Черные металлы

Чистое железо не применяют для изготовления деталей машин и приборов ввиду сложности его получения и низких механических свойств. Применяют сплавы железа с углеродом и другими компонентами. Некоторые из их попадают в сплав при его выплавке, их называют примеси. Различают вредные примеси: серу, фосфор, кислород, азот, водород, которые снижают механические и эксплуатационные свойства сплава. Полезные добавки (легатуры): кремний, марганец, хром и другие улучшают механические и технологические свойства сплава. Такие сплавы называют легированные. Добавление хрома и никеля повышает прочность и коррозионную стойкость сплава; вольфрама, молибдена, ванадия, кобальта - твердость и жаропрочность; алюминия - жаростойкость; кремния - магнитные и литейные свойства; марганца - ударную вязкость и износостойкость.

Если углерода в сплаве менее 2,14%, то он называется сталь, если углерода oт 2,14 до 4,5% то - чугун.

Чугун

Чугун - наиболее дешевый машиностроительный материал с высокими литейными свойствами. Он используется для изготовления не высоко нагруженных деталей сложной формы: станин, корпусов, кронштейнов, плит, крышек, фланцев.

Чугун выплавляют в доменных печах путем восстановления оксидов железа, входящих в состав руды, оксидом углерода, водородом и твердым углеродом, выделяющимися при сгорании топлива (кокса или природного газа) в печи. В результате доменного процесса получают передельный чугун, который затем в мартеновских печах и конвертерах переплавляют в сталь или литейный чугун, используемый на машиностроительных и приборостроительных предприятиях для изготовления фасонных отливок. Углерод, входящий в состав чугуна, может находиться в свободном состоянии в виде графита и в связанном состоянии в виде цементита Fe₃C. По состоянию графита чугун подразделяют на белый, серый, ковкий. Серый чугун содержит углерод в свободном состоянии в виде мелких пластинок графита. Маркировка серого чугуна: СЧ15, СЧ20 и т. д., где цифра показывает s_в, кгс/мм². Относительное удлинение серого чугуна очень мало, поэтому он плохо работает при ударных нагрузках. Для повышения механических свойств серый чугун легируют марганцем, хромом, никелем.

Путем специальной обработки (модификации) графиту в чугуне придают шаровидную форму. Такой чугун называют высокопрочным и обозначают ВЧ42-12, ВЧ80-3 и т. д., где первая цифра показывает предел прочности s_в, кгс/мм², а вторая относительное удлинение d, %. Высокопрочный чугун применяют в массовом производстве как более дешевый заменитель сталей. В белом чугуне углерод находится в связанном состоянии в виде цементита, который придает чугуну хрупкость и низкую обрабатываемость резанием. Поэтому белый чугун как машиностроительный материал не применяют. Путем длительного отжига белого чугуна получают ковкий чугун, в котором углерод находится в свободном состоянии, в виде округлых хлопьев. Ковкий чугун наиболее пластичный (d достигает 12%) из всех существующих чугунов, но ковать его нельзя. Маркировка ковкого чугуна: КЧЗО-6, КЧ35-10 и т. д., где первая цифра показывает s_в, кгс/мм², а вторая - d, %

Наибольшее применение в приборостроении находят: СЧ15 (s_в = 147 МПа, НВ = 163 - 229) для изготовления малонагруженных неответственных деталей; СЧ20 (s_в = 198 МПа, НВ = 170 - 240) для изготовления нагруженных деталей (кронштейнов, корпусов, станин); СЧЗО (s_в = 294 МПа, НВ = 181 - 255) для изготовления особо ответственных деталей, например корпусов вакуумных насосов.

Дата добавления: 2015-11-16