулачки ), при этом носки кулачков оформляются кокилем.
Следует заметить, что распределительные чугунные закаленные валы более технологичны и обладают выше эксплуатационными свойствами.

Свойства данного материала обеспечили ему широкое применение в машиностроении.
Кристаллизуется он при достаточно толстых температурах, дает малую усадку, в слабом состоянии держит высокую текучесть.
Его литейные свойства оцениваются как тонкие.
Серый чугун служит главным материалом для цилиндров и поршней самых различных приспособлений, станин станков и пр.
Предрасположенность данного паспорта чугуна к растрескиванию при сварке обуславливает необходимость проявления особой осторожности при работе с заготовками.
Практикуемое довольно часто отбеливание чугуна, используемое во время сварки, с одной стороны, делает его твердее, а с другой, исключает всякую возможность его механической обработки.

в ) Кольца, чугун которых после отливки получается бледным или половинчатым.
Для их отливки применяют как легированный, так и нелегированный чугун.
Тепловая обработка подобных колец — высокотемпературный отжиг с целью разложения карбидов.
Если после отжига кольца подвергают дополнительной термообработку —