Классификация чугунов и маркировка по ГОСТ

1. Классификация чугунов. Маркировка по ГОСТ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
КНЯЗЕВА С.М.

2. 1. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Редуктор машины и его детали,
выполненные
из
различных
конструкционных материалов:
1 - корпус редуктора
2 - зубчатое колесо
3 - вал
4 - подшипник
5 - крышка подшипника
6 - уплотнительные кольца
Конструкционные материалы – материалы, из которых
изготовляются детали конструкций (машин и сооружений),
воспринимающих силовую нагрузку.

3.

Конструкционные материалы
Металлические
Композиционные
Неметаллические
Сплавы на основе
Fe, Cu и других
металлов.
Пластмассы,
волокнистые,
слоистые,
порошковые и
другие материалы
Стекло, резина,
керамика и другие

4. 2. ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

В настоящее время основной способ получения чугуна плавка железных руд в доменных печах.
Для получения чугуна необходимо приготовить шихту –
смесь сырых материалов, подлежащую переработке в
металлургических печах.
Состав шихты для производства чугуна:
➢ Железная руда
➢ Флюс
➢ Топливо

5. ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ

Вертикальная печь шахтного типа. Ее
высота (до 35 м) примерно в 2,5-3 раза
больше диаметра.
Для выплавки 1 тонны чугуна расходует
около 1,8 тонн руды, 0,7-0,8 тонны кокса,
0,25-0,4 флюса и 3,5 тонны воздуха.
Доменная печь работает круглые сутки
непрерывно в течение 5-7 летнего периода.
Чугун выпускается 6-8 раз в сутки через
каждые 3-4 часа, а шлак через 1,5-2 часа по
мере накопления.

6.

Химический состав чугуна
Чугун
сплав железа с
углеродом,
содержащий углерода
от 2,14 до 6,67 %.
1%
1,50%
3%
4%
90%
Fe
C
Si
Mn
SиF

7.

Примеси
Полезные
Вредные
МАРГАНЕЦ
– повышает
твердость
КРЕМНИЙ –
чугуна.
повышает прочность
и вязкость, улучшает
литейные свойства.
СЕРА - понижает
прочность , ухудшает
литейные свойства
ФОСФОР –
повышает
хрупкость

8. 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНА

1. По степени графитизации:
➢ Серый – весь углерод или большая часть находится в свободном
состоянии в виде графита
➢ Белый – углерод в связанном состоянии в виде цементита, в
изломе имеет белый цвет и металлический блеск
➢ Половинчатый – часть углерода находится в свободном
состоянии в форме графита
➢ Ковкий – полученный после термической обработки белого
чугуна
➢ Высокопрочный – полученный модифицированием серого чугуна
2. По химическому составу:
➢ Легированный
➢ Нелегированный

9. КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНА

3. По форме включений графита:
➢ Пластинчатый (серый)
➢ Шаровидный (высокопрочные)
➢ Хлопьевидный (ковкий)
➢ Вермикулярный
4. По характеру металлической матрицы (основы):
➢ Перлитный
➢ Ферритный
➢ Феррито-перлитный

10. 4. ВИДЫ ЧУГУНА СЕРЫЙ ЧУГУН

Серый чугун – чугун, в котором весь
углерод или его большая часть находится в
свободном состоянии в виде пластинчатого
графита. Содержание углерода от 2,2% до
3,7%.
Этот чугун обладает высокими литейными
свойствами, графит (играет роль смазки)
обуславливает хорошие антифрикционные
свойства чугуна, улучшает обрабатываемость
резанием.

11. СЕРЫЙ ЧУГУН

Применяется для изготовления ответственных и
малонагруженных деталей (станин мощных станков,
поршней, редукторов, насосов и др.)
Серые чугуны маркируют буквами СЧ, затем число,
показывающее предел прочности при растяжении.
Например: СЧ 20 – серый чугун, предел прочности при
растяжении 200 МПа (или 20 кг/мм2).

12. КОВКИЙ ЧУГУН

Ковкий чугун – чугун полученный из белого
доэвтектического чугуна путем длительного
отжига (томления), в результате чего
цементит распадается и графит приобретает
хлопьевидную форму.
Ковкие чугуны имеют более высокую
пластичность и более высокую прочность.

13. КОВКИЙ ЧУГУН

Применяют для изготовления мелких и тонкостенных
отливок ответственного назначения, работающих в условиях
динамических знакопеременных нагрузок (тормозные колодки,
шестеренки).
Их маркируют буквами КЧ затем 2 числа: первое – предел
прочности при растяжении, второе – относительное удлинение
при разрыве.
Например: КЧ 33-8 – ковкий чугун с пределом прочности
при растяжении 330 МПа (или 33 кг/ мм2) и
относительным удлинением при разрыве 8%.

14. ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН

Высокопрочный чугун – чугун, полученный
из
серого
чугуна,
в
результате
модифицирования магнием или церием
(добавляется 0,03…0,07% от массы отливки),
в результате чего графит приобретает
шаровидную форму.
По сравнению с серыми чугунами,
механические свойства повышаются, это
вызвано отсутствием неравномерности в
распределении напряжений из-за шаровидной
формы графита.

15. ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН

Из высокопрочного чугуна изготовляют тонкостенные
отливки (поршневые кольца), шаботы ковочных
молотов, станины и рамы прессов и прокатных станов,
изложницы, резцедержатели, планшайбы.
Их маркируют буквами ВЧ затем число,
показывающее предел прочности при растяжении.
Например: ВЧ50 – высокопрочный чугун с пределом
прочности при растяжении 500 МПа (или 50 кг/мм2).

16. ЧУГУН С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ

Перспективным видом чугуна является
чугун с вермикулярной (червеобразной)
формой графита.
Для
получения
в
структуре
вермикулярного
графита
чугун
подвергается модифицированию, как и
высокопрочный чугун с шаровидным
графитом, но в меньшем количестве.

17. ЧУГУН С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ

ЧВГ широко используются машиностроении для
деталей, работающих при значительных механических
нагрузках в условиях износа, переменном повышении
температуры.
Их маркируют буквами ЧВГ затем число,
показывающее минимальное значения временного
сопротивления разрыву при растяжении.
Например: ЧВГ 45 – чугун с вермикулярной формой
графита и с пределом прочности при растяжении 450
МПа.

18. ИНДЕКСЫ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Свойства чугунов можно улучшить легированием специальными
элементами, которые влияют на металлическую основу чугуна, а также
характер и размеры графитных включений.
При обозначении марок легированного чугуна используют следующие
обозначения химических элементов.
М - Молибден (Mo) Ф - Ванадий (V)
А - Азот (N)
Х - Хром (Cr)
Б - Ниобий (Nb) Н - Никель (Ni)
Ш - Магний (Mg)
В - Вольфрам (W) П - Фосфор (P)
Ц - Цирконий (Zr)
Г - Марганец (Mn) Р - Бор (B)
С - Кремний (Si) Ю - Алюминий (Al)
Д - Медь (Cu)
К - Кобальт (Co) Т - Титан (Ti)

19. ЛЕГИРОВАННЫЕ ЧУГУНЫ

В зависимости от назначения различают:
➢ Износостойкие чугуны обладают повышенной износостойкостью в условии
трение без смазочного материала (диски сцепления, тормозные барабаны и т.д.)
Маркируют буквами ИЧ, далее легирующие элементы и их процентное
содержание.
Например: ИЧХ12Г3М – износостойкий чугун, с содержанием Cr - 12%, Mn 3% и Mo около 1%, остальное Fe.
➢ Жаростойкие чугуны применяются для изготовления деталей контактных
аппаратов химического оборудования, эксплуатируемых при температурах от
600 градусов.
Их маркируют буквами ЖЧ, далее легирующие элементы и их процентное
содержание.
Например: ЖЧНДХ-15-7-2 – жаростойкий чугун с содержанием Ni - 15%, Cu 7% и Cr - 2%, остальное Fe.

20. ЛЕГИРОВАННЫЕ ЧУГУНЫ

➢ Жаропрочные чугуны, обладающие высокими жаропрочными свойствами и
применяемые для деталей дизелей, компрессоров и др.
Их маркируют буквами Ч – в начале и Ш – в конце, шаровидная форма графита.
Например: ЧН11Г7Х2Ш – жаропрочный чугун с содержанием Ni - 11%, Mn - 7% и Cr
- 2%, остальное Fe, шаровидная форма графита.
➢ Коррозионностойкие чугуны обладают повышенной коррозионной стойкостью в
газовой, воздушной и щелочной средах, применяются для изготовления деталей
контактных аппаратов химического оборудования, эксплуатируемых при температурах
от 600 градусов.
Их маркируют буквой Ч – в начале.
Например: ЧН1ХМД – коррозионностойкий чугун с содержанием Ni - 1%, Cr, Mo, и
Cu около 1% каждого, остальное Fe.
➢ Антифрикционные чугуны используется в качестве подшипниковых сплавов.
Их маркируют АЧ.
Например: АЧС-6 – антифрикционный серый чугун со степенью легирования 6.
АЧК-2 – антифрикционный ковкий чугун со степенью легирования 2.

21. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Выучить индексы обозначения легирующих
элементов в маркировке чугунов
2. Расшифровать следующие марки:
ЧН20Д2Ш;
СЧ35;
ЧЮ7Х2;
КЧ60-3;
АЧВ-1;
ЧВГ45;
ВЧ100.

22. Спасибо за внимание!

23. ЖЕЛЕЗНЫЕ РУДЫ

➢ Магнитный железняк (магнетит) – содержит 60-70% железа и
небольшое количество вредных примесей
➢ Красный железняк (гематит) – 60% железа и мало вредных
примесей
➢ Бурый железняк (лимонит) – 50% железа и немного вредных
примесей
ЖЕЛЕЗН
➢ Шпатовый железняк (сидерит) – 40% железа и много пустой
породы и вредных примесей

24. ФЛЮСЫ

Флюсы – это материалы, вводимые в доменную печь
для
понижения температуры плавления пустой породы и золы.
Флюс сплавляется с пустой породой руды и золой, образуя шлак.
Шлак имеет низкую температуру плавления и малую плотность.
Они всплывают на поверхность и удаляются из доменной печи.
В качестве флюсов применяются:
➢ Известняк
➢ Кремнезем

25. ТОПЛИВО

Топливо – обеспечивает необходимую температуру для
расплавления исходных материалов.
➢ Кокс – хорошо горит и развивает высокую температуру,
не спекается, хорошо сопротивляется
раздавливанию.
Содержит около 80% углерода и незначительное
количество серы и фосфора.
Заменяют природным газом, мазутом, угольной пылью