Сплавен чугун: класове, свойства и приложения

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Легирано желязо е материал, който се произвежда чрез топене в доменни пещи. Може да съдържа различни количества въглерод. В зависимост от количественото съдържание на това вещество се разграничават два вида чугун. Първият се нарича преобразуване, или бяло, а второто е сиво, или леярна.

Описание на видовете чугун

Първият вид е чугун. Това е името на материал, в който въглеродът е представен под формата на вещество като цементит. В счупване има бял цвят, откъдето идва и името му. Такъв чугун се характеризира с висока твърдост и крехкост. Много трудно се обработва. В същото време около 80% от целия стопен чугун е бял. Основната цел на този тип материал е по-нататъшното претопяване в стомана.

Сивият легиран чугун е метал, в който въглеродът присъства под формата на пластичен графит. В пауза цветът му е сив, което определи и името му. Крехкостта и твърдостта на такъв чугун е по-малка от тази на белия чугун, но е много по-добре обработен.

Свойствата на легирания чугун от този тип са както следва:

• На първо място, той издържа много добре натоварванията на натиск.
• На второ място, този метал е нечувствителен към повърхностни дефекти и също така има добра устойчивост на разрушаване от умора.

Въпреки това, леярски легиран чугун има доста слаба якост на удар, както и ниска пластичност. Поради тези два недостатъка е доста трудно да се използва такъв материал за конструктивни цели.

Общо описание на класовете сив чугун

Днес има такива класове легиран сив чугун: SCH 10, SCH 15, SCH 18, SCH 20 и няколко други. Буквите SCh в маркировката показват, че това е сив чугун, а следващите две цифри показват максималното натоварване, което металът може да издържи при разтягане. Якостта на опън в този случай се измерва в MPa.

Разновидности на сив чугун

Леярското легирано желязо има няколко подтипа. Един от тях беше ковък чугун. Това условно име е дадено на материала, който се отличава с факта, че е по-мек и по-вискозен от сивото. Вземете го от бял чугун. За да направите това, използвайте процедурата на отгряване, която продължава дълго време. Маркировките тук са приблизително еднакви, например KCh 30-6, KCh 33-8, KCh 37-12. Буквите показват, че този чугун е ковък, а следващите две цифри определят якостта на опън. Но що се отнася до последните една или две цифри, те характеризират максималното относително удължение, коетоизмерено като процент.

Променен е друг подтип леярско легирано желязо. За да го получите, трябва да добавите специални елементи към сивото. Такива модификатори се добавят преди изливането на веществото. Като добавки могат да се използват алуминий, силиций, калций и други. Тези добавки значително увеличават броя на кристализационните центрове. С други думи, те допринасят за значително намаляване на графита.

Благодарение на тези добавки, специалният легиран чугун се характеризира с по-високи якостни характеристики, по-малко крехкост и повишена устойчивост на напукване. Струва си да добавим, че всички най-добри степени на тази сплав са получени от такъв модифициран материал.

Видове сплави от сплави

Какво означава легиран чугун? Легирането е операция за въвеждане на различни примеси в състава на материала, които могат да подобрят неговите характеристики. За чугун, титан, хром, ванадий и други са станали такива добавки. Въвеждането на легиращи елементи в състава може да увеличи такива характеристики като здравина, твърдост, устойчивост на износване, устойчивост на корозия и много други.

Днес, в зависимост от количеството легиращи елементи в чугуна, могат да се разграничат три типа:

1. Ако добавките се съдържат в количества до 2,5% от общата маса, тогава това е нисколегиран чугун.
2. Средно легирани материали са тези материали, чието съдържание на вещества е в диапазона от2,5 до 10%.
3. Последният тип е силно легиран, ако общото съдържание на модификатори надвишава 10%.

Вещества за легиране, маркиране

Според GOST легираният чугун трябва да съдържа определено количество вещества за използване в определена област. Освен това етикетирането също е стандартно. Например, ChN15D7Kh е сплав с висока якост, съдържаща 15% никел, 7% мед и приблизително 1% хром. Както можете да видите, в маркировката легиращите елементи са маркирани с една буква, последвана от число, показващо количественото съдържание на добавката. Възможно е обаче фигурата да липсва, както след хром. Това означава, че съдържанието на веществото в състава е около 1%.

Що се отнася до производството на такъв чугун, то е доста евтино. В същото време крайният продукт има достатъчно високи експлоатационни свойства. Благодарение на тези два фактора обхватът на описания материал непрекъснато се увеличава.

Видове сплави от сплави

Естествено е, че добавянето на каквото и да е вещество към състава ще увеличи всяка конкретна характеристика. Следователно се разграничават няколко класа легирани материали.

Така че чугунът може да бъде устойчив на износване. Материалът, принадлежащ към тази група, се характеризира с това, че има повишена устойчивост на абразия, която се получава при повърхностно триене. Тази категория включва антифрикционен и фрикционен чугун. Първият от тях има много нискакоефициент на триене. Поради това основното приложение на легирания чугун от посочения тип е производството на части като плъзгащи лагери, втулки за тях и други части със сходни изисквания.

Фрикционният материал, напротив, се характеризира с доста висок коефициент на триене и затова най-често се използва при производството на спирачни устройства за различни механизми, оборудване и др.

Неръждаем чугун

Много хора знаят, че има метал, наречен неръждаема стомана. Всъщност това не е много точно определение. Точно такива сплави се различават по това, че тяхната устойчивост на корозия е доста висока. Нареченият чугун е бил най-широко използван в корабостроенето. Ако към състава на желязото се добави повече от 12% хром като легиращ елемент и съдържанието на въглерод се намали колкото е възможно повече, тогава такава сплав ще се получи в резултат.

ChNHT, ChN1KhMD, ChN15D7Kh2 станаха най-често срещаните му марки. Те се различават по това, че запазват висока устойчивост на корозия дори в агресивна среда, имат добра устойчивост на кавитация и износване в среда пара-вода.

Малка, но все още доста популярна група е топлоустойчивият чугун. Основното предимство на материала е, че е доста труден за окисляване, а също така запазва качествата си добре при повишени температури.

Въвеждане на мед

В моментавреме, все по-често започват да използват чугун с добавяне на мед. Въвеждането на тази добавка в сплавта значително подобрява нейните леярски качества. Най-доброто от всичко това се отразява на течливостта на материала. В допълнение, тенденцията към напукване и порьозност на свиване е значително намалена.

Включването на 0,5% Cu (мед) прави чугуна достатъчно подходящ за отливане на части с дебелина на стената от 10 до 25 mm. Ако е необходимо да се увеличи дебелината на стената на бъдещите елементи, тогава ще е необходимо да се увеличи количественото съдържание на мед, както и нейните комплекси. Тук си струва да се отбележи, че ефектът от добавянето на мед може да се засили, ако в сплавта се въвеждат елементи като антимон или бисмут.

Ако въглеродният еквивалент се увеличи, тогава влиянието на медта върху кристализацията на графита ще намалее. Легирането на чугун с мед може също да предотврати избелването в повърхностните слоеве и също така значително да увеличи твърдостта към средата. Това е доста забележимо при топене на цилиндрови облицовки, глави на чугунени блокове и други артикули.

Сложен легиран чугун

За успешно топене на чугун, който може да се използва за леене на цилиндрови обвивки, е необходимо да се използват не само различни феросплави, но и индукционна пещ. За извършване на леене на такива части се използват марките IChKhN4, ChN1KhMD и ChNMSh и няколко други типа. Тяхната отличителна черта е, че всички части се топят в тънкостенна или масивна форма.

Игластруктура и материал с висока якост

Малко разнообразие от сив чугун, който принадлежи към групата на износоустойчивите, е материал с игловидна структура. Степента на допинг в такъв материал е доста ниска. Съдържанието на силиций и въглерод в него също е доста ниско. В този случай количеството на вещества като мед, молибден, никел и някои други модификатори се увеличава в зависимост от необходимата дебелина на стената, както и в зависимост от използвания метод на леене.

Друг сорт е материал с висока якост. Това е малко разнообразие от сив чугун, който се отличава със съдържанието на нодуларен графит. За да се получи такава структура, е необходимо да се въведат магнезий, церий и бисмут в сплавта. Добавянето на тези три легиращи елемента превръща пластичния графит на леярския материал в сфероидален графит. Този тип се различава по това, че неговите механични качества са много по-високи от тези на другите видове чугун. Към днешна дата се произвеждат приблизително 10 различни степени на сплавта от тази категория. Такъв материал може да се използва перфектно в корабостроенето вместо ковък тип. И най-често срещаният вид ковко желязо е магнезият (с голямо количество магнезий в състава).