Серый чугун: свойства, применения, состав, маркировка

Чугун – это сплав железа и углерода. Один из самых широко распространенных видов – это серый чугун. Объем углерода в его составе превышает 2,14% и содержится в диапазоне от 2,4 до 4,2%.

Свое название материал получил по цвету излома, имеющего серый цвет.

По сути, это литьевой чугун с вкраплениями пластинчатого графита. Но и, тем не менее, его продолжают называть серым. Кстати, такой же цвет можно увидеть и на изломе ковкого чугуна. Металлурги установили зависимость между объемом свободного углерода, но не от его формы.

В сером чугуне углерод по мере охлаждения приобретает форму хлопьевидных или пластинчатых вкраплений. Разница между чугуном и сталью заключена в объеме углерода. Углерод абсолютно полностью растворяется в стали и не содержится в виде вкраплений, в сером чугуне содержатся вкрапления углерода называемыми графитом.

Основные характеристики

Чугун широко распространен и востребован черной металлургией. Его производят путем воссоздания железной руды при поддержке углеродного топлива (кокса). В процессе реакции восстановления, полученный расплав получает дополнительную порцию углерода.

Именно, объем углерода, находящийся в свободном состоянии, определяет механические параметры этого чугуна. Одно из свойств, позволяющее применять этот материал не только как передельный металл, но и как литьевой – это довольно высокие литейные качества и малая усадка при застывании отливки. У серого чугуна отмечается высокая текучесть, и это позволяет отливать довольно сложные изделия.

Существует и ограничение на применение изделий полученных из этого чугуна – оно обусловлено тем, этот материал имеет невысокую прочность на изгиб и высокую хрупкость. Но с другой стороны, его отличает высокая прочность на сжатие.

Этот материал отличает и стойкость к износу. Это допускает применять его в узлах, работающих в условиях высокого трения. В таких условиях сильное воздействие оказывают антифрикционные параметры серого чугуна.

Большой объем углерода понижает плотность серого чугуна, она равна от 6,8 до 7,3 тонны на м³.

Включения углерода не позволяют выполнять неразъемные соединения из заготовок, выполненных из серого чугуна, с помощью сварки. Но, тем не менее, разработаны и применяют технологии сварочных работа, которые можно проводить при соблюдении ряд условий. В этот набор входят предварительный нагрев заготовок, применение специализированных электродов с высоким содержанием углерода. Плавное охлаждение шва, это необходимо для удаления напряжений в сварном шве. Но в любом случае, его структура заметно отличается от основного материала.

Маркировка

Металлургические комбинаты производят несколько марок этого материала. Его маркировку осуществляют следующим образом. Две буквы в начале аббревиатуры обозначают тип чугуна, маркировка серого чугуна начинается с СЧ, цифры, которые расположены после букв, говорят о пределе прочности во время растяжения

Принята следующая классификация серого чугуна:

1. СЧ10 — ферритный;
2. СЧ15, СЧ18, СЧ20 — ферритно-перлитные чугуны;
3. начиная с СЧ25 — перлитные чугуны.

Состав серого чугуна и его структура

Параметры и свойства сплава напрямую зависят от режима охлаждения, дело в том, что именно во время охлаждения формируется структура материала.

В процессе медленного охлаждения происходит образование немалых кристаллов железа, а сочетание металла и углерода становится перлитным. В ходе такого охлаждения происходит не только увеличение размера кристаллов металла, но и углеродных включений. Такое сочетание приводит к тому, что перлитный материал имеет не только высокую прочность, но и повышенную хрупкость.

Оценка структуры СЧ  определяет:

• размеры включений графита, измеряя в микрометрах (МКМ), их распределение, количество (в %), вид структуры металлической основы и при наличии перлита — его дисперсность.

По строению металлической основы серые чугуны делят на:

1. перлитные — в составе структуры перлит и графит;
2. ферритно-перлитные — феррит, перлит и графит;
3. ферритные — структура состоит из феррита и графита.

Какая основа будет зависит от скорости охлаждения после затвердевания.

Для обозначения частей микроструктуры чугун этого типа используют терминологию определенную в ГОСТ 3443-87, например, пластинчатый графит обозначают буквами ПГ. Углерод включен в материал в следующих формах.

• пластинчатая прямолинейная, ее обозначают ПГ_Ф1;
• пластинчатая завихреная — ПГ_Ф2;
• игольчатая — ПГ_Ф3;
• гнездообразная -ПГ_Ф4.

Первоочередную значимость для приобретения требуемых параметров чугунной отливки имеет его структура, именно поэтому при выполнении заготовок требуется тщательное выполнение технологии плавления и заливания сырья. Для обретения требуемых параметров серого чугуна и устранения дефектов применяют операцию модификации.

В составе СЧ, в зависимости от его марки, могут входить следующие вещества:

Основа — Fe (железо), остальное:

• C (углерод) — 2,9-3,7%;
• Si (кремний) -1,2-2,6%;
• Mn (марганец) — 0,5-1,1;
• P (фосфор) не больше 0,2-0,3%;
• S (сера) не больше 0,12-0,15%.

Допустимо легирование серого чугуна с использованием таких веществ как Cr, Ni, Cu,  и некоторыми другими элементами.

Кремний в составе увеличивает графитизацию углерода. Марганец несмотря на то что затрудняет графитизацию, улучшает его механические свойства.

Химический состав СЧ определен в ГОСТ 1412-85. Серый чугун производят во многих странах мира, в США аналогом этого материала считается A48-30B, в Британии BS 200 или 220, в КНР GB HT 20, в Европейском союзе EN-JL1030 FG20.

Применение 

Серый чугун нашел свое применение при получении отливок разной формы, для которых требуется высокая прочность при сжатии. Эта характеристика важна в основном при производстве литых станин, предназначенных для изготовления станочного оборудования. Применение этого материала ограничено высокой хрупкостью готовых изделий. Особенно это проявляется при наличии серьезных нагрузок на изгиб.

Не так давно, литейные характеристики серого чугуна были использованы при изготовлении кухонной посуды и иной бытовой утвари, в частности, чугунки, сковородки и пр. Выпущенная, с использованием литья, продукция отличалась простотой в производстве и низкой себестоимостью.

В наши дни с использованием литья производят нагруженные компоненты машин, которые работают без изгибающих нагрузок, например, детали поршневой группы которые установлены в ДВС.

Детали высокой прочности, отлитые из этого материал, обладают небольшой стоимостью и длительным временем эксплуатации. Можно смело сказать, что литые станины и корпуса станочного оборудования – это вечные компоненты станочного оборудования, в сравнении с другими узлами оборудования.

Чугуны марки СЧ15, СЧ18, СЧ20 применяют для слабо нагруженных деталей. Это: фланцы, крышки, маховик, корпус редуктора.

Марки СЧ20 и СЧ25 используют, где требуется повышенная нагрузка на детали. Это: поршни цилиндров, блоки цилиндров двигателя, станина станка.

Марки повышенной прочности и износостойкости СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45 использую в зубчатых колесах, гильзах двигателей, распределительных валах, шпинделях, для деталей паровых котлов. Эти марки обладают высокой теплостойкостью.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0
голосов

марки, химический состав, структура. Серый чугун и применение СЧ

Основные составляющие серого чугуна (СЧ) – железо, углерод и графит. И если первые два элемента являются стандартным сочетанием для большинства сталей, то графит, присутствующий в сером чугуне в виде отдельных включений (хлопья, волокна, пластины), наделяет данный сплав весьма необычными свойствами. Прежде всего, это высокие литейные свойства, которые позволяют применять СЧ для отливки массивных станин промышленных станков, поршней, цилиндров и прочих изделий, вынужденных противостоять силам сжатия.

При этом серый чугун, благодаря всё тому же графиту, является сплавом хрупким, т.е. разрушающимся при относительно небольшой ударной нагрузке. Другими словами, элементы из СЧ не могут применяться в механизмах, работающих на изгиб или растяжение.

Структура серого чугуна

В основу классификации серых чугунов заложены особенности структуры материала, а именно – формы включений из графита. Этот элемент может присутствовать в структуре в виде:

• игольчатых включений
• пластинчатых завихренных
• пластинчатых прямолинейных
• гнездообразных

Свою роль играет и металлическая основа серого чугуна, которая может быть:

• перлитной
• ферритной
• феррито-перлитной

Химический состав

Для всех марок данного сплава характерен следующий химсостав:

• C – в пределах 2,9-3,7%
• Si – в пределах 1,2-2,6%
• Mn – в пределах 0,5-1,1%
• P – до 0,2-0,3%
• S – до 0,12-0,15%

Дополнительно серый чугун может легироваться при помощи хрома (Cr), никеля (Ni) или меди (Cu). Если же в составе материала присутствуют такие элементы как магний (Mg) или церий (Ce), то вкрапления графита приобретают глобулярную форму, в свою очередь, обеспечивающую максимально высокую прочность сплава.

Серый чугун: марки чугуна, маркировка и применение

Данный сплав всегда маркируется символами СЧ, после которых ставятся цифры, указывающие на предел прочности (кг/мм²). Так, существуют сплавы СЧ20, СЧ30 и т.д. Для высокопрочных чугунов технологи используют обозначение «ВЧ», а к цифрам, указывающим прочность, добавляется показатель относительного удлинения (%). К примеру, ВЧ50-2.

На сегодня распространение получили следующие марки чугуна: СЧ10, СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ21, СЧ25, СЧ30, СЧ35.

Считается, что серый чугун наиболее дешев в производстве, к тому же на фоне его отличных литейных качеств ему находят крайне широкое применение в машиностроении. В частности, СЧ незаменим для отливки разнообразных деталей, которые в процессе эксплуатации не подвергаются большим механическим нагрузкам. Вместе с тем, для серого чугуна с перлитной металлической структурой характерна очень высокая прочность на сжатие, что позволяет отливать из этого материала высоконагруженные детали различных механизмов.

Стоит отметить, что СЧ участвует в производстве более чем 80% всех чугунных отливок. Особой востребованностью пользуется материал с пластинчатыми вкраплениями графита.

Серый чугун

Что такое серый чугун?

Серый чугун, также известный как серый чугун, является популярным типом чугуна, используемым в отливках. В состав серого чугуна входит 2,5–4% углерода, 1–3% кремния и некоторые добавки марганца от 0,1 до 1,2%. Серый чугун содержит графитовые микроструктуры, придающие железу серый цвет. Это железо легко отливается, но его нельзя ковать или обрабатывать механическим способом, ни горячим, ни холодным. Хотя прочность на растяжение и ударопрочность серого чугуна слабее, чем у большинства других металлов, прочность на сжатие эквивалентна низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали. Для большинства применений серый чугун обычно имеет приемлемую пластичность, предел прочности при растяжении, предел текучести и ударопрочность.

Серый чугун Свойства:

Твердость (по Виккерсу): 161-321

Прочность на растяжение: в среднем 7 тонн на квадратный дюйм

Прочность на растяжение, предельная: 16700-102000 фунтов на кв. дюйм (115-700 МПа)

7 Сила, выход: 9500-60900 фунтов на квадратный дюйм (65,5-420 МПа)

Прочность доходности сжатия: 83000-200000 фунтов на кв.

Использование серого чугуна дает много уникальных преимуществ. Одним из наиболее примечательных является улучшенная смазка серого чугуна. Графитовые чешуйки в сером чугуне обеспечивают лучшую смазку, уменьшая износ чугуна. Это делает серый чугун отличным выбором для таких деталей, как тормозные диски. Серый чугун также обладает способностью гасить вибрации, что делает его отличным выбором для жилищного или промышленного применения, например, для машинных оснований. Кроме того, серый чугун обладает высокой теплопроводностью, что позволяет ему легче перемещать тепло через металл.

Серый чугун может выдерживать термические циклы, то есть чугун может выдерживать высокие и низкие температуры без деформации. Термическое циклирование может вызвать напряжение и преждевременный выход из строя других форм металлического литья, однако серый чугун постоянно доказывает свою способность выдерживать термоциклирование. Серый чугун очень устойчив к окислению. Серый чугун образует на поверхности защитную пленку или окалину, что делает его более устойчивым к коррозии, чем кованое железо или низкоуглеродистая сталь.

Серый чугун Недостатки

Одно из самых больших преимуществ серого чугуна — это также его самый большой недостаток. Чешуйки графита, которые придают серому чугуну дополнительную смазку и устойчивость к износу, также создают слабые места в металле, где могут начаться трещины. Эти переломы могут привести к расколам и поломкам. Именно из-за разрушения серый чугун имеет низкую прочность на растяжение и ударную вязкость.

Серый чугун Области применения

Серый чугун имеет множество применений и часто используется во всех отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, строительство и производство.

Примеры применения из серого чугуна:

• Шестерни
• Компоненты гидравлики
• Компоненты автомобильной подвески
• Лапы плужные
• Насосы
• Связи
• Части печи
• Поворотные кулаки
• Запчасти для тракторов
• Клапаны
• Компоненты подвески грузовика
• Другие запчасти для грузовиков
• Корпуса ветряных турбин.
• Колонны корпуса
• Грузы и противовесы
• Основания машин

Свяжитесь с нами

Серый чугун Состав и свойства

Серый чугун (Серый чугун) назван так потому, что
цвета поверхности перелома. Содержит 1,5-4,3% углерода.
и 0,3-5% кремния плюс марганец, сера и фосфор. это
хрупкий с низкой прочностью на растяжение, но легко отливается.

Все данные в этом документе относятся к китайскому стандарту
ГБ/Т 9439-1988.

Образец одиночной отливки Прочность на растяжение Свойство

Прочность на растяжение прикрепленных к отливкам образцов
Свойство

Другое механическое имущество отливок из серого чугуна

Отливки из серого чугуна Твердость

Термическая обработка литья из серого чугуна

Отливка из серого чугуна, стандарты не указаны
химический состав, поэтому мы предлагаем только следующее
химия на основе фактического производства.