Серые чугуныСерый чугун широко применяется в машиностроении, так как легко обрабатывается и обладает хорошими свойствами. В зависимости от прочности серый чугун подразделяют на 10 марок (ГОСТ 1412). Серые чугуны при малом сопротивлении растяжению имеют достаточно высокое сопротивление сжатию. Структура металлической основы зависит от количества углерода и кремния.Учитывая малое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать этот материал для деталей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам. В станкостроении это - базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, направляющие; в автостроении - блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления. Отливки из серого чугуна также используются в электромашиностроении, для изготовления товаров народного потребления.Маркировка серых чугунов: обозначаются индексом СЧ (серый чугун) и числом, которое показывает значение предела прочности, умноженное на 10-1.Например: СЧ 10 – серый чугун, предел прочности при растяжении 100 Мпа.Ковкий чугунХорошие свойства у отливок обеспечиваются, если в процессе кристаллизации и охлаждения отливок в форме не происходит процесс графитизации. Чтобы предотвратить графитизацию, чугуны должны иметь пониженное содержание углерода и кремния.Различают 7 марок ковкого чугуна: три с ферритной (КЧ 30 - 6) и четыре с перлитной (КЧ 65 - 3) основой (ГОСТ 1215).По механическим и технологическим свойствам ковкий чугун занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью. Недостатком ковкого чугуна по сравнению с высокопрочным является ограничение толщины стенок для отливки и необходимость отжига.Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках.Из ферритных чугунов изготавливают картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы, хомутики, муфты, фланцы.Из перлитных чугунов, характеризующихся высокой прочностью, достаточной пластичностью, изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, тормозные колодки.Маркировка ковкого чугуна: обозначаются индексом КЧ (ковкий чугун) и числами. Первое число соответствует пределу прочности на растяжение, умноженное на 10
-1, второе число – относительное удлинение.Например: КЧ 30-6 – ковкий чугун, предел прочности при растяжении 300Мпа, относительное удлинение 6 %.
Высокопрочный чугунПолучают эти чугуны из серых, в результате модифицирования магнием или церием. По сравнению с серыми чугунами, механические свойства повышаются, это вызвано отсутствием неравномерности в распределении напряжений из-за шаровидной формы графита.Эти чугуны обладают высокой жидкотекучестью, линейная усадка - около 1%. Литейные напряжения в отливках несколько выше, чем для серого чугуна. Из-за высокого модуля упругости достаточно высокая обрабатываемость резанием. Обладают удовлетворительной свариваемостью.Из высокопрочного чугуна изготовляют тонкостенные отливки (поршневые кольца), шаботы ковочных молотов, станины и рамы прессов и прокатных станов, изложницы, резцедержатели, планшайбы.Отливки коленчатых валов массой до 2..3 т, взамен кованых валов из стали, обладают более высокой циклической вязкостью, малочувствительны к внешним концентраторам напряжения, обладают лучшими антифрикционными свойствами и значительно дешевле.Маркировка высокопрочного чугуна: обозначаются индексом ВЧ (высокопрочный чугун) и числом, которое показывает значение предела прочности, умноженное на 10
-1.Например: ВЧ 50 – высокопрочный чугун с пределом прочности на растяжение 500 Мпа.
Практическая частьЗадание для студентов:1.Запишите название работы, ее цель.2. Опишите производство чугуна.3.Заполните таблицу:
Название чугуна
|
Свойства чугуна
|
Маркировка чугуна
|
Применение чугуна
|
1.Серые чугуны
|
|
|
|
2.Ковкие чугуны
|
|
|
|
3.Высокопрочные
чугуны
|
|
|
|
Практическая работа № 4Тема: «Изучение углеродистых и легированных конструкционных сталей»
Цель работы: ознакомление студентов с маркировкой и областью применения конструкционных сталей; формирование умения расшифровки маркировки конструкционных сталей.
Ход работы:1.Ознакомьтесь с теоретической частью.2.Выполните задания практической части.Теоретическая частьСталь – это сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится в количестве 0 -2,14%. Стали являются наиболее распространенными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.Достоинством является возможность, получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки.В зависимости от назначения стали делятся на 3 группы: конструкционные, инструментальные и стали специального назначения.Качество в зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора стали подразделяют на стали: ˗ Обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора. ˗ Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно. ˗ Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора. ˗ Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы. Раскисление – это процесс удаления кислорода из стали, т. е. по степени её раскисления, существуют: спокойные стали, т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами "сп" в конце марки (иногда буквы опускаются); кипящие стали – слабо раскисленные; маркируются буквами "кп"; полуспокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами "пс". Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы: сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора); сталь группы Б – по химическому составу; сталь группы В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Конструкционные стали предназначены для изготовления конструкций, деталей машин и приборов.Наличие широкого сортамента выпускаемых сталей и сплавов, изготавливаемых в различных странах, обусловило необходимость их идентификации, однако до настоящего времени не существует единой системы маркировки сталей и сплавов, что создает определенные трудности для металлоторговли.
Так в России и в странах СНГ (Украина, Казахстан, Белоруссия и др.) принята разработанная раннее в СССР буквенно-цифровая система обозначения марок сталей и сплавов, где согласно ГОСТу, буквами условно обозначаются названия элементов и способов выплавки стали, а цифрами — содержание элементов. До настоящего времени международные организации по стандартизации не выработали единую систему маркировки сталей.Маркировка конструкционных углеродистых сталейобыкновенного качества˗ Обозначают по ГОСТ 380-94 буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. ˗ Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. ˗ Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. ˗ Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. ˗ Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают. Например:˗ Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);˗ ВСт5Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В); ˗ ВСт0 - углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).Маркировка конструкционных углеродистых качественных сталей˗ В соответствии с ГОСТ 1050-88 эти стали маркируются двухзначными числами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: 05 ; 08 ; 10 ; 25 ; 40, 45 и т.д.˗ Для спокойных сталей буквы в конце их наименований не добавляются. Например, 08кп, 10пс, 15, 18кп, 20 и т.д. ˗ Буква Г в марке стали указывает на повышенное содержание марганца. Например: 14Г, 18Г и т.д. ˗ Самая распространенная группа для изготовления деталей машин (валы, оси, втулки, зубчатые колеса и т.д)Например:˗ 10 – конструкционная углеродистая качественная сталь, с содержанием углерода около 0,1 %, спокойная
˗ 45 – конструкционная углеродистая качественная сталь, с содержанием углерода около 0,45%, спокойная˗ 18 кп – конструкционная углеродистая качественная сталь с содержанием углерода около 0.18%, кипящая˗ 14Г – конструкционная углеродистая качественная сталь с содержанием углерода около 0,14%, спокойная, с повышенным содержанием марганца.Маркировка легированных конструкционных сталей˗ В соответствии с ГОСТ 4543-71 наименования таких сталей состоят из цифр и букв. ˗ Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. ˗ Буквы указывают на основные легирующие элементы, включенные в сталь. ˗ Цифры после каждой буквы обозначают примерное процентное содержание соответствующего элемента, округленное до целого числа, при содержании легирующего элемента до 1.5% цифра за соответствующей буквой не указывается. ˗ Буква А в конце марки указывает на то, что сталь высококачественная (с пониженным содержанием серы и фосфора)˗ Н – никель, Х – хром, К – кобальт, М – молибден, В – вольфрам, Т – титан, Д – медь, Г – марганец, С – кремний. Например:˗ 12Х2Н4А – конструкционная легированная сталь, высококачественная, с содержанием углерода около 0,12%, хрома около 2%, никеля около 4%˗ 40ХН – конструкционная легированная сталь, с содержанием углерода около 0,4%, хрома и никеля до 1,5%