Отбеленный чугун

Отбеленные отливки — поверхность которых состоит из белого чугуна, а внутри серый или высокопрочный чугун.

Соответственно в отбеленном слое различают:

а) зону чистого отбела, простирающуюся на глубину от поверхности отливки до появления первых включений графита — х;

б) переходную зону, простирающуюся на глубину от первых включений графита в зоне чистого отбела до последних включений карбидов в сером чугуне сердцевины — z.

Критерий качества отбеленной отливки Ак является отношением глубины зоны чистого отбела к сумме глубин чистого отбела и переходной зоны:

Ак = х /(х + z)

Критерий качества разработан применительно к валковому производству и наиболее полно характеризует эксплуатационные свойства отбеленных отливок; глубиной слоя чистого отбела определяется их износостойкостью, а глубиной общего отбела — прочность. Помимо этого, глубина общего отбела характеризует и эксплуатационные свойства отбеленных отливок со сложным профилем поверхности, получаемым путем механической обработки в пределах отбеленного слоя.

Структура рабочего слоя отбеленных отливок зависит для каждого из их типов от химического состава чугуна и технологии производства. Металлическая основа отбеленного слоя изменяется от перлитной при нелегированном чугуне до тонкоперлитной, включая сорбитную при низком легировании никелем (1,25-1,75% Ni), трооститно — сорбитную и трооститную при среднем легировании (2,5 — 3,0% Ni), до мартенситно — аустенитной при высоком легировании (3,5-4,5% Ni ). Соответственно изменяется характер кристаллов карбида и количество перлитокарбидной эвтектики.

Классификация чугунов. Маркировка чугунов.

В составе чугуна 2,8…3,6 % углерода, и пониженное содержание кремния – 0,5…0,8 %.

Углерод оказывает весьма большое влияние на эксплуатационные свойства отбеленных отливок; твердость их рабочего слоя возрастает с увеличением его содержания. Понижение содержания углерода способствует созданию более равномерных эксплуатационных свойств по всему сечению отливок, а его повышение, при неизменном составе чугуна по содержанию остальных элементов, вызывает заметное изменение эксплуатационных свойств по глубине рабочего слоя.

Содержание кремния является одним из главных факторов комплексных служебных свойств отбеленных отливок (их износостойкости и прочности) и основным средством их регулирования. Поэтому точное содержание его обычно не регламентируется, а устанавливается по технологическим пробам контроля плавок на отбел. Образцы таких проб имеют форму усеченного клина с канавкой на боковой поверхности для получения направленного излома. Размер проб назначаются в зависимости от плавильного агрегата, содержания углерода и серы в чугуне. Пробы заливают в песчаную форму, установленную на чугунном поддоне, и охлаждают поэтапно по определенному режиму в форме, на воздухе и в воде.

Твердость металлов. Твердость по Шору. Твердость по Бринеллю. Твердость по Виккерсу. Твердость по Роквеллу.

Надежным методом компенсации отрицательного влияния повышенного содержания углерода (графита) на прочность отливки в целом является модифицирование, особенно магнием.

Содержание серы, неблагоприятно влияющей на эксплуатационные свойства отбеленного чугуна, поддерживается на низшем уровне, в пределах 0,06-0,12%; в чугуне, модифицированном магнием, содержание серы снижается до 0,002-0,02%. Для предупреждения самополирования рабочего слоя в гладких мукомольных валах содержание серы повышается до 0,12-0,20%.

Незначительная присадка теллура весьма интенсивно повышает отбеливаемость чугуна и ввода 0,001% его эквивалента снижению содержания кремния на 0,04%.

Технологические свойства материалов (металлов). Эксплуатационные свойства материалов (металлов).

Повышенное содержание фосфора, сильно понижающего износостойкость и прочность отбеленного чугуна, допускается в связи с его способностью предотвращать образование горячих трещин в процессе кристаллизации отбеленного слоя.

Хром в количестве 0,15-1,5% используется для торможения процесса графитизации, что особенно существенно в производстве крупных отливок из отбеленного чугуна.

Присадки бора значительно улучшают качество рабочего слоя отливок и используются для регулирования твердости и глубины отбела; но начиная с 0,0003-0,0006% дальнейшее повышение его содержания увеличивает глубину отбела и после ввода 0,008-0,002% бора, количество серой составляющей в отливке стабилизируется. Влияние обработки чугуна присадками магния на глубину отбеленного слоя зависит от наличия в чугуне его избыточного количества и каждые 0,0025% магния увеличивабт глубину отбеленного слоя в среднем на 1мм.

Механические свойства металлов. Механические свойства сталей. Механические свойства сплавов.

Термическая устойчивость отбеленного чугуна выражается в сопротивлении его растрескиванию при многократном нагреве и охлаждении. Для увеличения термической устойчивости отбеленного чугуна рекомендуется создание такой структуры, в которой карбидная составляющая расположена изолированными областями в основной металлической массе.

Имеют высокую поверхностную твердость (950…1000 НВ) и очень высокую износостойкость. Используются для изготовления прокатных валов, вагонных колес с отбеленным ободом, шаров для шаровых мельниц.

Для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного износа, используются белые чугуны, легированные хромом, хромом и марганцем, хромом и никелем. Отливки из такого чугуна отличаются высокой твердостью и износостойкостью.

Для деталей, работающих в условиях износа при высоких температурах, используют высокохромистые и хромоникелевые чугуны. Жаростойкость достигается легированием чугунов кремнием (5…6 %) и алюминием (1…2 %). Коррозионная стойкость увеличивается легированием хромом, никелем, кремнием.