Структура чугуна

Категория:
Литейное производство


Структура чугуна

Микроструктура и механические свойства чугуна

На рис. 2 представлены некоторые микроструктуры металли-сЬепК°И основы чугуна, отличающиеся соотношением перлита И гпа (ЬИ1а 3 также степенью дисперсности перлита. Основные типы явля П0ВЫХ включений приведены на рис. 3.

Рис. 1. Двойная диаграмма Ф-Г сплавов (сплошные линии — система Ф-Г графит; штриховые линии — система Ф-Ц)

Рис. 2. Классификация структуры металлической основы чугуна:

Рис. 3. Классификация графитовых включений:

Рис. 5. Влияние на распределение силовых линий в металлической основе графита в виде:

Графит сильно влияет на основные свойства чугуна: в первую очередь, на прочность, характеризующую чугун как конструкционный материал.

Влияние графита на прочностные свойства складывается из ослабления поперечного сечения металлической основы в направлении, перпендикулярном приложению внешней растягивающей силы, и «суживающего» действия, связанного с изменением длины и плотности силовых линий, следующих разветвлениям металлических мостков, обусловленных хаотическим распределением включений графита.

На рис. 4, а схематично приведен случай, соответствующий допущению, что все графитовые включения в виде цилиндрических пустот расположены вдоль оси цилиндрического образца. В этом случае «живое» поперечное сечение было бы ослаблено на 10-15%, и, соответственно, повысилось бы напряжение.

Схема, приведенная на рис. 84, б, приближающаяся к реальным условиям для пластинчатого графита, способствует сужению металлических мостиков на 40-50% и, соответственно, повышению напряжений.

Графитовые включения оказывают также «надрезывающее» влияние на металлическую основу.

Рис. 4. Схема суживающего действия графита на сечение чугунного образца, несущего нагрузку а — пластинчатых включений при различном расположении по отношению к силовым линиям; б — шаровидных включений (сосредоточенность силовых линий характеризует концентрацию напряжений в металле)

«Надрезывающее» влияние пластинчатого графита тем резче сказывается на снижении прочности чугуна, чем больше количество графита и крупнее его размеры.

Приведенное выше, в частности, объясняет разницу в механических свойствах чугунов и сталей с одинаковой металлической основой. В общем случае графит уменьшает:
а) предел прочности при растяжении, а также пределы упругости и пропорциональности;
б) пластичность (относительное удлинение, ударную вязкость);
в) модуль упругости. Отрицательное влияние графита на эти показатели ослабляется уменьшением количества и размеров включений и максимальным приближением их формы к шаровидной.

В то же время чугун, в отличие от стали, обладает низкой чувствительностью к надрезам. Благодаря этому возникающие в чугунной отливке надрезы (раковины, поры, неметаллические включения, риски после механической обработки и т. д.) в малой степени снижают ее конструктивную прочность. Подобные же надрезы в стальной отливке резко ухудшают ее свойства, особенно пластичность и усталостную прочность.

Эта особенность чугуна объясняется наличием большого количества надрезов, образуемых графитовыми включениями, и высокой циклической вязкостью чугуна. Циклическая вязкость характеризуется энергией, которая рассеивается (переводится в тепло) при переменных нагрузках в упругом материале.

Ьлагодаря этим преимуществам чугун в ряде случаев оказывается более надежным конструкционным материалом, чем сталь.

Таким образом, для повышения прочности чугуна кристаллизация его должна обеспечить:
1) уменьшение количества феррита, исключение выделения структурно свободного цементита, получение перлита с наибольшей степенью дисперсности;
2) уменьшение количества графита и размеров его включений;
3) приближение формы графита к шаровидной, при которой ослабляется его надрезывающее влияние.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум