Принимаем заявки на сварочное оборудование и материалы
Терминология в сварке
  • Поможем подобрать оборудование!
  • Посоветуем оптимальные материалы!
  • Проведем экспертную оценку моделей!

Услуги и
товары

11

компании на сайте

Добавить Вашу компанию

Белый чугун

Белый чугун

Автор: Игорь

Дата: 28.04.2020


127

0

Белый чугун характеризуется высоким содержанием углерода, который находится в связанном состоянии. Присутствие малых количеств графита в нем визуально не определяется, его можно обнаружить лишь методом спектрального или химического анализа. Мелкозернистая структура сплава дает на изломе белый цвет.

Применение белого чугуна

Состав и виды

Углерод в составе белого чугуна образует цементитную структуру. В зависимости от его содержания, различают сплавы:

  • доэвтектические (до 4,3% углерода) – они характеризуются смесью перлита, вторичного цементита и ледебурита;
  • эвтектические – 4,3%;
  • заэвтектические – от 4,35 до 6,67%.

Классификация по кристаллической структуре дает следующие виды:

  • обыкновенный сплав – обладает мелкозернистой структурой, которая не изменяется при воздействии высоких температур;
  •  отбеленный сплав – имеет основу из высокопрочного серого чугуна с белым поверхностным слоем глубиной до 3 см из перлита и ледебурита;
  • легированный – делится на 3 вида, которые различаются количеством добавок.

В качестве легирующих элементов используются карбидообразующие элементы:

  • марганец, образуя карбиды, стабилизирует в белом чугуне структуры цементита и аустенита, а также нейтрализует влияние серы;
  • хром – увеличение его содержания от 9 до 14% повышает сопротивление растяжению от 160-260 до 340-450 МПа;
  • кремний – его концентрация не должна превышать 0,6-0,9%, чтобы предотвратить образование графита.

При введении в доэвтектическую структуру этих элементов повышаются прочность и устойчивость аустенита и ледебурита. Степень легированности и физико-механические свойства зависят также от размеров отливок и условий охлаждения.

Особенности получения

При получении белого чугуна важно во время кристаллизации расплава исключить процесс графитизации, что делается:

  • оптимальным подбором исходных веществ;
  • технологией охлаждения сплава в формах.

Степень износостойкости отливок в большей мере определяется природой и составом карбидов. Легирование металла никелем, марганцем и хромом дает мартенситно-карбидную структуру. При их суммарной концентрации, равной содержанию углерода, образуется максимально твердая структура.

Чаще всего в качестве главной легирующей добавки используется хром. Он придает сплаву высокую коррозионную устойчивость, которая сохраняется даже в агрессивных средах. После нормализации эти заготовки устойчивы к действию кислот при температуре до 1000 градусов. Дополнительное легирование никелем (0,1%), титаном (0,5%) и медью (0,5-2,0%) придает деталям способность сохранять геометрическую форму и первоначальные размеры в условиях длительного нагрева.

Читайте также:  Технические характеристики углеродистой стали 20

Изделия из высокохромистого белого чугуна, который называют сормайт, способны работать при температурах 800-900 градусов. В его составе:

  • содержание углерода – 2,5-3,3%;
  • кремния – 2,0-2,5%;
  • марганца – 1,0-1,5%;
  • никеля – 3,0-5,0%.

Предварительно заготовки подвергают обжигу для снятия внутренних напряжений. В процессе отжига температура медленно повышается до 850 градусов, после чего следует постепенное охлаждение. Полученные детали характеризуются:

  • высокой прочностью;
  • износостойкостью;
  • отсутствием склонности к образованию трещин;
  • удельным электросопротивлением – 1,4-1.5 ом*м/мм2.

Структура белого чугуна

Механические свойства

Благодаря тому, что белый чугун содержит углерод в виде карбидов, он демонстрирует хорошие прочностные характеристики:

  • повышенную твердость (до 700-800 НВ), затрудняющую обработку деталей;
  • большое удельное сопротивление;
  • высокую износоустойчивость;
  • стойкость к воздействию высоких температур и их перепадам;
  • антикоррозийные свойства.

Сплавы с пониженным содержанием углерода более устойчивы к интенсивному тепловому воздействию. Эту особенность используют для уменьшения числа трещин в металле. При легировании никелем, хромом, ванадием образуется жаропрочный сплав, обладающий высокой износоустойчивостью.

Особенности состава определяют отрицательные свойства белого чугуна:

  • из-за повышенной хрупкости отливки могут расколоться от резкого удара;
  • плохие литейные свойства приводят к образованию полостей при заполнении форм;
  • усадка при охлаждении может достигать 2%;
  • низкая обрабатываемость затрудняет фрезеровку, резание.

Материал очень плохо поддается сварке даже при нагреве – в месте шва образуются микротрещины, которые при остывании еще больше увеличиваются.

Расшифровка маркировки

Сплав маркируется буквенно-цифровым кодом, который указывает на его основные свойства и легирующие добавки:

  • буква «Ч» обозначает вид сплава;
  • далее следует код, определяющий состав легирующих добавок – П, ПЛ, ПВК;
  • для обозначения повышенной износостойкости впереди добавляется буква «И»;
  • на наличие в сплаве графита шаровидной формы указывает знак «Ш»;
  • далее следуют цифры, свидетельствующие о содержании легирующих элементов.

Расшифровка марки белого чугуна ЧН20Д2ХШ дает следующую информацию – это высоколегированный жаропрочный материал, наряду с железом и углеродом содержащий:

  • 20% никеля;
  • 2% меди;
  • 1% хрома;
  • графит шаровидной формы.

Марки Х28, Х34 представляют нержавеющий чугун с высоким удельным электросопротивлением.

Читайте также:  Температура плавления чугуна

Область применения

Высокие прочностные характеристики сплава и способность сохранять заданную форму при тепловом воздействии нашли применение:

  • в станкостроении;
  • производстве механизмов для морского транспорта;
  • оснований станков;
  • корпусов двигателей;
  • деталей горнодобывающего оборудования.

Высокая твердость в сочетании с хрупкостью затрудняет механическую обработку методами резания или фрезерования и требует применения инструментов из специальных марок сталей. Поэтому в качестве конструкционного материала применение белого чугуна ограничено. Специальные передельные виды с пониженным содержанием кремния используют для выплавки стали и в литейном производстве.

Половинчатые или отбеленные разновидности содержат углерод в виде карбидов и в свободном состоянии. Они обладают высокой износоустойчивостью и применяются для изготовления фрикционных механизмов, подвергающихся сухому трению:

  • тормозных колодок;
  • разнообразных валов прокатного оборудования.

Для некоторых изделий требуется высокая поверхностная твердость структуры цементита. Ее создают искусственно путем быстрого охлаждения заготовки до глубины 5 мм. Эта операция называется отбеливанием. Она необходима:

  • для валков прокатных станов;
  • шаров мельниц;
  • лемехов для плугов;
  • коленчатых валов дизельных двигателей.

Получение ковкого чугуна

Белый чугун служит сырьем для получения других видов металлургической продукции. Его используют для производства ковкого чугуна с помощью термической обработки, во время которой происходит процесс графитизации и обезуглероживания заготовок. Соотношение в сырье исходных элементов составляет:

  • углерода – 2,5-3,2%;
  • кремния – 0,6-0,9%;
  • марганца – 0,3-0,4%;
  • фосфора – 0,1-0,2%;
  • серы – 0,06-0,1%.

В нем присутствует структура ледебурита, представляющего механическую смесь цементита и перлита. Заготовки на специальных поддонах медленно пропускают через камеры с заданным температурным режимом. Скорость движения рассчитывается таким образом, чтобы металл подвергался тепловому воздействию в течение определенного времени.

Отжиг проходит в несколько этапов с разными температурными режимами:

  • нагрев;
  • 1 стадия – выдержка при температуре выше критической (950-1050 градусов) для полного распада цементита;
  • промежуточное охлаждение;
  • 2 стадия графитизации – выдержка при температуре ниже критической (750-720 градусов);
  • охлаждение.

Время отжига можно сократить предварительной закалкой отливок и в дальнейшем применить более высокий температурный режим. Но при этом в структуре металла образуются напряжения и трещины. Поэтому метод используется ограниченно – только для небольших деталей простой формы.


Автор: Игорь

Дата: 28.04.2020

Рейтинг статьи:


Загрузка...

Понравилась статья?

НЕТ
ДА

Поделиться в соцсетях

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Какие электроды вы используете?

Какую сварку плавлением вы используете?