Свойства строительных материалов, чугуна и стали
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
йства чугунов, как и всех других металлов, применяемых в строительстве, определяются в основном механическими и технологическими характеристиками. К механическим свойствам относятся - предел прочности при растяжении, предел текучести, относительное удлинение, твёрдость, ударная вязкость. К технологическим - жидкотекучесть, свариваемость, ковкость, электропроводность, магнитность и др.
В зависимости от состояния углерода и его формы чугун подразделяется на серый, белый, высокопрочный, ковкий и легированный. Чугун отличается от стали наличием в структуре свободного углерода - графита. Форма графита в различных чугунах различная: в сером - пластинчатая, в ковком - хлопьевидная, в высокопрочном - шаровидная (глобулярная). В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3 C.
Кроме углерода в чугунах присутствуют кремний, марганец, сера, фосфор и ряд других - хром, никель, медь, алюминий (в легированных чугунах).
Графитообразующие элементы - кремний, никель, алюминий, медь - способствуют выделению более крупных чешуек графита.
Карбидообразующие элементы - хром, марганец, молибден, ванадий - способствуют выделению мелких чешуек графита.
Некоторые элементы обеих групп - титан, ванадий, алюминий - способствуют получению мелкого первичного зерна чугуна, т. е. улучшает его свойства.
Углерод и кремний совместно способствуют образованию графита и обеспечивают хорошие литейные свойства чугуна - жидкотекучесть. Практически в чугунах содержится до 4,5 - 5% свободного углерода, содержание кремния колеблется от 0,5 до 4,5%, содержание марганца - 0,4 - 0,6%. Марганец соединяется с серой и парализует вредное влияние серы, которое сказывается на отбеливании, т. е. сохранении цементита. При увеличении содержания марганца уменьшается графитизация чугуна и для её восстановления необходимо повышать содержание кремния. При достаточном содержании в чугуне Mn и Si содержание S не должно превышать 0,15%. Фосфор способствует жидкотекучести, поэтому присутствие его до 0,5% полезно.
Серый чугун.
При замедленном охлаждении расплавленного чугуна цементит подвергается разложению Fe3C Fe +C с образованием феррита и графита. Благодаря графиту такой чугун имеет серый излом. В зависимости от степени разложения цементита серый чугун может иметь следующие структуры: перлит - графит; перлит - графит - феррит; феррит - графит. С увеличением содержания феррита и перлита в чугуне уменьшается его твёрдость и увеличивается пластичность.
Состав применяемого чугуна обычно следующий: 2,8 - 3,6% С; 1,5 - 3,0% Si; 0.5 - 1,0% Mn; 0,3 - 1,2% P и до 0.12% S.
В таблице 18.1. дана характеристика свойств серого чугуна, применяемого в отечественной промышленности.
Таблица 18.1.
Марка чугунаПредел прочности, МПаСтрела прогиба, ммПредел прочности на сжатие, МПаТвёрдость, НRCПримерно назначениеНа растяжениеНа изгибПри расстоянии между опорами, мм600300Не менееЧугун небольшой прочности.СЧ - 00 СЧ-12-28 СЧ-15-32 СЧ-18-36Не испытыв. 6 7 8 2 2 2 500 600 670 143 - 229 163 - 229 170 - 229Детали и изделия, испытывающие небольшие рабочие нагрузки, к которым не предъявляются высокие требования по свойствам.120 150 180280 320 360Чугун повышенной прочности.СЧ-21-40 СЧ-24-44 СЧ-28-48 СЧ-32-52210 240 280 320400 440 480 5208 9 9 92 3 3 3750 830 900 1000170 - 241 170 - 241 170 - 241 170 - 241Отливки более ответственного назначения. Станины мощного оборудования и механизмов. Поршни, цилиндры.Модифицированные чугуны*СЧМ-36-56 СЧМ-40-60 360 400560 6009 93 21100 1230197 - 248 197 - 262Конструкции и детали, работающие на износ, а также детали, подвергающиеся износу в атмосфере пара, газа, активных сред и т. п.
модифицированные чугуны получают путём введения графитизирующих присадок, например ферросилиция или вторичного алюминия.
Высокопрочный чугун.
Процесс получения высокопрочного чугуна заключается в модифицировании его магнием (0,05 - 0,1%) или церием и продувании через жидкий чугун (1400 - 1450 ) азота. Магний вводят в виде лигатуры сплава магния с медью, никелем, ферросилицием и др.
Состав применяемого чугуна обычно следующий: 3,2 - 3,4% С; 1,9 - 2,5% Si; 0.3 - 0,7% Mn; до 0,03% P и до 0.03% S.
Механические свойства чугуна непосредственно после литья:
предел прочности при растяжении - 500 - 650 МПа;
удлинение ? = 1 - 3%;
НRC = 210 - 260.
Механические свойства чугуна повышают закалкой и отпуском литья.
Высокопрочный чугун имеет следующую маркировку: ВЧ - 50- 2 ; ВЧ - 60 - 2 и т. д. Здесь первая цифра - предел прочности при растяжении (500, 600…. МПа), вторая - удлинение в %.
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом находит широкое применение в строительстве и машиностроении благодаря своим высоким прочностным свойствам и технологическим преимуществам по сравнению с серыми чугунами и сталью. Долговечность и надёжность работы деталей из него привлекают к нему внимание конструкторов, вследствие снижения веса деталей.
Ковкий чугун.
При длительном отжиге белого чугуна (до 80 ч.) цементит распадается на железо и графит, причём графит выделяется в виде округлых зёрен так называемого углерода отжига. Округлые зёрна образуются при том условии, что в белом чугуне не было даже минимального количества чешуек графита, характерных для кристаллизации графита в серых чугунах. При выделении графита в округлой форме чугун приобретает некоторую пластичность, так как ослабляющее действие графита при такой его форме будет минимальным.
Отожженный белый чугун с зернистым графитом получил название ковкого чугуна (термин этот неточен, т. к. этот чугун ковке не поддаётся).
Состав применяемого чугуна обычно следующий: 2,2 - 2,6% С; 1 - 1,3% Si; 0.3