САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«МАЛООХТИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
ПО ПРЕДМЕТУ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ЧУГУНЫ
Преподаватель спецдисциплин: Н.Н. Годова
Санкт-Петербург
2013
Настоящее пособие предназначено для профессионально – технических заведений, подготавливающих квалифицированных рабочих по профессиям, связанных с ремонтом и обслуживанием машин и механизмов и обработкой различных материалов. Пособие содержит общие и частные цели, информацию об изучаемой теме, задания на проверку достижения цели, контрольные вопросы.
Содержание
1.Введение………………………..…………………….....................3
2.Чугуны
2.1. получение чугуна……………………………….. .......................4-6
2.2 методы получения отливок………………………....................6-9
2.3. классификация чугунов……………….....................................9-11
2.4. влияние «С» и вредных примесей на свойства чугуна…12-14
2.5.свойства чугунов. Применение…………………....................14-16
2.6.марки чугунов……………………………………......................17-20
3. Контрольные вопросы и контрольные задания……..............20-21
4. Литература ……………………………………… ….........................22
5. Приложения………………………………………….....................22-24
ВВЕДЕНИЕ
Пособие выполнено в виде модуля
Структура пособия в целом соответствует структуре учебника. Каждая подтема (учебный элемент) пособия состоит из:
- краткого содержания;
- практических упражнений, включающих цели конкретного упражнения
Общие цели
После изучения модуля обучающиеся смогут:
- раскрыть основные понятия, связанные с чугунами
- классифицировать чугуны
- указать свойства чугунов и их применение
- расшифровать марки чугунов
Частные цели
После изучения учебных элементов обучающиеся смогут:
- раскрыть понятие чугун
- назвать исходные материалы для получения чугуна
- указать назначение флюса, шлака, кокса
- описать три стадии получения чугуна
- указать цель обогащения руды
- раскрыть понятия: отливка, литниковая система, лигатура, металлическая шихта
- назвать способы получения отливок
- сопоставить процессы, проводимые для улучшения свойств литейных сплавов
- классифицировать чугуны в зависимости от состояния углерода и химического состава, назначения
- назвать примеси
- определить зависимость свойств чугунов от влияния углерода и постоянных примесей
- назвать свойства чугунов
- указать применение чугунов в зависимости от их свойств
- расшифровать марки чугунов
Учебные элементы, входящие в состав модуля:
УЭ 03-01- Получение чугуна.
УЭ 03-02- Методы получения отливок
УЭ 03-03- Классификация чугунов
УЭ 03-04- Влияние углерода и постоянных примесей на свойства чугуна
УЭ 03-05- Свойства чугунов.
УЭ 03-06- Марки чугунов
Рекомендуемая последовательность изучения учебных элементов:
03-01 → ( 03-02 ↔ 03-03 ↔ 03-04 ) → ( 03-05 ↔ 03-06 )
Имеется контрольная карта преподавателя
УЭ 03 – 01 ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА
Цели:
Изучив данный учебный элемент, вы сможете
- раскрыть понятие чугун
- назвать исходные материалы для получения чугуна
- указать назначение флюса, шлака, кокса, ферросплавов
- описать три стадии получения чугуна
- указать цель обогащения руды
- назвать печь, в которой выплавляют чугун
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭ 03 – 01 ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА.
Чугун получают из железной руды с помощью топлива и флюсов. Железная руда в основном состоит из оксидов железа и пустой породы (песок, глина, минеральные примеси). Для частичного удаления из руды вредных примесей (серы и фосфора) и получения легкоплавких шлаков применяется флюс –известняк СаСО. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха при плавке. В качестве топлива применяется кокс, который получают из
высококачественного угля (антрацита) нагревом без доступа воздуха до 1000... 1100°С, а также природный газ.
Чугун выплавляют в доменных печах. Процесс получения чугуна состоит из трех стадий:
1. восстановление железа из окислов
2. науглероживание ( насыщение железа углеродом)
3. шлакообразование
Восстановление железа из руды идет по схеме:Fe2O3- Fe3O4– FeO-Fe.
(Часть окислов железа восстанавливается твердым углеродом кокса.)
Полученное железо соединяется с углеродом кокса или вступает с ним в химическое соединение ( 3Fe+С =Fe3C). Получается сплав железа с углеродом - чугун. В процессе плавки в чугун попадают из руды кремний, марганец и фосфор, из кокса – сера. Таким образом чугун – это сплав железа ( до 92%) с углеродом ( от 2,14 до 5 %) и примесями кремния, марганца, серы и фосфора. Кроме чугуна в процессе доменной плавки получают шлак, ферросплавы и доменные газы. Шлак используется в строительстве, ферросплавы – при производстве стали и для
раскисления, а доменные газы после очистки – как топливо.
УЭ 03 – 01 ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА
Проверка достижения целей
1. Выберите правильный ответ:
Чугун – это:
а) сплав железа с углеродом ( менее 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы, фосфора.
б) сплав железа с углеродом ( до 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы.
в) сплав железа с углеродом ( более 2,14% ) и примесями кремния, марганца, серы и фосфора.
г) сплав железа с углеродом ( от 2,14% ) и примесями марганца, серы и фосфора.
2. Выберите правильный ответ (+)
Для выплавки чугуна необходимо:
Шлак |
|
Железная руда |
|
Флюсы |
|
Модификаторы |
|
Топливо |
|
3. Сопоставьте понятие и его назначение
понятие |
назначение |
|||
1 |
Шлак |
А |
Раскисление стали |
|
2 |
флюс |
Б |
Защита металла от печных газов |
|
3 |
Кокс |
В |
Удаление вредных примесей из руды |
|
4 |
Ферросплавы |
Г |
Топливо |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
4. Выбрать и расположить по порядку стадии получения чугуна
( есть лишние ответы )
А |
Шлакообразование |
Б |
Формование |
В |
Восстановление железа из окислов |
Г |
Науглероживание железа |
Д |
Спекание железа |
Е |
Легирование железа |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
5. Дополните:
Цель обогащения руды – повышение концентрации … и удаление … .
6. Выберите правильный ответ ( + )
Чугун выплавляют в:
Конвертерах |
|
Газовых печах |
|
Доменных печах |
|
Томасовских печах |
|
УЭ 03 – 02 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
Цели:
Изучив данный учебный элемент, вы сможете:
- раскрыть понятия: отливка, литниковая система, лигатура, металлическая шихта
- назвать методы получения отливок
- сопоставить процессы, проводимые для улучшения свойств литейных сплавов
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭ 03 – 02 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
Отливкой называют литую деталь или заготовку, полученную заливкой расплавленного металла в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию детали или заготовки. Литейную форму заливают жидким металлом через систему каналов,называемую литниковой системой.
Способы литья отливок можно разделить на две группы. К первой относят способы получения отливок в разовых формах, заполняемых расплавом однократно, после чего их разрушают для извлечения отливки (литье в песчаные сухие или сырые формы, литье в оболочковые формы). Ко второй группе относят способы получения отливок в многократных металлических формах, заполняемых расплавом от нескольких сотен до десятков тысяч раз (центробежное литье, литье в кокиль, под давлением). Каждый из перечисленных способов изготовления отливок имеет свое назначение и область применения.
При выплавке литейных сплавов в плавильные печи загружают металлическую шихту, ферросплавы, лигатуры и флюсы. Металлическая шихта – слитки технически чистых металлов, лом, отходы производства. Лигатура – вспомогательный сплав, вводимый в расплавленный металл с целью восполнения угарающих в процессе плавки химических элементов. Например, для выплавки чугуна и стали лигатурой служат ферросплавы (ферромарганец, ферросилиций и др.), которые одновременно раскисляют металл. Флюсы служат для образования шлака с требуемыми физико- химическими свойствами (для плавки чугуна и стали флюсом служит известняк). Шлак предохраняет в процессе плавки металл от окисления, служит для удаления неметаллических включений, попадающих в металл вместе с шихтой и образующихся в процессе плавки.
Для улучшения свойств литейных сплавов в процессе плавки, после плавки, в литейном раздаточном ковше, или непосредственно в литейной форме производят модифицирование, легирование и рафинирование.
Модифицирование – введение в жидкий сплав после его плавки специальных добавок – модификаторов, которые служат дополнительными центрами кристаллизации, обеспечивая более мелкозернистое строение сплава и более высокие его механические свойства. Для чугунов и стали модификаторами являются силикокальций, ферросилиций и др.
Легирование – введение в жидкий сплав различных добавок химических элементов для придания сплаву требуемых свойств (жаропрочности, зносостойкости, коррозионной стойкости т.п.). Рафинирование – очистка сплавов от ненужных и вредных примесей. Удаление вредных примесей (серы и фосфора) из чугуна и стали выполняют рафинированием их марганцем и известняком.
УЭ 03 -02 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
Проверка достижения целей:
1. Сопоставьте понятие и определение
понятие |
определение |
||
1 |
Лигатура |
А |
Литая деталь или заготовка, полученная заливкой расплава в литейную форму |
2 |
Металлическая шихта |
Б |
Система каналов, через которые заливают жидкий металл |
3 |
Литниковая система |
В |
Вспомогательный сплав, вводимый в расплав с целью восполнения угорающих химических элементов |
4 |
Отливка |
Г |
Отходы производства |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
2. Дополните схему
Методы получения отливок
… многократные формы
литье в оболоч … литье в …
ковые формы кокиль
3. Сопоставьте названия процессов и их назначение
название процесса |
назначение |
||
1 |
Легирование |
А |
Обеспечение высоких механических свойств сплава |
2 |
Рафинирование |
Б |
Для придания сплаву особых свойств |
3 |
Модифицирование |
В |
Очистка сплавов от ненужных и вредных примесей |
1 |
3 |
3 |
|
|
|
УЭ 03 – 03 КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ
Цели:
Изучив данный учебный элемент, вы сможете:
- классифицировать чугуны в зависимости от состояния углерода и химического состава, назначения
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭ 03 – 03 КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ
Классификация чугунов осуществляется по следующим признакам:
- по назначению – передельные, ферросплавы, литейные
- по состоянию углерода – свободный и связанный
- по химическому составу – нелегированные ( общего назначения) и легированные (специльного назначения)
По назначению : Передельный (белый) чугун предназначен для переработки на сталь в плавильных агрегатах, называемых конверторами, а также мартеновских и электрических печах.
Ферросплавы выплавляют с высоким процентом кремния или марганца, применяют в качестве специальных добавок (раскислителей) при выплавлении стали. Литейный чугун предназначается главным образом для производства литых заготовок (литья). Он поступает в литейные цеха в виде небольших слитков (чушек) весом до 25кг. Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и связанном состоянии ( в виде химического соединения – цементита Fe C), но также в свободном состоянии – в виде графита. В зависимости от состояния углерода различают:
- белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe C;
- серый чугун, в котором весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии – в виде графита ;
- ковкий чугун, который получают из белого путем отжига, углерод находится в виде графита;
- высокопрочный чугун, который получают из серого путем модифицирования, углерод – в виде графита
В зависимости от химического состава различают:
1. нелегированные чугуны
- белый чугун
- серый чугун ( СЧ)
- ковкий чугун (КЧ)
- высокопрочный чугун (ВЧ)
2. легированные чугуны (Ч)- чугуны со специальными свойствами
- жаростойкий чугун
- жаропрочный
- износостойкий
- антифрикционный
УЭ 03 – 03 КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ
Проверка достижения целей
1. Дополните схему классификации чугунов в зависимости от
состояния углерода
Чугуны
… Белый чугун
Высокопрочный …
2. Сопоставьте виды чугунов с их характерными признаками
виды чугунов |
признаки |
||
1 |
Высокопрочный |
А |
Весь углерод в свободном состоянии |
2 |
Белый |
Б |
Получаемый из белого путем отжига |
3 |
Ковкий |
В |
Весь углерод в виде цементита |
4 |
Серый |
Г |
Получаемый модифицированием |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
3. Сопоставьте классификацию чугуна по химическому составу и названия чугунов:
классификация чугуна по химическому составу |
|
легированный |
нелегированный |
|
|
|
|
|
|
|
|
1. белый
2. жаростойкий
3. серый
4. износостойкий
5. высокопрочны
6. ковкий
7. жаропрочный
8. антифрикционный
4. Соотнесите данные виды чугунов и их назначение
виды чугунов |
назначение |
||
1 |
передельный |
А |
Производство чугунного литья |
2 |
ферросплавы |
Б |
Переплавка в сталь |
3 |
литейный |
В |
Раскисление стали |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
УЭ 03 – 04 ВЛИЯНИЕ «С» И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА
Изучив данный учебный элемент, вы сможете:
- назвать постоянные примеси чугуна
- определить зависимость свойств чугунов от влияния углерода и постоянных примесей
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭОЗ-04 ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА.
Входящие в состав чугуна элементы определяют его структуру и свойства.
Углерод — важнейшая составляющая чугуна. Если углерод находится в сплаве в свободном состоянии в виде графита, то чугун становится мягким и хорошо обрабатывается резанием. Если углерод находится в виде цементита (в химически связанном с железом состоянии — Ре2С), то чугун имеет высокую твердость и плохо обрабатывается. В машиностроительных чугунах углерод присутствует в виде графита. Так как графит обладает очень низкими механическими свойствами, поэтому чем больше его в чугуне, тем хуже свойства чугуна. Но он способствует повышению обрабатываемости чугунов резанием, придает им антифрикционные свойства при трении и гасит влияние вибраций и ударов. Прочные чугуны содержат 2,8-3 % С.
Кремний является важнейшей после углерода примесью в чугуне, способствует выделению углерода в виде графита. Улучшает литейные свойства чугуна (жидкотекучесть, усадка) и делает чугун более мягким.
Марганец препятствует графитообразованию, так как связывает углерод в виде цементита. При содержании до 1 % марганец очень полезен, так как повышает прочность чугуна и способствует удалению серы из сплава, образуя сернистый марганец (МпS), который, всплывая, уходит в шлак. Этим частично нейтрализует вредное действие серы.
Сера в чугуне является вредной примесью, так как вызывает явление красноломкости (в отливках в горячем состоянии образуются трещины). Кроме того, присутствие серы ухудшает жидкотекучесть чугуна, вследствие чего он плохо заполняет литейные формы.
Фосфор повышает жидкотекучесть чугуна, но понижает механические свойства чугуна,ухудшает обрабатываемость и вызывает хладноломкость, т. е. склонность к образованию трещин в отливках в холодном состоянии.
Государственные стандарты строго регламентируют массовую долю полезных и вредных примесей в чугунах. Как правило, содержание этих элементов ограничивается следующими верхними пределами, %:
Марганец 0,3 – 1,5
Кремний 0,3 – 5,0
Фосфор 0,20 – 0,65
Сера 0,08 – 0,12
УЭ 03 -04 ВЛИЯНИЕ «С» И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЧУГУНА
Проверка достижения целей:
1. Допишите
Примеси чугуна
…….. …..… сера ……..
2. Установите соответствие между углеродом, названиями примесей и их влиянием на чугун
углерод и примеси |
влияние на чугун |
|||
1 |
Кремний |
А |
При содержании 2,8-3% - повышение прочности чугуна |
|
2 |
Сера |
Б |
До 1 % полезен, т. к. повышает прочность чугуна, способствует удалению серы |
|
3 |
Марганец |
В |
Вызывает явление хладноломкости |
|
4 |
Фосфор |
Г |
Улучшает литейные свойства чугуна, обрабатываемость резанием |
|
5 |
Углерод |
Д |
Вызывает явление красноломкости |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
3. Определите влияние элементов на обрабатываемость чугуна
( найдите соответствие)
Углерод в виде графита |
А |
Марганец |
Б |
Кремний |
В |
Углерод в виде цементита |
Г |
1 |
Чугун хорошо обрабатывается |
2 |
Чугун плохо обрабатывается |
1 |
2 |
|
|
|
|
УЭ 03 – 05 СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.
Изучив данный учебный элемент, вы сможете:
- назвать свойства чугунов
- указать применение чугунов в зависимости от их свойств
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭОЗ-05 СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.
Белые чугуныочень твердые и хрупкие, плохо обрабатываются режущим инструментом, идут на переплавку в сталь.Часть белого чугуна идет на получение ковкого чугуна. Серые чугуныэто литейный чугун.Он хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу. Высокая демпфирующая способность и износостойкость обусловили применение чугуна для изготовления станин различного оборудования, коленчатых и распределительных валов тракторных и автомобильных двигателей и др.
Ковкий чугун - условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Из-за своей высокой для чугунов пластичности он получил название ковкий. Из ковкого
чугуна изготавливают детали способные воспринимать повторно-переменные и ударные нагрузки и работающие в условиях повышенного износа, такие, как картер заднего моста, тормозные колодки, ступицы, пальцы режущих аппаратов сельскохозяйственных машин, шестерни, крючковые цепи и др.
Высокопрочный чугун получают из серого путем модифицирования его магнием.Этот чугун обладает повышенной прочностью, твердостью по сравнению с обычными серыми чугунами.
Используется для изготовления деталей машин, работающих в тяжелых условиях, вместо поковок или отливок из стали. (лопатки направляющего аппарата), тракторов, автомобилей (коленчатые валы, поршни) и др.
Легированные чугуны получают путем добавок в расплавленный жидкий чугун различных легирующих элементов. Легированные чугуны обладают высокими механическими свойствами, высокими эксплуатационными свойствами, имеют высокие литейные свойства, хорошую обрабатываемость различными способами механической обработки
Жаростойкий легированный чугун ( ЧЮ ). Жаростойкие чугуны способны противостоять коррозионному разрушению под действием воздуха или других газовых сред при высоких температурах. Применяют для изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования, компрессоров. Жаропрочный легированный чугун ( ЧН ). Жаропрочные чугуны способны выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций при
высоких температурах,применяются для изготовления деталей дизелей, компрессоров и др.
Износостойкий легированный чугун ( ЧХ ). Эти чугуны применяют для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах.
Антифрикционные легированные чугуны ( АЧ ).Отливки из антифрикционного чугуна предназначены для работы в паре в узлах трения со смазкой ( подшипники скольжения ). Антифрикционные чугуны представляют собой
железоуглеродистый сплав с твердой металлической основой и мягкими графитовыми включениями, которые создают пористость. Благодаря пористости вкладыша в подшипниках длительное время удерживается смазка.
УЭ 03 – 05 СВОЙСТВА ЧУГУНОВ. ПРИМЕНЕНИЕ.
Проверка достижения целей:
1. Установите соответствие между видами чугунов и их свойствами
виды чугунов |
свойства чугунов |
||
1 |
Серый |
А |
Низкий коэффициент трения, способность удерживать смазку |
2 |
Жаростойкий |
Б |
Высокая устойчивость к абразивному износу и истиранию при высоких температурах |
3 |
Белый |
В |
Способность выдерживать большие механические нагрузки при высоких температурах |
4 |
Антифрикционный |
Г |
Высокая коррозионная стойкость при высоких температурах |
5 |
Высокопрочный |
Д |
Высокая пластичность |
6 |
Ковкий |
Е |
Высокие механические свойства |
7 |
Жаропрочный |
Ж |
Высокая демпфирующая способность |
8 |
Износостойкий |
З |
Очень твердый, хрупкий |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Сопоставьте виды чугунов и их применение
виды чугунов |
применение |
|
||
1 |
Высокопрочный |
А |
Детали дизелей |
|
2 |
Серый |
Б |
Аппаратура, устойчивая к воздействию концентрированной азотной и фосфорной кислот |
|
3 |
Ковкий |
В |
Получение стали |
|
4 |
Антифрикционный |
Г |
Детали машин, работающих в тяжелых условиях ( Коленчатые валы) |
|
5 |
Жаростойкий |
Д |
Подшипники скольжения |
|
6 |
Белый |
Е |
Износостойкие детали гидромашин |
|
7 |
Жаропрочный |
Ж |
Детали, способные воспринимать повторно переменные нагрузки (Тормозные колодки) |
|
8 |
Износостойкий |
З |
Станины станков |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
УЭ 03- 06 МАРКИ ЧУГУНОВ
Изучив данный учебный элемент, вы сможете
- расшифровать марки различных видов чугунов
- определить марку чугуна по результатам механического испытания
Оборудование, материалы и вспомогательные средства
Наименование |
Количество |
презентация |
|
|
|
УЭОЗ-06 МАРКИ ЧУГУНОВ.
Серый чугун
Согласно ГОСТ 1412-70 установлены следующие марки серого чугуна: СЧ00, СЧ120-280, СЧ150-320, СЧ180-360, СЧ210-400, СЧ240-400, СЧ280-480, СЧ320-560, СЧ400-600, СЧ440-640, где буквы СЧ означают серый чугун, первое число показывает предел прочности ( в МПа ) при испытании на разрыв, а второе- предел прочности при испытании на изгиб ( в МПа ) .Чугун марки СЧ00 не испытывается.
Пример расшифровки марки серого чугуна:
СЧ 360-560
СЧ- серый чугун
360- предел прочности на разрыв, 360 МПа
560- предел прочности на изгиб, 560 МПа
Согласно ГОСТ 1412-85 выпускают следующие марки серого чугуна: СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45, где буквы СЧ означают серый чугун, а цифры- предел прочности на растяжение( на разрыв) в кгс/ мм.
Пример расшифровки марки серого чугуна:
СЧ35
СЧ- серый чугун
35- предел прочности на растяжение 35 кгс/мм ( 350 МПа ) 1кгс/мм =10 МПа
Ковкий чугун
Согласно ГОСТ 1412-70 установлены марки ковкого чугуна: КЧ330-8, КЧ370-12 и т.д., Где буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число показывает предел прочности на разрыв в МПа , второе число, стоящее после тире- относительное удлинение в %, характеризующее пластичность.
Согласно ГОСТ1215-79 выпускают следующие марки ковкого чугуна: КЧ30-6, КЧ35-10, КЧ70-2 и т. д. ( предел прочности на разрыв в кгс/мм, относительное удлинение в %)
Пример расшифровки марки ковкого чугуна:
КЧ60-3
КЧ- ковкий чугун
60- предел прочности при растяжении, 60 кгс/мм ( 600 МПа)
3- относительное удлинение, 3%
УЭ 03- 06
Высокопрочный чугун
Согласно ГОСТ 1412-70 установлены марки высокопрочного чугуна: ВЧ450-5, ВЧ600-2, ВЧ1200-4 и т. д., где буквы ВЧ означают высокопрочный чугун, первое число показывает предел прочности на разрыв в МПа, второе число, стоящее после тире – относительное удлинение в %, характеризующее пластичность.
Согласно ГОСТ 7293-85 выпускают следующие марки высокопрочного чугуна: ВЧ 38. ВЧ40 и т.д. ( цифры означают предел прочности при растяжении в кгс/мм )
Пример расшифровки марки чугуна:
ВЧ450-5
ВЧ- высокопрочный чугун
450- предел прочности при растяжении, 450 МПа
5- относительное удлинение, 5 %
Легированные чугуны
Жаропрочные, жаростойкие, износостойкие чугуны.
По ГОСТ 7769-75 различают следующие марки легированного жаростойкого чугуна:ЖЧХ , ЖЧХ16, ЖЧХ 20 и т.д. В обозначении марок чугуна буквы ЖЧ означают жаростойкий чугун, остальные буквы – легирующие элементы: Х- хром, С- кремний, Ю- алюминий, Г- кремний, М- молибден, Д- медь, Т- титан, П- фосфор. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемента в целых еденицах. Отсутствие цифры означает, что содержание элемента до 1 %.
П Пример расшифровки марки чугуна:
ЖЧХ30
ЖЧ- жаростойкий чугун , легированный
Х30- хром 30%
По ГОСТ 7769-82 различают следующие виды легированных чугунов: жаропрочный, жаростойкий, износостойкий. В маркировке легированных чугунов приняты следующие обозначения: Буквы ЧН- чугун жаропрочный, ЧЮ- чугун жаростойкий, ЧХ- чугун износостойкий. Буквы, стоящие после буквыЧ указывают на наличие легирующих элементов, а число за ними- соответствующее содержание этих элементов в процентах. Буква Ш в конце обозначения марки указывает на то, что чугун с шаровидным графитом.
Пример расшифровки марки чугуна:
ЧН19Х3Ш
ЧН- жаропрочный чугун, легированный
Н19- никель 19%
Х3- хром 3%
Ш- шаровидный графит
УЭ 03 -06
Легированные
Антифрикционные чугуны
По ГОСТ 1585-85 выпускаются следующие марки антифрикционных чугунов: АЧС-6, АЧВ-1, АЧК-2 и т.д. В обозначении марок приняты следующие сокращения: АЧ- антифрикционный чугун, С –серый чугун, В- высокопрочный чугун, К- ковкий чугун. Цифры в маркировке чугунов означают условный номер, который соответствует степени легирования.
Пример расшифровки марки антифрикционного чугуна:
АЧК-1
АЧ- антифрикционный чугун
К- ковкий
1- условный номер
УЭ 03 – 06 МАРКИ ЧУГУНОВ
Проверка достижения цели:
1. Закончите расшифровку:
КЧ 38-8
КЧ - …
38 - …
8 - …
СЧ 300 -20
СЧ - …
300 - …
20 - …
АЧВ – 2
АЧВ - …
2 - …
ЧХ28
ЧХ - …
Х28 - …
2. Определите предел прочности при растяжении в данной марке чугуна и пользуясь справочником переведите его в МПа : ВЧ 45- 5
3. Расшифровать следующие марки чугунов:
ЧХ32 ЧН11Г7Ш АЧК-3 ВЧ 100-4
4. Определите марку чугуна, если при испытании определили, что предел прочности чугуна при изгибе равен 64 кгс/мм, а предел прочности при растяжении - 44 кгс/мм.
Контрольные вопросы и задания
1. Что называется чугуном?
2. Дайте классификацию чугуна.
3. Перечислите основные виды чугунов.
4. Чем обусловлено различие свойств серого и белого чугунов?
5. Как называется металлургический агрегат, в котором выплавляют чугун?
6. Какое влияние оказывает углерод и постоянные примеси на свойства чугуна?
7. Каковы особенности получения ковкого чугуна и высокопрочного?
8. Где применяются основные виды чугунов?
9. Что такое легированный чугун? Назовите его марки и применение.
10. Каким образом подразделяются легированные чугуны по своему назначению?
11. Укажите назначение и некоторые марки антифрикционных чугунов.
12. Определите марку чугуна по его механическим свойствам:
Высокопрочный чугун, предел прочности при растяжении – 380 Мпа, относительное удлинение – 17 %.
1. Заполните таблицу, пользуясь справочником
Марки чугунов |
Названия чугунов |
Химический состав(легированные чугуны) |
Механические свойства |
||
Предел прочности при растяжении σВ,Мпа |
Относительное удлинение δ, % |
НВ, не более |
|||
ЧХ3 |
|
|
|
|
|
ЧЮ22Ш |
|
|
|
|
|
ЧН19Х3Ш |
|
|
|
|
|
КЧ 55-4 |
|
|
|
|
|
ВЧ 80-2 |
|
|
|
|
|
СЧ 18 |
|
|
|
|
|
АЧВ - 1 |
|
|
|
|
|
2. Пользуясь справочником определите марки чугунов
Области применения |
Марки чугунов |
|
|
Станины станков |
|
Подшипники скольжения |
|
Детали узлов трения, работающие при повышенных температурах: компрессоры, головки цилиндров |
|
турбокомпрессоры |
|
Суппорты, резцедержатели |
|
3. Пользуясь справочником выберите материал режущего инструмента ( фрезы)
Материал заготовки |
Характер обработки |
Марка материала инструмента |
Химический состав |
Механические и физические свойства |
Чугун 240 НВ |
черновая |
|
|
|
Литература
1.Адаскин А.М. Материаловедение (металлообработка): Учебник для нач.проф. образования/ А.М.Адаскин,В.М.З.уев.- 3-е изд., стер.- М.:Издательский центр «Академия»,2004.-240с.
2. Козлов Ю.С. Материаловедение: Учебн.пособие для средн. проф.техн. училищ. – М.: Высш.шк. 1983.-80с., ил.-(Профтехобразлвание).
3.Чумаченко Ю.Т. Материаловедение. Учебник/Ю.Т.Чумаченко, Г.В.Чумаченко.-4-е изд.,перераб.-Ростов н/д Феникс,2005
4. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы: Учебник для средних специальных учебных заведений. —7-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. - 363 с, ил.
5. Макиенко Н.И. Слесарное дело с основами материаловедения. Учебник для подготовки рабочих на производстве. Изд. 5-е, перераб. М.: "Высшая школа", 1974.
Приложения. Конторольная карта преподавателя
УЭ 03-01 Чугун. Общая схема получения чугуна.
1. в
2.железная руда, топливо, флюсы
3.
1 |
2 |
3 |
4 |
В |
Б |
Г |
А |
4.
1 |
2 |
3 |
В |
Г |
А |
5. оксидов железа, пустой породы
6. доменных печах
УЭ 03 – 02
1.
1 |
2 |
3 |
4 |
В |
Г |
Б |
А |
2.
разовые формы
песчаные формы
центробежное литье
под давлением
3.
1 |
2 |
3 |
Б |
В |
А |
УЭ 03-03
1. серый, ковкий
2.
1 |
2 |
3 |
4 |
Г |
В |
Б |
А |
3
легиров |
нелегиров |
2 |
1 |
4 |
3 |
7 |
5 |
8 |
6 |
4.
1 |
2 |
3 |
Б |
В |
А |
УЭ 03-04
1. кремний, марганец, фосфор
2.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Г |
Д |
Б |
В |
А |
3
1 |
2 |
А |
Б |
В |
Г |
УЭ 03-05
1.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ж |
Г |
З |
А |
Е |
Д |
В |
Б |
2.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Г |
З |
Ж |
Д |
Б |
В |
А |
Е |
УЭ 03-06
1. КЧ -7
38- 4,6
8-1
СЧ-8
300-4,6
20-10
АЧВ-3
2-5
ЧХ-2
Х28-9
2. 45кг/мм =450 МПа
3. ЧХ32
ЧХ- легированный, износостойкий
Х32-хром 32%
ЧН11Г 7Ш
ЧН-легиров, жаропрочный
Н11-никель 11%
Г 7- марганец 7%
Ш – Шаровидная форма графита
АКЧ-3
Антифрикц.ковкий чугун
3- условный номер
ВЧ 100-4
ВЧ-высокопрочный чугун
100-предел прочности при растяжении
4- относит.удлинение
4. СЧ 44-64