Виготовлення виливків з сірого чавуну. Чавуну називають залізовуглецевих сплави, що містять більше 2,14% С і постійні технологічні домішки - кремній, марганець, сірку і фосфор. Чавуни, що містять спеціальні елементи - хром, нікель, молібден і ін. Називаються легованими:
Сірий чавун є найбільш поширеним матеріалом для виготовлення різних виливків. У сірому чавуні вуглець міститься у вигляді графіту, який має пластинчасту форму. Сірий чавун маркують СЧ410, СЧ15, СЧ20, СЧ25 і т. Д. Букви позначають при-
надлежность даного сплаву до сірих чавунів, цифри показують тимчасовий опір розривів в кг (мм 2) або МПа • 10 -1;
Сірий чавун має високий временнним опором (100 450 МПа), підвищеною твердістю (НВ 140-283), малим відносним подовженням (# 948; = 0,2 - 0,5%).
Внаслідок низької пластичності цей чавун не використовується для деталей машин, що працюють при ударних навантаженнях.
Однак сірий чавун добре працює при стискають навантаженнях, не чутливий до зовнішніх надрізів, гасить вібрації, має високі антифрикційні властивості, легко обробляється різанням.
По складу металевої маси сірий чавун може бути феритної, перлітною-феррітним.і перлітним.
Феритний сірий чавун (рис. 3.12, а) складається, з в'язкою основи - фериту і великих пластинок графіту, що обумовлює його низьку міцність. Його застосовують для виливків невідповідального призначення.
Перлітною-феритний сірий чавун (рис.3.12, б) в своїй структурі містить перліт, ферит і графіт, має підвищену міцність, його широко використовують для машинобудівних виливків через низьку вартості в порівнянні з перлітним чавуном.
Мал. 3.12. Мікроструктури сірого чавуну:
а-феррітяого; б - перлітною-феритного; в - перлитного;
1-ферит; 2 - пластінчатийграфіт; 3 - перліт
Перлітний сірий чавун (рис 3.12, в) має високу міцність, яка обумовлена присутністю в його структурі перліту і дрібних пластинок графіту. Цей чавун використовують для отримання деталей відповідального призначення.
Сірий чавун має добрі ливарні властивості; високу текучість, що дозволяє одержувати виливки з товщиною стінки 3 - 4 мм; малу усадку (0,9 - 13%), що забезпечує виготовлення виливків без усадочних раковин, пористості і тріщин.
В даний час до 90% сірого чавуну виплавляють в вагранках. На рис. 3.13. показана вагранка закритого типу, що представляє собою шахту 3 доменного профілю з водоохолоджуваним кожухом, в яку через шлюзовий завантажувальний пристрій I певними порціями (колошами) протягом всього періоду плавки завантажують шихту поперемінно з коксом і флюсами (вапняком). Як металевої шихти використовують ливарні і переробні доменні чавуни, відходи власного виробництва, чавунний: і сталевий брухт, феросплави.
Для горіння палива (коксу, природного газу) в вагранку через фурмені пояс 4 і фурми 7 подається підігріта до температури 450- 550 ° С повітряно-киснева суміш. За рахунок теплоти, що виділяється при горінні палива, металева шихта розплавляється. Розплавлений чавун по жолобу 5 з пристроєм для безперервного відбору шлаку випускається в копильник і далі надходить на ділянку розливання чавуну в форми.
Вагранкові гази через вузол відбору 2 відсмоктуються для їх подальшого очищення, дожигания і використання в воздухонагревателях. Вагранку встановлюють на опорному пристрої 6. Процес плавки втаких вагранках повністю автоматизований.
Для виплавки чавуну підвищеної якості (марок СЧ25- СЧ45) застосовують дугові й індукційні печі.
Мал. 3.13. Вагранка закритого типу з очищенням газів і підігрівом дуття
Виготовлення виливків, з високоміцного чавуну. Ввисокопрочном чавуні графіт має кулясту форму. Для отримання графіту кулястої форми чавун модифікують магнієм або церієм з подальшим модифицированием ферросилицием.
Рис.3.14. Мікроструктури високоміцного чавуну:
а - феритного; б - перлітною-феритного; в - перлитного;
1 - ферит; 2 - кулястий графіт, 3 - перліт
Високоміцний чавун позначають: ВЧ38 - ВЧ120 (всього дев'ять марок). Букви позначають належність даного сплаву до високоміцних чавунів, перші дві або три цифри показують тимчасовий опір # 948; в (МПа # 903; 10 -1).
Відмінною особливістю високоміцного чавуну є його високі механічні властивості; тимчасовий опір 373-1180 МПа, відносне подовження 2-17%, твердість НВ 137- 360, що обумовлено кулястої формою графіту, який в меншій мірі, ніж пластинчастий графіт в сірому чавуні, послаблює перетин металевої маси і не робить на неї надрізати дії. Цей чавун має високу зносостійкість, гарну корозійну стійкість, теплостійкість, жаростійкість, хладностойкость і т. Д.
По складу металевої маси, високоміцний чавун може бути феритної (рис. 3.14, а), перлітною-феритних (рис. 3.14, б) і перлітним (рис. З.14, в).
Виливки з цього чавуну переважно виготовляють в піщаних формах, в оболонкові форми, литтям в кокіль, відцентровим литтям і іншими способами.
Виливки з високоміцного чавуну застосовують у важкому і енергетичному машинобудуванні, в металургійній промисловості при роботі в умовах великих статичних і динамічних навантаженнях. Це деталі прокатного, ковальсько-пресового і гірничорудного обладнання, а також дизелів, парових, газових і гідравлічних турбін (прокатні
валки, колінчаті вали, корпуса вентилів, парових турбін та ін.) масою від декількох кілограмів до кількох десятків тонн.
Виготовлення виливків з ковкого чавуну. Ковкий чавун отримують шляхом тривалого відпалу виливків з білого чавуну. При відпалі утворюється графіт набуває компактну, пластівчасту форму. На рис. 3.15 показані схеми мікроструктур білого (а) і ковкого (б, в) чавунів.
Мал. 3.15. Мікроструктури білого (а) і ковкого (6, е) • чавунів:
1 - перліт; 2 - графіт відпалу; 3 - ферит; 4 Цементо
Ковкий чавун маркують КЧ37-12-КЧ63-2 (всього дев'ять марок). Букви позначають належність даного сплаву до ковкого чавуну, перші дві цифри показують тимчасовий опір, другі дві -або одна - відносне подовження.
Ковкий чавун володіє високим тимчасовим опором (300-6ЗОМПа) відносним подовженням (2-12%) і твердістю (НВ 149- 269); високими зносостійкістю і опором ударним навантаженням, добре обробляється різанням.
По складу металевої маси ковкий чавун може Феритний (рис. 3.15, б) або перлітним (рис. 3.15, в), Останній володіє високим тимчасовим опором, але меншою пластичністю.
Доя отримання феритної структури виливки отжигают по режиму, наведеному на рис. 3.16, а. Виливки повільно нагрівають до температури 950-1000 ° С (зона 1) і тривало витримують при цій температурі (зона П), при цьому цементит білого чавуну розпадається на аустеніт і графіт. Потім проводять проміжне охолодження до температури 760-740. ° С (зона III), при якому аустеніт перетворюється в перліт.
Мал. 3.16. режими відпалу білого чавуну на феритної (а) і перлитную (б) структури: 1 - цементит; 2 - перліт, 3 - аустеніт; 4 - графіт відпалу; 5 - ферит
При подальшій витримці виливків при температурі 740-720 ° С (зона IV) цементит, що входить до складу перліту, розкладається, утворюючи феррит і вуглець відпалу. Відпал на феритний ковкий чавун триває 22 - 32 год.
Для отримання перлитной структури виливки з білого чавуну отжигают по режиму, наведеному на рис. 3.16. б. Тривалість відпалу 17-24 год.
З ковкого чавуну виготовляють виливки масою від декількох грамів до 250 кг з товщиною стінок 3 - 50 мм для автомобілебудування (маточини коліс, кронштейни, важелі, коробки диференціалів, корпусу зчеплення і ін.); для сільськогосподарського машинобудування (деталі шасі, корпусні деталі, важелі, кронштейни) і для інших галузей машинобудування.