Астафьева Е.А. Технология конструкционных материалов

Подождите немного. Документ загружается.

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -51-

технических требованиях указывают твердость обработанной металлопро-

дукции, а также временное сопротивление разрыву (табл. 2.4

В отожженном состоянии инструментальные стали имеют низкую

твердость (НВ 150–180), что позволяет изготавливать из них инструмент

резанием и давлением. После закалки инструментальные нелегированные

стали получают высокую твердость в поверхностном слое (НRС 63–65) и

сохраняют вязкую мягкую сердцевину, что является благоприятным для

такого инструмента, как ручные метчики, пилы, напильники, стамески, доло-

та, зубила. Углеродистые инструментальные стали имеют низкую прокалива-

емост

ь и сильное смягчение при разогреве режущей кромки более 200 °С, что

ограничивает их использование. Низкая прокаливаемость не позволяет

изготавливать инструмент сечением более 20–25 мм.

Углеродистые стали применяются для изготовления режущего инстру-

мента: фрезы, сверла, резцы и т. д. Режущая кромка инструмента должна

обладать высокой твердостью (≥

60 НRС) и износостойкостью. Эти свойства

имеют высокоуглеродистые стали после термической обработки, закалки с

низким отпуском. Так, например, стали У7, У7А обладают большей вяз-

костью, чем стали, содержащие более 0,8 % С, и их используют для изготов-

ления зубил, молотков, топоров, а также игольной проволоки и слесарно-

монтажных инструментов. Стали У8, У8А, У9 применяют для изготовления

инструментов для обработ

ки дерева, для форм литья под давлением

оловянно-свинцовистых сплавов, для калибров простой формы. Для штампов

холодной штамповки используют стали У10, У11, У11А. Стали с высоким

содержанием углерода (>

1 %) марок У13, У13А применяют для изготовле-

ния напильников, бритвенных ножей, лезвий, хирургических инструментов.

Строительные стали предназначены для изготовления мостов, ферм,

труб газо- и нефтепроводов и других конструкций. Строительные конструк-

ции, как правило, сварные, поэтому необходимым требованием к данным

сталям является высокая свариваемость.

Свариваемость стали определяется углеродным эквивалентом, который

зависит в основном от содержания углерода. Для обеспечения хорошей

свариваемости содержание углерода в строительных сталях не должно

превышать 0,18 %. В качест

ве строительных наиболее часто используются

углеродистые стали обыкновенного качества Ст1, Ст2, Ст3, Ст5, по степени

раскисления − спокойные, полуспокойные. Для конструкций неответственного

назначения используют кипящие стали обыкновенного качества.

Строительные стали потребитель не подвергает термической обработ-

ке, поскольку их конечные свойства обеспечивают на металлургическом

заводе. Эти стали поставляют в горячекатаном, реже в нормализованном

состоянии. Для по

лучения более высоких прочностных характеристик стали

должны содержать повышенное количество Мn и Si, до 1–1,25

% каждого

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -52-

элемента. Чем выше предел текучести, являющийся расчетной характеристи-

кой конструкций, тем меньше сечение и, соответственно, масса конструкций.

Строительные низкоуглеродистые стали используют там, где требуется

высокая жесткость конструкций. Их применяют для армирования железо-

бетонных изделий. К недостаткам этих сталей относят низкую хладностой-

кость, характеристикой которой служит температура перехода из вязкого

состояния в хрупкое. Эк

сплуатация конструкций в условиях Сибири и райо-

нах Крайнего Севера приводит к снижению их механических характеристик,

что требует большой массы конструкций. Повышение прочности, хладно-

стойкости и надежности при эксплуатации достигается легированием сталей.

Стали для глубокой вытяжки

применяются для изготовления деталей

из тонкого листа, что составляет до 50 % массы легковых автомобилей.

Глубокая вытяжка применяется также для изделий легкой пищевой

промышленности: консервные банки, крышки, эмалированная посуда и т. д.

Основным требованием, предъявляемым к тонколистовой стали для пи-

щевой и автомобильной промышленности, является способность к глубокой

вытяжке, что свойственно сталям с низким содержанием углерода. Малоугле-

родистые стали должны иметь углерода 0,08–0,12 % (ГОСТ 9045–80). Превы-

шени

е этого предела увеличит прочность, но понизит пластичность, столь

необходимую для вытяжки. Содержание углерода ниже 0,06 % нежела-

тельно, поскольку при этом увеличивается склонность стали к газонасы-

щению, повышению склонности к росту зерна. Сталь должна содержать 0,3–

0,45 % марганца. Недостаток содержания марганца ухудшает условия

горячей прокатки из-за образования трещин на боковых кромках, а пов

ышен-

ное его содержание снижает эффект кипения стали при выплавке.

Для глубокой, сложной вытяжки используют малопрочные, высоко-

пластичные стали 05, 08, 10 всех видов раскисления. Их поставляют в виде

тонкого холоднокатаного листа в соответствии с ГОСТ 9045–80. Широко

применяют кипящие стали 05кп, 08кп, 10кп. Спо

собность этих сталей хорошо

штамповаться обусловлена низким содержанием углерода и почти полным

отсутствием кремния. Кипящая сталь склонна к деформационному старению

(упрочнению) из-за повышенной газонасыщенности. В связи с этим исполь-

зуют сталь, легированную ванадием или алюминием: 08Фкп, 08Юкп. Таким

образом, стали типа 08кп, 08Юкп применяют для глубокой вытяжки. Перед

штамповкой листы имеют σ

= 260–360 МПа, δ = 42–50 %, НRВ ≤ 46 и отно-

шение σ

/σ

= 0,6. Чем ниже это отношение, тем пластичнее материал, а при

/σ

> 0,75 штампуемость ухудшается.

Автоматные стали предназначены для изготовления деталей обработ-

кой резанием. С улучшением обрабатываемости резанием растет произво-

дительность обработки деталей и изделий. Характеристиками обрабаты-

ваемости являются: максимально допустимая скорость и усилие резания,

чистота поверхности резания, форма стружки и т. д. Обрабатываемость мате-

риала зависит от механических свойств, теплопроводности, структуры и хи-

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -53-

мического состава. Трудно обрабатывать мягкие стали из-за налипания их на

инструмент, из-за трудноломающейся длинной стружки, однако значитель-

ное повышение твердости стали способствует снижению обрабатываемости.

Крупнокристаллический материал имеет пониженную вязкость, но лучше

режется, так как создается «обработочная хрупкость», стружка измельчается

и ломается. При различных операциях обработки (шлифование, точение,

фрезерование, сверление и т. д.) обра

батываемость одного и того же мате-

риала бывает различной.

Повышение обрабатываемости резанием достигается технологичес-

кими и металлургическими приемами. Более эффективны металлургические

приемы, предусматривающие введение в конструкционную сталь серы,

селена, свинца, фосфора. Эти добавки и образуемые ими включения создают

внутреннюю смазку, которая в зоне резания снижает трение между

инструментом и стружкой, и облегчают ее измельчение. Сера способствует

образованию вытянутых вдоль направления пр

окатки сульфидов марганца,

которые оказывают смазывающее действие, нарушая при этом сплошность

металла, т. е. образуя короткую и ломкую стружку. Свинец при содержании

до 0,15–0,3 % не растворяется в стали и находится в виде мелких частиц,

повышает обрабатываемость резанием при средних и пониженных скоростях

резания (до 100 об/мин).

Стали с повышенным содержанием серы или дополнительно легиро-

ванные у

казанными элементами относятся к автоматным сталям. В соответ-

ствии с ГОСТ 1414–75 эти стали маркируют буквой «А» (автоматная) и

последующими цифрами, определяющими среднее содержание углерода в

сотых долях процента. Присутствие свинца обозначает буква «С», селена –

буква «Е»,

остальные обозначения элементов соответствуют ГОСТ 4543–71.

Автоматные сернистые стали А12, А20, А40Г являются углеродисты-

ми, содержат 0,08–0,3 % S и 0,05–0,15 % Р, в стали А40Г увеличено коли-

чество марганца до 1,5 %. Автоматные стали АС14, АС40, АСЗ5Г2, АСЗ8ХГМ

содержат свинец от 0,15 до 0,35 %. По обрабатываемости эти стали превос-

ходят сернистые.

Повышенное количество серы и фосфора сн

ижает качество стали.

Автоматным сернистым сталям свойственна анизотропия механических

свойств (пониженные вязкость, пластичность и сопротивление усталости в

поперечном направлении прокатки). Невысокий уровень механических

свойств и низкая коррозионная стойкость ограничивают применение

автоматных сталей: они используются для изготовления неответственных

деталей машин. Сернистые стали А12, А20 используют для изготовления

крепежных деталей и малонагруженных изделий сложной формы, но с высо-

кими требованиями по раз

мерам и чистоте поверхности. Стали А30, А40Г

предназначены для деталей, испытывающих более высокие напряжения.

Свинецсодержащие стали АС40, АС45Г2 широко применяют на автомобиль-

ных заводах для изготовления деталей двигателей на станках-автоматах.

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -54-

ГОСТ 4543–71 «Прокат из легированной конструкционной стали»

распространяется на прокат горячекатаный и кованый толщиной до 250 мм,

калиброванный из легированной конструкционной стали, применяемой в

термически обработанном состоянии. В части норм химического состава

стандарт распространяется на все другие виды проката, слитки, поковки и

штамповки.

В зависимости от химического состава конструкционная сталь делится

на категории: качественн

ая, высококачественная – А, особовысококачест-

венная – Ш. К особовысококачественной стали относятся стали электро-

шлакового переплава. В зависимости от основных легирующих элементов

сталь делится на группы: хромистая, марганцовистая, хромомарганцевая,

никельмолибденовая, хромомарганцевоникелевая и т. д. По состоянию

материала прокат изготавливают без термической обработки, термически

обработанный – Т, нагартованный – Н.

35ХГСА

Улучшаемая

Высококачественная

1 %

0,35 %

Рис. 2.26. Марка легированной конструкционной стали

Таблица 2.5

Массовая доля элементов, %, по ГОСТ 4543–71

Марка

стали

Углерод Кремний

Маргане

Хром Никель

Другие

элементы

20Х 0,17–0,23 0,17–0,37 0,50–0,80 0,70–1,0

−

18ХГТ 0,17–0,23 0,17–0,37 0,80–1,1 1,0–1,3

−

0,03–0,09Ti

40ХН 0,36–0,44 0,17–0,37 0,50–0,80 0,45–0,75 1,0–1,4

−

20ХН3А 0,17–0,24 0,17–0,37 0,30–0,60 0,60–0,90 2,75–3,15

−

38ХН2МА 0,33–0,40 0,17–0,37 0,25–0,50 1,30–1,70 1,3–1,7 0,2–0,3Мо

35ХГСА

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -55-

Таблица 2.6

Механические свойства проката после закалки и отпуска

Марка

стали

Предел

текучести,

Н/мм

Временное

сопротивле

-ние разры-

ву, Н/мм

Относи-

тельное

удлинение

δ, %

Относи-

тельное

сужение

Ψ, %

Ударная

вязкость

КСU,

Дж/см

Размер

сечения

заготов-

ки, мм

20Х 635 780 11 40 59 15

40Х 785 980 10 45 59 25

40ХС 1080 1230 12 40 34 25

40ХН 785 980 11 45 69 25

20ХН3А 735 930 12 55 108 15

40Х2Н2А 930 1080 12 50 78 25

38ХМ 885 980 11 45 69 25

18ХГТ 885 980 9 50 78

−

Маркировка сталей содержит цифровые и буквенные обозначения:

15Х, 45Г, 18ХГТ, 40ХС, 40ХФА, 12ХН3А, 20ХН2М, 45ХН2МФА. В обозна-

чении марок первые две цифры указывают среднюю массовую долю угле-

рода в сотых долях процента. Буквы за цифрами означают: Р – бор, Ю – алю-

миний, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Г – марганец, Н –

никель, М – молибден, В – вольфрам. Цифры, стоящие пос

ле букв,

указывают примерную массовую долю легирующего элемента в целых

единицах процентов. Отсутствие цифры означает, что в марке содержится до

1,5 % этого легирующего элемента. Буква «А» в конце наименования марки

означает «высококачественная сталь» (рис. 2.26

). Особовысококачест-венная

сталь обозначается буквой «Ш» через тире в конце наименования марки.

Например, качественная сталь – 30ХГС, высококачественная – 30ХГСА,

особовысококачественная – 30ХГС−Ш.

Химический состав легированных конструкционных сталей приведен в

табл. 2.5

Механические свойства проката, определяемые на образцах, изготов-

ленных из термически обработанных заготовок по ГОСТ 4543–71, должны

соответствовать нормам, указанным в табл. 2.6

Стальные отливки в общем объеме производства занимают незначи-

тельное место, однако по абсолютному количеству их много. Это объясня-

ется тем, что для получения изделий сложной формы литейный способ

производства более прост и дешев по сравнению с обработкой металлов

давлением. Стальное литье, выполненное без литейных дефектов по механи-

ческим свойствам, может не уступать кованы

м изделиям. Стальные фасон-

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -56-

ные отливки получают путем литья в земляные, металлические формы или

методами точного литья.

Для изготовления отливок предусмотрены следующие марки стали

(ГОСТ 977–88 «Отливки стальные»): конструкционные нелегированные –

15Л, 20Л, 35Л; конструкционные легированные – 20ГЛ, 30ГСЛ, 45ФЛ,

35НГМЛ, 27Х5ГСМЛ, 03Н12Х5М3ТЮЛ; легированные со специальными

свойствами – 20Х13Л, 09Х17Н3СЛ, 12Х18Н12М3ТЛ (коррозионн

о-стойкие);

20Х5МЛ, 40Х9С2Л, 45Х17Г13Н3ЮЛ (жаростойкие); 20Х12ВНМФЛ,

08Х17Н34В5Т3Ю2РЛ (жаропрочные); 85Х4М5Ф2В6Л, (Р6М5Л),

90Х4М4Ф2В6Л (быстрорежущие); 110Г13Л, 110Г13ФТЛ, 120Г10ФЛ

(износостойкие).

Маркируют литейные углеродистые стали цифрами, оп

ределяющими

среднее содержание углерода в сотых долях процента, с добавлением буквы

«Л» в конце марки: 15Л, 20Л, 40Л, 50Л (рис. 2.27

Литейные углеродистые стали содержат углерод от 0,12 до 0,55 %. В их

состав входят примеси: до 0,9 % Мn, до 0,52 % Si, менее 0,06 % S и 0,08 % Р.

Литейные свойства углеродистых сталей хуже, чем литейные свойства

чугунов и цветных литейных сплавов. Стали обладают низкой жидкотеку-

честью и склонны к образованию горячих литейных трещин. У сталей

высокая температура плавления и очень большая линейная усадка (до 2,3 %).

110Г13Л

Литейная

13 %

1,1 %

Износостойкая

Рис. 2.27. Марка литейной стали

Таблица 2.7

Механические свойства конструкционных нелегированных литейных

сталей

Марка

стали

Катего-

рия

прочнос-

ти

Вид

термичес-

кой обра-

ботки

Предел

текучес-

ти

, МПа

Временное

сопротив-

ление

разрыву σ

МПа

Относи-

тельное

удлине-

ние δ, %

Относи-

тельное

сужение

Ψ, %

Ударная

вязкость

КСU,

кДж/м

20Л К20

∗

216 412 22 35 491

30Л К25 Н 255 471 17 30 343

35Л К25 Н 275 491 15 25 343

50Л К30 Н 334 569 11 20 245

30Л КТ30

∗

294 491 22 33 343

50Л КТ40 З 392 736 14 20 294

П р и м е ч а н и е. Н

∗

– нормализация или нормализация с отпуском, З

∗

–

закалка и отпуск.

110Г13Л

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -57-

Литая углеродистая сталь имеет низкие прочностные свойства из-за

образования при затвердевании отливок крупнозернистой структуры. Для по-

вышения пластичности и ударной вязкости стальные отливки можно подвер-

гать улучшению (закалка с высоким отпуском) или нормализации. Прочност-

ные свойства литейных сталей увеличиваются с повышением содержания

углерода, однако это приводит к снижению относительного удлинения и

ударной вязко

сти. Механические свойства стальных отливок в зависимости

от категории прочности и термической обработки приведены в табл. 2.7

Производство стальных фасонных отливок широко используется в

железнодорожной, транспортной, тяжелой, автотракторной и других

отраслях машиностроения. Углеродистая сталь марок 15Л, 20Л, 30Л, 35Л

используется для литья тормозных дисков, шестерен, корпусов и других

деталей, работающих при средних удельных давлениях. Стали с повышен-

ным содержанием углерода 50Л, 55Л применяются для износостойких

деталей, не испытывающих ударных нагрузок. Низкоуглеродистые литейн

ые

стали применяются для изготовления деталей, подвергающихся ударным

нагрузкам, арматуры, узлов сварно-литейных конструкций. Среднеуглеро-

дистые стали используются для изготовления крупных шестерен, зубчатых

колес и станин, валов токарных станков.

Чугуны относятся к материалам с высокими литейными свойствами и

являются наиболее распространенными сплавами для фасонного литья. У

чугунов более низкая, чем у сталей, температура плавления, высокая

жидкотекучесть, малая усадка, высокое сопротивление образованию

усадочных трещин, что и позволяет отливать детали сложной формы.

Промышленные чугуны содержат 2,0–4,5 % С, 1,0–3,5 % Si, 0,5–1,0 % Мn,

до 0,3 % Р и до 0,2 % S. Содержание кремния в чу

гунах соизмеримо с

содержанием углерода, поэтому кремний является не примесью, а легирую-

щим элементом чугуна.

В зависимости от назначения чугуны подразделяются на чугуны обще-

го и специального применения. К чугунам общего назначения относятся:

серые, высокопрочные, ковкие и чугуны с вермикулярным графитом. Чугуны

специального назначения: легированные, антифрикционные чугуны. При

легировании повышаются механические и специальные свойства чугунов.

Легированные чугуны применяют в кач

естве износостойких, коррозионно-

стойких, жаропрочных, жаростойких материалов.

Серые чугуны – это основная группа литейных материалов. Принад-

лежность чугуна к серому чугуну определяется пластинчатой формой

графита (рис. 2.28, а

). По ГОСТ 1412–85 «Чугун с пластинчатым графитом

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -58-

для отливок» определяются марки, механические свойства и химический

состав серых чугунов. Для изготовления отливок предусматриваются

следующие марки чугуна: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 18, СЧ 20, СЧ 21, СЧ 24, СЧ 25, СЧ

30, СЧ 35. Условное обозначение марки (рис. 2.29

) включает буквы «СЧ» –

серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного

сопротивления при растяжении (МПа

⋅

−1

). Например, чугун СЧ 10 имеет

временное сопротивление при растяжении не менее 100 МПа. Чугун СЧ 10

имеет ферритную, а чугун СЧ 35 – перлитную основу.

а б в

Рис. 2.28. Структура чугунов с перлитной металлической основой:

а – серого; б – высокопрочного; в – ковкого

Таблица 2.8

Ориентировочные данные о временном сопротивлении

при растяжении в отливках разного сечения

Марка

чугуна

Толщина стенки, мм

8 50 150

Временное сопротивление разрыву при растяжении, МПа, не

менее

СЧ 10 120 75 65

СЧ 25 270 180 150

СЧ 35 380 260 205

Серый чугун

СЧ 25

Временное сопротивление

при растяжении, 250 МПа

Рис. 2.29. Марка серого чугуна

Механические свойства чугуна зависят от толщины стенки отливки: с

увеличением толщины стенки отливки уменьшается прочность и твердость

серого чугуна (табл. 2.8

Временное сопротивление раз-

рыву при растяжении 250 МПА

Серый чугун

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -59-

По действующему стандарту серые чугуны в зависимости от марки

содержат углерода 2,9–3,7 %, кремния 1,2–2,6 %, марганца 0,5–1,1 %,

фосфора до 0,3 % и серы до 0,15 %. Сера снижает прочность чугуна и

поэтому является вредной примесью. Фосфор повышает жидкотекучесть

чугуна, но может снижать прочность и ударную вязкость.

Основные области применения серого чугуна – станкостроение и тяже-

лое машиностроение, автомобильная промышленность и сельскохозяйствен-

ное машиностроение. Из чу

гуна изготавливают станины станков, корпусные

детали, картеры, шкивы, крышки, санитарно-техническое оборудование.

При модифицировании чугуна 0,05 % магния или церия графит крис-

таллизуется в шаровидной форме. Чугуны с шаровидным графитом называют

высокопрочными. По ГОСТ 7293–85 «Чугун с шаровидным графитом для

отливок» высокопрочные чугуны маркируются следующим образом: ВЧ 35,

ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80, ВЧ 100. Обозначение марки вклю-

чает буквы «ВЧ» – высокопрочный чугун и цифровое обозначение величины

минимального временного сопротив

ления разрыву при растяжении (МПа

⋅

−1

). Например, чугун ВЧ 100 (табл. 2.9) имеет временное сопротив-ление

разрыву при растяжении не менее 1000 МПа.

Таблица 2.9

Механические свойства чугуна с шаровидным графитом

для отливок по ГОСТ 7293–85

Марка

чугуна

, МПа

(кгс/мм

)

0,2

, МПа

(кгс/мм

)

, %

Твердость,

НВ

ВЧ 35

ВЧ 45

ВЧ 60

ВЧ 80

ВЧ 100

350 (35)

450 (45)

600 (60)

800 (80)

1000 (100)

220 (22)

310 (31)

370 (37)

480 (48)

700 (70)

140–170

140–225

192–277

218–351

270–360

Чугуны ВЧ 35 и ВЧ 40 имеют ферритную, ВЧ 45 и ВЧ 50 – перлито-

ферритную, ВЧ 60, ВЧ 70 и ВЧ 80 – перлитную металлическую основу

(рис. 2.28, б

В отличие от серых чугунов с пластинчатым графитом во всех высоко-

прочных чугунах содержание углерода практически одинаково высокое, что

обеспечивает хорошие литейные свойства. Примесь фосфора снижает плас-

тичность, поэтому его содержание не должно превышать 0,1 %. Особенно

вредна сера: она снижает механические свойства и ослабляет действие моди-

фикаторов. Содержание серы не должно превышать 0,02–0,01 %, это меньше

допуска в качественных сталях.

ГЛАВА 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВ-ВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

2.5. Классификация металлических материалов



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -60-

Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом используют для заме-

ны литой стали в изделиях ответственного назначения: валки горячей прокат-

ки, станины и рамы прокатных станов, молотов, прессов, коленчатые валы

дизельных двигателей. Высокопрочный чугун применяют и для замены се-

рого чугуна, если необходимо увеличить срок службы изделия или снизить

его массу.

Чугун с вермикулярным графитом по свойствам и внутреннему

строению занимает промежуточное положение между серым и высокопроч-

ным чугуном. Графит вермикулярной формы представляет переходную

форму от пластинчатой к шаровидной. В чугуне с вермикулярным графитом

может содержаться не более 40 % шаровидного графита. Для изготовления

отливок применяются чугуны следующих марок: ЧВГ 30, ЧВГ 35, ЧВГ 40,

ЧВГ 45. Обозначение марки включает буквы «ЧВГ» – чугун с вермикуляр-

ным графитом и цифровое обозначение минимального з

начения временного

сопротивления разрыву при растяжении (МПа

−1

Чугуны марок ЧВГ прочнее, а при одинаковой прочности пластичнее

чугунов марок СЧ. Они превосходят чугуны марок ВЧ по демпфирующей

способности и обрабатываемости резанием. Механические свойства чугуна с

вермикулярным графитом для отливок приведены в табл. 2.10

Таблица 2.10

Механические свойства чугуна с вермикулярным графитом по ГОСТ

28394–89

Марка

чугуна

, МПа

(кгс/мм

)

0,2

, МПа

(кгс/мм

)

δ, %

Твердость,

НВ

ЧВГ 30

ЧВГ 35

ЧВГ 40

ЧВГ 45

300 (30)

350 (35)

400 (40)

450 (45)

240 (24)

260 (26)

320 (32)

380 (38)

3,0

2,0

1,5

0,8

130–180

140–190

170–220

190–250

Чугуны с вермикулярным графитом применяют вместо серых чугунов

для отливок базовых деталей станков и кузнечно-прессового оборудования,

массивных изложниц, кокильной оснастки.

Ковкий чугун получают отжигом белого чугуна. При отжиге белого

чугуна образуется графит в благоприятной для механических свойств

компактной, хлопьевидной форме. Относительное удлинение ковкого чугуна

может достигать гарантированного уровня 10–12 %, у исходного белого