Справочник по машиностроительным материалам - Сидуля П.Н.
Скачать (прямая ссылка):
а) б)
Фиг. I. Структурные диаграммы для высокопрочных чугуиов с 3% С: а — делегированный чугун; б —с 1% меди; пунктирные линии — для обыкновенного серого чугуна, сплошные — для высокопрочного.
Легированием можно придать металлической основе структуру бен пита или игольчатого троостита и повысить предел прочности чугуна до 80—100 кГ/мм2.
Легирование в сочетании с термообработкой высокопрочного чугуна, аналогично тому, как в стали, дает возможность получать любую структуру матрицы: от аусте-нита, мартенсита до сорбита включительно.
Химический состав ВЧ ГОСТ 7293-54 не регламентируется.
В США на высокопрочные пугуны с шаровидным графитом [3] распространяются стандарты БАЕ АБТМ и Военного ведомства (табл 2).
Отличительной особенностью высокопрочного чугуна, оказывающей непосредственное влияние на структуру отливок, является повышенная чувствительность к скорости охлаждения [4], [5| На диаграмме (фиг 1, а) представлены сравнительные кривые, описывающие соотношение структурных составляющих при изменении толщины отливки в высокопрочном чугуне (сплошные линии) и в обычном сером чугуне (пунктир) Диаграмма разработана применительно к чугуну с содержанием углерода 3% и марганца в обычно встречающихся пределах 0,4—0.6 % Сплошные кривые, на диаграмме соответствуют случаю, когда в чугун из модифицирующих добавок переходит 0 04—0.06% М?и 0.4—0,5% Эй Диаграмма делится кривыми на четыре структурные области: карбидо-перлитную (К 4- П), перлитную (11) перлито-фер-ритную (П — Ф) и ферритнуи» (Ф).
Верхняя граница перлитной области у высокопрочного (магниевого) чугуна (2) близка по расположению к такой же границе серого чугуна (2 — пунктир). Однако границы остальных областей у магниевого чугуна сравнительно с обычным серым чугуном, оказываются поднятыми на значительное расстояние вверх В соответствии с этим области смешанной структуры (К -|- П и П -Ь Ф) у высокопрочного чугуна сильно расширены, а области перлитной и ферритной структур сокращены Для
256
ОТЛИВКИ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА
малоуглеродистого чугуна (3% С) перлитная область, например проявляется лишь для отливок диаметром более 75 мм.
Возможности получения перлитной структуры в чугуне, обработанном магнием расширяются, если чугун легируется медью. В этом с лучае перлитная область на диаграмме оказывается несколько смещенной вверх, т. е. в сторону больших содержании Ы по сравнению с перлитной областью в сером чугуне, обозначенной на Фиг 16 б" пунктирными кривыми. ' *
Следует заметить, что, несмотря на эти преимущества, применение меди даже в количествах, не превышающих обычно 0.8—1% Со весьма сильно лимитируется экономическими возможностями производства.
Расширение перлитной области для высокопрочного чугуна достигается также путем легирования чугуна марганцем. Однако при этом необходимо учитывать, что
20 30 40 Толщина отладки
50 60мм
Фиг. 2. Структурная диаграмма оысокопроч-ных чугуноь с различным содержанием угле
рода.
Мд%
й05
йМ 003
002
001
о
[ШастшТШ графит
45
4
С%
Фиг. 3. Номограмма для определения минимально необходимого содержании магния в отливках из высокопрочного чугуна с различной толщиной стенки.
марганец, снижая пластические свойства, неблагоприятно влияет на величину ударной вязкости чугуна. Применение повышенного содержание Мп поэтому должно быть ограничено отливкой деталей, не подвергающихся динамическим нагрузкам. Эти требования не исключают, однако, возможности пользоваться марганцовистым высокопрочным чугуном для большого числа разнообразных ответственных деталей машин, в том числе даже таких, которые в стандартных условиях изготовляются из стальных поковок. Примером могут служить литые коленчатые валы для автомобильных двигателей*, где содержание марганца достигает в ряде случаев 1,3%.
Для выбора химического состава при производстве высокопрочного чугуна может служить структурная диаграмма (фиг 2), разработанная применительно "к тем же условиям двойного модифицирования, что предусмотрены в предыдущих случаях. Кривые на диаграмме определяют граничные условия получения отливок с плоскими стенками без отбела. При литье цилиндрических тел и пользовании диаграммой
за толщину отливки принимается величина Б = -|-?>, где О — диаметр отливки.
Диаграммы па фиг 1 и 2 построены для оптимального содержания М? в чугуне, зависящего в свою очередь от толщины отливок и от содержания С. Минимальное коли-
* См. стр. 270.
отливки ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ 257
чество остаточного магния, обеспечивающее образование в отливке шаровидной формы графита, может быть найдено с помощью номограммы (фиг. 3). На номограмме приведен пример расчета минимально необходимого содержания в высокопрочном чугуне, для отливки со стенками толщиной 20 ли* при содержании в чугуне 3,25% С. Полученный минимум (в данном случае 0,03% М^) в практическом применении (предвидя производственные случайности) рекомендуется несколько увеличивать (доводя его, например, до 0,035—6,04% М$.
В случае повышенного содержания в чугуне марганца (свыше 0,6% Мп) или магния (более 0,08% М*0 найденное по диаграмме на фиг. 2 количество кремния должно быть также увеличено. При этом во избежание получения енликоферрита с высоким содержанием 51, снижающего пластичность и повышающего твердость чугуиов, верхний предел содержания Б1 не рекомендуется допускать выше 3,2%. Для деталей, испытывающих ударные нагрузки и работающих при пониженных температурах, этот предел следует снижать соответственно еще больше.
