Презентация на тему чугуны. Классификация чугунов Ю.А.Дементьев Краевое государственное образовательное учреждение начального профессионального образования «Профессиональное училище

Белый чугун Белые чугуны характеризуются наличием углерода в виде цементита (Fe 3 C). Белый чугун отличается: высокой твердостью хрупкостью высокой износостойкостью Обычно белый чугун не подвергается механической обработке и используется для переделки в ковкий чугун.

Свойства серого чугуна Серый чугун обладает высокими литейными свойствами, хорошо обрабатывается резанием. Широко применяется в машиностроении. Для повышения механических свойств производится модифицирование серого чугуна путем добавления алюминия или кальция.

Антифрикционный чугун Антифрикционные чугуны получают на основе серых, высокопрочных и ковких чугунов. Чугуны АЧС легированы: хромом (0,2-0,4%), никелем (0,2-0,4 %), медью (0,3-2 %), алюминием (0,4-0,8 %). Чугуны АЧВ легированы: медью (0,7 %), магнием (0,03 %). Чугуны АЧК легированы: медью (1- 1,5%).

Жаропрочный чугун Путем введения легирующих элементов создаются чугуны со специальными физическими и химическими свойствами. Жаропрочный чугун предназначен для эксплуатации при температуре до 600° С. Легирован никелем, хромом, марганцем. Жаропрочный чугун применяется для изготовления деталей газовых турбин, насосов, двигателей внутреннего сгорания.

Маркировка жаропрочных чугунов Обозначение марки жаропрочного чугуна включает: букву Ч (обозначает «чугун»); буквы Н, X, Г (обозначают легирующие элементы никель, хром, марганец); букву Ш (обозначает, что графит имеет шаровидную форму); цифры за буквой (указывают процентное содержание легирующих элементов).

Жаростойкий чугун Жаростойкий чугун обладает способностью противостоять окислению при повышенных температурах. Легирован хромом, кремнием, алюминием. Жаростойкий чугун сохраняет свойства при температуре до ° С.

Маркировка жаростойких чугунов Обозначение марки жаростойкого чугуна включает: буквы ЖЧ (обозначают «жаростойкий чугун»); буквы X, С, Ю (обозначают легирующие элементы хром, кремний, алюминий); букву Ш (обозначает, что графит имеет шаровидную. форму); цифры (указывают процентное содержание легирующих элементов).

Маркировка коррозионно- стойких чугунов Обозначение включает: букву Ч (обозначает «чугун»); буквы X, Т, М, Д, Н (обозначают легирующие элементы хром, титан, молибден, медь, никель); букву Ш (обозначает, что графит имеет шаровидную форму); цифры (указывают процентное содержание легирующих элементов).

3.Белый чугун содержит углерод в виде: а)цементита; б)шаровидного графита; в)пластинчатого графита.

34

Чугун – это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода >2,14 % и примесями в десятых долях процентов. Кроме того, в чугуне содержатся примеси в десятых долях: кремний, марганец, сера, фосфор и др. С целью улучшения свойств в чугуны могут вводиться легирующие элементы, такие как хром, никель, медь и др.

Виды чугуна

Серый чугун Серый чугун это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn , P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет. Применяется серый чугун для изготовления слабонагруженных деталей, работающих в легких условиях. Например, корпуса редукторов, насосов, электродвигателей, различные крышки, отопительные батареи и т.п.

Белый чугун Белый чугун - это чугун, у которого углерод химически соединен с железом. Углерод в белом чугуне находится в виде цементита Fe3C - связанное состояние. Цементит придает излому чугуна блеск, а графит - серый цвет. Поэтому чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии, получил название белого чугуна. Сравнительно мягкий и поддающийся механической обработке. Мягкость придает свободный углерод.

Ковкий чугун Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна: феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так сильно как пластинчатый, и не является концентратором напряжений. В половинчатом чугуне часть углерода (более 0,8 %) содержится в виде цементита. Структурные составляющие такого чугуна - перлит, ледебурит и пластинчатый графит. Высокопрочный чугун, Половинчатый чугун

Чугун широко используется при производстве изделий различного назначения. Главные качества чугуна – дешевизна, хорошие литейные качества, прочность и твёрдость. Чугун используется там, где необходимо получить детали сложной формы и достаточной прочности. Например – станины станков, корпусные детали или художественные чугунные ограды. Всем хорошо известны художественные украшения набережных Санкт-Петербурга, выполненные из чугунного литья. Не менее красиво оформлены ажурные литые ворота Зимнего дворца, а также другие памятники. Область применения чугуна

В автомобильной промышленности из чугуна получают блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания (на современном производстве используют чугун с вермикулярным графитом), а также коленчатые валы дизельных двигателей. Чугун широко используется в сантехническом оборудовании – из чугуна делают ванные, раковины и кухонные мойки, а также отопительные радиаторы, трубы и фитинги. Например, ванные из чугуна очень ценятся знатоками за их надёжность, прочность и неприхотливость в эксплуатации. Такие ванные могут служить десятилетиями, сохраняя первоначальный вид без изменений

«Электрический ток в металлах» - Электрический ток в металлах. Высокотемпературная сверхпроводимость. Оглавление. Ученые надеются получить вещество в сверхпроводящем состоянии при комнатной температуре. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра. Опыт Толмена и Стюарта (ч1). Сверхпроводимость наблюдается не только у элементов, но и у многих химических соединений и сплавов.

«Свойства металла» - Физические свойства металлов. Бронза Латунь Мельхиор Дюралюминий. Самый тяжелый металл – осмий. Плотность металлов. Самый легкий металл – литий. История открытия металлов. Чугун Сталь. Пластичность Электропроводность Теплопроводность Металлический блеск. Презентация по химии по теме «Физические свойства металлов» для учащихся 9 классов.

«Общие свойства металлов» - Все стали имеют свою маркировку. Примеры расшифровки и обозначения сталей. Термин «дюралюминий». Применение легированных сталей. Алюминий. Характеристика. Титан. Самопроверка. Физические свойства. Использование железа и его сплавов. Режущие и измерительные инструменты. Свойства материалов и полуфабрикатов.

«Свойства металлов» - Периодическая система Д. И. Менделеева. При охлаждении образуются сплавы с нужными свойствами: легкоплавкие, жаростойкие, кислостойкие и т.д. Ca - восстановитель. Na - восстановитель. Получение сплавов основано на способности расплавленных Ме растворяться в друг друге. Физические свойства (продолжение).

«Физические свойства металлов» - Лабораторная работа «Физические свойства металлов». Проводят тепло, Модель строения атома. Физические свойства металлов: Кристаллическая решетка металла. Прочные, Не прозрачны, серебристо-серого цвета (исключение медь – красная и золото - жёлтое), Все металлы твердые, исключение Hg, Простые вещества - металлы.

«Электрическая проводимость металлов» - Полупроводниковые выпрямители весьма компактны и обладают высоким КПД. Энергетическая щель Еg = 2? ? область запрещенных энергетических состояний. В результате ток потечет по внешней цепи из р-области в n-область. Поглощенные областью p-n перехода фотоны будут генерировать электроны и дырки. Принципиальная схема контакта двух полупроводников с проводимостью р- и n-типа (а).

Блиц- опрос 1. Жидкотекучесть - способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полости литейной формы (+) 2. Кристаллизация – это переход металла из твёрдого состояния в жидкое состояние(-) 3. Ползучесть - способность материала медленно и непрерывно пластически деформироваться….(+) 4. Ковкость - способность металлов и сплавов подвергаться различным методам механической обработки и режущим инструментом.(-) 5. Усадка - способность металлов и сплавов после застывания сокращаться в размерах.(+)

Классификация и свойства чугуна. в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, - на серый, белый и половинчатый (или отбелённый); в зависимости от формы включений графита - на чугун с пластинчатым, шаровидным (высокопрочный чугун), вермикулярным и хлопьевидным (ковкий чугун) графитом; в зависимости от назначения - на конструкционный и чугун со специальными свойствами; по химическому составу - на легированные и нелегированные.

Классификация чугунов: 1. По структуре: 1) Первичный чугун – белый или передельный (с = 3,7 %– 4,5%) Fe3C – цементит для получения стали. 2)Серый или литейный чугун. марка: СЧ – 15 Маркировка серых чугунов: Буквы СЧ – (обозначают серый чугун) Цифры – предел прочности на растяжение, кгс/мм2; Пример СЧ – 18 – Серый чугун, 18 - – предел прочности при растяжении, 18 кгс/мм2;

3) Ковкий чугун КЧ – 40 – 10, КЧ 40-20 Маркировка ковких чугунов: Буквы КЧ – (обозначают ковкий чугун) Цифры –(1 - число -предел прочности при растяжении, кгс/мм2 , 2 –относительное удлинение, %) Пример КЧ – 35 – 10 - Ковкий чугун, 35 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм2 , 10 - относительное удлинение,10 %)

4)Высокопрочный чугун ВЧ- 35 Маркировка высокопрочных чугунов: Буквы ВЧ – (обозначают высокопрочный чугун) Цифры –(1 - число предел прочности при растяжении, кгс/мм2 , 2 –относительное удлинение, %) Пример ВЧ – 42 – 12 - Ковкий чугун, 42 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм2 , 12 - относительное удлинение,10 %)

5) Антифрикционный чугун – получают на основе серых, высокопрочных и ковких чугунов. Маркировка антифрикционного чугуна: Буквы АЧ– (обозначают антифрикционный чугун) Цифры – номер марки по ГОСТу Пример АЧС – 2, антифрикционный серый чугун, 2 – номер марки по ГОСТу.

Форма ответа: сочетание цифры вопроса и буквы ответа. Варианты ответов: а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита? Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением? Как называется чугун с шаровидными включениями? Какой чугун переделывается в сталь? Как называется чугун, получаемый в результате отжига? Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита? Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования? Как называется чугун с графитом в виде хлопьев? Какой чугун обладает высокими литейными свойствами? Какой чугун имеет высокую пластичность?

Разработчик:: Кремис Е.П.

Цель: изучить чугуны Задачи:

-изучить:
влияние постоянных примесей на структуру и свойства
чугуна;
классификацию чугунов;
свойства и применение чугунов
маркировку чугунов по ГОСТу;
-научиться:
выбирать тип чугуна для изготовления деталей машин;
расшифровывать марки чугунов.

Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода от 2,14 до 6,67 % называют чугунами.

Ориентировочное влияние элементов на структуру чугуна
Влияние
Элементы
Содержание в %
Относительное графитизирующее
действие
на основную
металлическую
массу
Уменьшение
содержания
перлита
на графит
при
затвердевании
в твердом
состоянии
Увеличение
количества и
укрупнение
+ 1,0
+ 1,0
Кремний
До 3,0
Углерод
Марганец
Более 1,7
» 0,8
То же
Размельчение
перлита
То же
Слабое
размельчение
+ 1,0
От +0,2 до + 0,5
» 1,0
Образование
сернистого
марганца
То же, но уменьшение количества
- 0,2
» -0,2 » 0,5
Фосфор
До 1,0
Образование
фосфидов
Влияет слабо
+ 0,1
» + 0,1 » -0,2
Сера
» 0,2
Образование
сульфидов
Уменьшение
количества
- 2,0
»-2»-4
Никель
» 1,5
Размельчение
перлита
+ 0,4
» + 0,4 » - 0,2
Хром
» 1,0
То же
- 1,2
» - 1,2 » - 3,0
Увеличение
количества и
слабое
размельчение
Уменьшение
количества и
слабое
размельчение
Примечания: 1. Знак «+» обозначает положительное, а знак «-» - отрицательное влияние.

Процесс графитизации.

Процесс графитизации
.
Графит – это полиморфная модификация углерода.
Способы образования графита в чугуне
- из жидкой фазы;
- при разложении ранее образовавшегося цементита.
Графитизацию из жидкой фазы, а также от распада
цементита первичного и цементита, входящего в состав
эвтектики, называют первичной стадией графитизации.
Выделение вторичного графита из аустенита называют
промежуточной стадией графитизации.
Образование эвтектоидного графита, а также графита,
образовавшегося в результате цементита, входящего в состав
перлита, называют вторичной стадией графитизации.

Формы графита: пластинчатый; шаровидный; хлопьевидный; вермикулярный.

Классификация чугунов

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
белый чугун – углерод в связанном состоянии в виде цементита, в
изломе имеет белый цвет и металлический блеск
серый чугун – весь углерод или большая часть находится в
свободном состоянии в виде графита
половинчатый – часть углерода находится в свободном
состоянии в форме графита
высокопрочный
шаровидную форму
ковкий чугун
форму
чугун
графитные
включения
имеют
- графитные включения имеют хлопьевидную

В зависимости от формы графита и
условий его образования различают
следующие группы чугунов
серый – с пластинчатым графитом
высокопрочный – с шаровидным
графитом
ковкий – с хлопьевидным графитом

Схемы микроструктур чугуна в зависимости от металлической основы и формы графитовых включений

Серый чугун
Свойства
Механические свойства серого чугуна зависят от
количества и размера графитных включений. По
сравнению с металлической основой графит имеет
низкую прочность. Поэтому графитные включения
можно считать нарушениями сплошности,
ослабляющими металлическую основу. Так как
пластинчатые включения наиболее сильно ослабляют
металлическую основу, серый чугун имеет наиболее
низкие характеристики, как прочности, так и
пластичности среди всех машиностроительных
чугунов. Уменьшение размера графитных включений
улучшает механические свойства.

Применение

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.

Высокопрочный чугун
Свойства
Эти чугуны обладают высокой жидкотекучестью,
линейная усадка – около 1%. Литейные напряжения в
отливках несколько выше, чем для серого чугуна. Изза высокого модуля упругости достаточно высокая
обрабатываемость резанием. Обладают
удовлетворительной свариваемостью.

Применение

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.

Ковкий чугун
Свойства
Ферритные ковкие чугуны (КЧ 33-8, КЧ 37-12) имеют
более высокую пластичность, а перлитные
(КЧ 50-4, КЧ 60-3) более высокую прочность

Применение

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 изготавливают вилки
карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера,
тормозные колодки.

Отбеленные и другие чугуны Отбеленные – отливки, поверхность которых состоит из белого чугуна, а внутри серый или высокопрочный чугун.

Состав
2,8…3,6 % углерода, и пониженное содержание кремния
–0,5…0,8 %.
Свойства
Имеют высокую поверхностную твердость (950…1000
НВ) и очень высокую износостойкость.

Применение Используются для изготовления прокатных валов, вагонных колес с отбеленным ободом, шаров для шаровых мельниц. Для изготовления

деталей, работающих в условиях
абразивного износа, используются белые чугуны,
легированные хромом, хромом и марганцем, хромом и
никелем. Отливки из такого чугуна отличаются высокой
твердостью и износостойкостью.
Для деталей, работающих в условиях износа при высоких
температурах, используют высокохромистые и
хромоникелевые чугуны. Жаростойкость достигается
легированием чугунов кремнием (5…6 %) и алюминием (1…2
%). Коррозионная стойкость увеличивается легированием
хромом, никелем, кремнием.
Для чугунов можно применять термическую обработку.

Маркировка чугунов

КЧ30-6
СЧ15

Серый чугун маркируется буквами СЧ с добавлением цифры, которая указывает предел прочности чугуна при растяжении. Например: СЧ15 СЧ –серый

Серый чугун маркируется буквами СЧ с
добавлением цифры, которая указывает
предел прочности чугуна при
растяжении.
Например: СЧ15
СЧ –серый чугун;
15 - предел прочности на растяжение
σв=150Мпа.

Ковкий чугун маркируется буквами КЧ и цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности на растяжение, а вторые относительное удлинени

Ковкий чугун маркируется буквами КЧ и
цифрами. Первые две цифры указывают
предел прочности на растяжение, а
вторые относительное удлинение при
растяжении.
Например: КЧ30-6
КЧ – ковкий чугун;
30 - предел прочности на растяжение
σв=300Мпа;
6 - относительное удлинение при
растяжении δ=6%.

Высокопрочный чугун маркируется буквами ВЧ и цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности на растяжение, а вторые относительное у

Высокопрочный чугун маркируется
буквами ВЧ и цифрами. Первые две
цифры указывают предел прочности на
растяжение, а вторые относительное
удлинение при растяжении.
Например: ВЧ35-22
ВЧ – высокопрочный чугун;
35 - предел прочности на растяжение
σв=350Мпа;
22 - относительное удлинение при
растяжении δ=22%.

Марки серого чугуна для отливок, применяемых в основных отраслях машиностроения

Отрасль
машиностроения
Назначение отливок
Марка чугуна (по ГОСТ 1412 – 70)
Автостроение
Коробки скоростей, всасывающие и выхлопные трубы, маховики
Блоки цилиндров
СЧ 15-32
СЧ 18-36 СЧ 24-44
Головки цилиндров
СЧ 21-40; СЧ 28-48
Гильзы цилиндров
СЧ 21-40
Станины прессов, гидроцилиндры
СЧ 32-52
Станины станков, разметочные плиты,
гидроцилиндры, клапаны
СЧ 21-40
Основания станков, салазки, столы
СЧ 18-36
Корыта, краники, основания, плиты
СЧ 00
Мелкие и средние неответственные отливки
СЧ 15-32
Выхлопные трубы, маховики,
фундаментные рамы, картеры, крышки
рабочих цилиндров, блоки и другие
ответственные отливки
СЧ 21-40
Тракторостроение
Станкостроение
Дизелестроение

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие сплавы относятся к чугунам?
2. На какие группы подразделяют чугуны?
2. Какую форму может иметь графит?
3. Какое свойство придает графит чугунам?
4. Какими свойствами обладает серый чугун?
5. Какие чугуны называются отбеленными?
6. Почему белый чугун имеет ограниченное использование?
7. Как маркируются чугуны?

Домашнее задание

, с.80-87
Создать презентацию.
Темы презентаций:
Модифицированные чугуны.
Антифрикционные чугуны.
Влияние углерода на свойства чугунов.

Список литературы

1 Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы.
– М.: Машиностроение, 1987
2 Справочник машиностроителя. В 6-ти т. Т. 6/ Под редЭ.А.Сателя. – 3-е
изд., исправ. и доп. – М.: Машиностроение, 1964. 540 с. ил.
3 http://mashinostroenie.3dn.ru/publ/materialovedenie/chuguny/25-1-0-27
4 http://do.gendocs.ru/docs/index-208591.html?page=4#5480651