Физические свойства чугуна – Общая информация о Чугун. Полное описание от металло-торгующих компаний в Украине. Цены на покупку металла в прайс-листе металлоторгующей площадки 1metal.com.

Физические и химические свойства чугуна



Физические свойства чугуна (плотность, теплофизические и электромагнитные свойства) зависят от состава и структуры, а следовательно, от вида и марки чугуна.


Плотность чугуна.


Пренебрегав сравнительно малым влиянием ряда элементов в обычном чугуне, можно рассчитать плотность чугуна.

где С, S, Р — массовые доли элементов,%;
Сr — массовая доля графита, %;
П0 — пористость, %;
15 Ссв; 2,7 S; 14,5 (Р—0,1) — количество карбидов железа, сульфидов марганца н фосфидной эвтектики соответственно.


Приведенная формула дает вполне удовлетворительные совпадения с экспериментальными данными.


В табл. 1 приведена плотность различных групп чугунов.


Наибольшей плотностью характеризуются белые чугуны, не содержащие свободных графитовых включений, а некоторые легированные чугуны (хромовые, никелевые, хромоникелевые).





















Таблица 1. Плотность чугуна
Группа чугуна Марка чугуна Структура Плотность, т/м2
Белый Перлит, карбиды 7,4-7,75
С пластинчатым графитом СЧ15, СЧ18 Ферритная, ферритноперлитная 6,8-7,2
СЧ20-СЧ25 Перлитная 7,0-7,3
СЧ30, СЧ35 Перлитная 7,2-7,4
Высокопрочный с вермикулярным или шаровидным графитом ВЧ 35-ВЧ 45 Ферритная 7,1-7,2
ВЧ 60-ВЧ 80 Перлитная 7,2-7,3
ВЧ 100 Бейнитная 7,2-7,35
Ковкий КЧ 30-6/КЧ 37-12 Ферритная 7,2-7,24
КЧ 45-7/КЧ 65-3 Перлитная 7,3-7,5
Легированный Никелевый с 34-36% Ni Аустенитная 7,5-7,7
Никелевый с медью типа ЧН15Д7Х2 — нерезист 7,4-7,6
Хромовый тип ЧХ28, ЧХ32 7,3-7,6
Хромово-никелевый 7,6-7,8
Кремнистый типа С15, С17 Ферритная 6,7-7,0
Чугун с 12% Mn 7,1-7,3
Алюминиевый: с 5-8% Al типа ЧЮ22Ш — чугаль 6,4-6,7
Ферритная 5,6-6,0


У серых чугунов плотность обычно тем больше, чем выше прочность чугуна.


Высокопрочный чугун при прочих равных условиях (одинаковом содержании кремния, перлита и графита) характеризуется большей плотностью, чем чугун с пластинчатым графитом. Однако во многих случаях эта плотность может оказаться на практике ниже, чем у серых чугунов, вследствие более высокого содержания углерода и кремния или большей ферритизации матрицы.


Большей плотностью также характеризуются аустенитные чугуны, вследствие более плотного строения, особенно при легировании никелем и мелью, плотность которых больше, чем у железа.


При легировании марганцем плотность аустенита несколько понижается. Еще меньше плотность ферритных кремнистых и алюминиевых чугунов.


Во всех случаях на плотность отливок влияет пористость (газовая, усадочная), величина которой колеблется обычно от 0,5 До 1,2% в зависимости от состава чугуна, характера кристаллизации и технологических факторов (эффективности питания, толщины стенки и т. п.), которые, в свою очередь, определяются технологичностью конструкции отливки. Наибольшее значение имеют условия питания, гидростатический напор, под которым происходит затвердевание отливки. Поэтому плотность в верхних частях крупных отливок может быть на 5% меньше, чем в нижних частях, а в центре — на 10% меньше, чем на периферии.


Плотность графитизированного чугуна уменьшается также с увеличением толщины стенки отливки вследствие увеличения степени графитизации и укрупнения графита:




Толщина стенки, мм 10 12,5 25 37
Плотность, т/м3 7,23 7,14 7,08 7,02

С увеличением жесткости форма Уменьшается предусадочное расширение, а следовательно, и усадочная пористость. Поэтому отливки, полученные в металлические формы, при прочих равных условиях более плотные, чем отливки, изготовленные в песчаных формах.






metiz-bearing.ru

Чугун свойства физические — Справочник химика 21





    Углерод присутствует в сплавах железа в трех формах связанный в твердом растворе (феррите), в карбидах и в виде графита Определение содержания различных видов углерода в сталях и чугунах основано на их различных физических и химических свойствах и их реакциях в растворах электролитов. [c.29]

    Сплавы железа. Едва ли Е е самыми распространенными материалами в технике были и остаются чугун и различные стали. Те и другие являются соединениями железа углерода (исключая специальные стали) Различное содержание углерода заметно влияет на физические свойства указанных сплавов. Мягкая сталь содержит н выше 0,3% углерода. Ее отличительная особенность — высокая плас- [c.112]








    Сплавы железа. Едва ли не самыми распространенными материалами в технике были и остаются чугун и различные стали. Те и другие являются соединениями железа и углерода (исключая специальные стали). Различное содержание углерода заметно влияет на физические свойства указанных сплавов. Мягкая сталь содержит не выше 0,3% углерода. Ее отличительная особенность — высокая пластичность. Например, из мягкой стали изготовляют гвозди. Твердая сталь содержит от [c.134]

    Физические свойства высокохромистого чугуна [c.139]

    III). Гидроксиды железа (II) и (III). Их свойства. Комплексные соединения железа. Химические реакции, лежащие в основе получения чугуна и стали. Роль железа и его сплавов в технике. Хром, электронная формула, степени окисления. Получение, физические и химические свойства хрома. Оксиды хрома (II) и (III). Гидроксиды хрома (II) и (III). Их свойства. Оксид хрома (VI). Хромовая и дихромовая кислоты. Дихромат калия как окислитель. Марганец, злектронная формула, степени окисления. Получение, физические и химические свойства марганца. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений марганца. Оксиды марганца (II) и [c.9]

    Чугуны. При увеличении содержания углерода в железных сплавах до 2,8—3,7% получают чугуны, значительно отличающиеся по свойствам от сталей. Стоимость чугунов намного ниже стоимости сталей. Основные физические свойства чугунов  [c.21]

    Как же будет обстоять дело с металлами как конструкционным материалом Не заменят ли их искусственные полимерные и другие неметаллические материалы, не подверженные коррозии, как об этом иногда говорят в последнее время Нет, этого не произойдет. Железо, сталь, чугун, алюминий, медь, титан и другие металлы и сплавы, служащие сейчас основными конструкционными материалами, несомненно, сохранят эту роль на многие годы. Могучие их соперники — пластические массы, полимеры, модифицированная древесина, стекло, керамика, бетон и другие известные и вновь появляющиеся материалы, не вытеснят металлы. Каждому новому конструкционному материалу с полезным набором физических и физико-химических свойств найдется место в народном хозяйстве и развитии техники будущего. Металлы и их многочисленные сплавы, благодаря своим ценным свойствам — высокой прочности и одновременно пластичности, высокой тепло- и электропровод- [c.7]

    Каменноугольный кокс применяется для выплавки чугуна, в цветной металлургии, для литейного дела, для получения газа в газогенераторах и для других целей. В зависимости от своего назначения кокс должен удовлетворять определенным требованиям по своему составу и физическим свойствам. [c.13]

    Высокопрочный чугун обычно получали, модифицируя его магнием. Физический смысл этой добавки станет ясным, если вспомнить, что в чугуне 2—4,5% углерода в виде чешуйчатого графита, который и придает чугуну главный его технический недостаток — хрупкость. Добавка магния заставляет графит перейти в более равномерно распределяющуюся в металле шаровидную или глобулярную форму. В результате значительно улучшается структура, а с ней и механические свойства чугуна. Однако легирование чугуна магнием требует дополнительных затрат реакция идет очень бурно, расплавленный металл брызжет во все стороны, в связи с чем приходилось сооружать для этого процесса специальные камеры. [c.77]

    Для знакомства с физическими свойствами железа и его сплавов учащимся раздают полоски кровельного железа, иглы, лезвия безопасной бритвы, кусочки чугуна от испорченной посуды или каких-либо других изделий. [c.278]

    Механические и физические свойства отливок из серого чугуна и влияние состава чугуна и его структуры на химическую стойкость в серной кислоте приведены на стр. 117. [c.191]

    Термин шлак применяют как название отходов,. получаемых при плавке чугуна и различных металлов и при сжигании минерального топлива. В зависимости от происхождения шлаки делят ка две большие группы металлургические и топливные, различающиеся химическим и минералогическим составами, кристаллической структурой, вследствие чего их химические, физические и, следовательно, технические свойства оказываются весьма различными. [c.430]

    Нанесение на металл покрытия в ванне расплавленного металла — это самый старый и самый дешевый метод нанесения защитных покрытий. Ему сопутствует одно принципиальное ограничение — наносимый в качестве покрытия металл или сплав должен иметь сравнительно низкую температуру плавления, при которой металл-основа еще не меняет, своих физических свойств. Этот метод используется для нанесения покрытий из олова, цинка, свинца и алюминия на сталь (реже — на чугун) и на медь. [c.195]

    Хотя эти элементы входят в состав чугуна в сравнительно небольших количествах, они имеют очень большое значение и определяют его физические и химические свойства и пригодность к эмалированию. [c.270]

    Основные физические свойства серого чугуна [46, 50, 51] [c.152]

    Добавки лития способствуют графитизации, повышают жидкотекучесть, увеличивают удельный вес (более здоровый и плотный металл), повышают твердость, сопротивление изгибу и сжатию и ряд других физических и механических свойств. Литий действует подобно магнию, но одинаковый эффект достигается при меньших добавках кроме того, нет необходимости вводить литий в виде сплавов с никелем или медью. В одной из работ рекомендуется вводить в чугун 0,01% лития иО,04% магния. О промышленном применении сведений нет, по-видимому, оно еще практически не осуществляется [c.27]

    Алюминий… Совокупность ценных физических, химических и механических свойств определяет широкое его применение практически во всех отраслях техники, как в чистом виде, так и, особенно, в сплавах с другими металлами. Алюминиевые сплавы прочно держат второе место, уступая только стали и чугуну. По темпам же роста производство алюминия существенно опережает выпуск многих металлов, в том числе и стали, чугуна, меди, свинца, цинка, не говоря уже о многих других. Эти темпы наглядно иллюстрируют краткие анкетные данные более чем за полтора века. [c.119]

    Безопасность работы с пистолетом в большой степени зависит от физических свойств материала, в который забивают дюбель. Так, запрещается забивать дюбель в чугун и керамические материалы, обладающие повышенной хрупкостью и дающие большое количество осколков, а также в легко пробиваемые строительные материалы (пластмасса, дерево, сухая штукатурка и др.). Не разрешается также забивать дюбель в твердые породы камней и бетон с гравием крупностью свыше 40 жл , так как это может вызвать деформацию и рикошет дюбеля. [c.121]

    Требуемые материал корпусных деталей (серый и ковкий чугун, углеродистая и коррозионностойкая сталь) и материал уплотнительных колец выбираются с учетом физических и коррозионных свойств среды, рабочего давления и рабочей температуры среды. Наиболее часто используется фланцевое соединение предохранительного клапана с емкостью, сосудом или трубопроводом, но в некоторых случаях применяется и резьбовое (малые размеры) или соединение сваркой. [c.214]

    Помимо этих основных групп нержавеющих сплавов известно большое количество марок сталей и чугунов, легированных молибденом, медью, ванадием, вольфрамом, алюминием, кремнием и другими элементами, обладающих в зависимости от состава и метода обработки разнообразными физическими, технологическими и механическими свойствами. [c.112]

    При изготовлении деталей теплообменных аппаратов для вязких жидкостей применяются углеродистые и легированные стали, чугуны, цветные металлы и сплавы, сплавы на основе никеля и титана, неметаллические материалы. Для целей расчета в табл. 13 приведены физические свойства ряда металлов и сплавов. [c.57]

    Классификация эта является естественной, так как определяется свойствами различных аллотропных модификаций твердого железа. При нормальных условиях существует а-железо, имеющее кристаллическую решетку в форме объемноцентрированного куба (рис. 60). При 768° С железо теряет магнитные свойства и переходит в немагнитное (Э-железо) без изменения кристаллического строения, а при 910° С образуется новая его модификация — -железо, которое аналогично -железу немагнитно, но имеет кристаллическую решетку гра-нецентрированного куба. Наконец, при 1400° С происходит дальнейшее превращение -железа в 3-железо. Кристаллическая решетка 8-железа — объемноцентрированный куб, и по физическим свойствам оно аналогично а-железу.При переходе а-железа в -железо растворимость в нем углерода сильно возрастает. Так, максимальная при 723° С растворимость углерода в -железе составляет не более 0,04%. Такой раствор, содержащий еще немного кремния, серы и фосфора, называется ферритом, он обладает сравнительно небольшой механической прочностью и малой твердостью, но значительной пластичностью, и он магнитен. Растворимость же в -железе достигает 0,83% при 720° С и до 2% при 1130° С, этим и определяется граница между сталями и чугунами (белыми). Такой раствор [c.166]

    Углерод в различных некристаллических формах является основным элементом химических, физических и биологических явлений и процессов. Поэтому понятен более вековой интерес к углеродсодержащим шунгитовым породам (шунгитам) Карелии, знаменитым высоким содержание аморфного углерода (по оценкам до 25х 10 тонн). Шунгиты обладают набором физикомеханических и физико-химических свойств, позволивших отнести их к перспективному углеродному сырью. Показана возможность их использования в процессах водоподготовки и водоочистки, в качестве катализатора в кислотных и кислотно-основных реакциях, многофункхщонального наполнителя полимерных композиционных материалов, в процессах выплавки кремнистых чугунов и получения карбида кремния. [c.174]

    Наиболее широкое распространение в качестве материалов для химической аппаратуры получили стали и чугуны. Они обладают высокой механической г[рочностью, хорошими физическими свойствами (высокая теплопроводность, малая теплоемкость идр.), вполне доступны и достаточно дешевы. [c.80]

    Нелегированная углеродистая сталь — важнейший конструкционный материал, уже длительное время широко используемый в морских условиях. В последнее время более широкое применение находят низколегированные стали, обладающие повышенной прочностью. В некоторых специальных случаях применяют также другие материалы иа основе лтехнически чистое железо. Выбор сталей в качестве материала для морских конструкций обусловлен такими факторами, как доступность, низкая стоимость, хорошая обрабатываемость, опыт ироектирования, физические и механические свойства. [c.28]

    Сложная и громоздкая конструкция тарельчатого абсорбера. Абсорбер изготовляют из многих различающихся физическими свойствами материалов, таких как сталь обычная (корпус аппарата), свинец и кислотоупорная плитка (футеровка), чугун (подставки под тарелки), прессованный графит — игурит (тарелки), легированная сталь (охлаждающие элементы) и др. Охлаждающие элементы труднодоступны для осмотра. Все это осложняет эксплуатацию аппарата, приводит к частым его остановкам и ремонтам. [c.411]

    Наилучшее сочетание механических, коррозионных и литейных свойств имеет чугун, содержаш,ий 16% кремния, около 0,7% углерода и 0,3% марганца. Физические свойства высококремнистого чугуна (феррЪсилида) следующ,ие [88, 118]  [c.62]

    Кремнемолибденовый чугун С15М4 (антихлор) стоек при всех температурах в соляной кислоте любой концентрации (табл. 28). Физические свойства этого чугуна следующие  [c.62]

    Аустенитный никель-медистый чугун (нирезист) марки ЧН15Д7Х2 и никелевый чугун (никросилал) находят широкое применение (табл. 29). Физические свойства этого чугуна следующие  [c.62]

    В химическом машиностроении применяются высокохромистые чугуны марок Х28Л и Х34Л (табл. 30). Физические свойства этого чугуна следующие  [c.64]

    Насос, изготовленный из чугуна с содержанием 14,5—16% ферросилиция 0-Х653Н6, применяют для перекачивания, смесей и азотной кислоты разной концентрации. Проточная часть кремниевых насосов аналогична насосам из хромоникелевой стали. Физические свойства литья из ферросилиция обусловливают применение кожуха из серого чугуна вместо обычных резьбовы е соединений, например, на фланцах, применяют шлицевые соеди- нения. Для разгрузки сальника одноступенчатые насосы обычнй имеют разгрузочное колесо закрытого типа с длинными и корот- кими лопастями (число лопастей 12). [c.221]

    Отбел — твердые места в отливках, характеризующиеся светлой лучистой поверхностью излома, обусловленной соде ржа-нием структурно-свободного цементита. Отбел образуется при заливке металла для тонкостенных изделий во влажную форму, а также в случае применения при шихтовке ржавленного чугунного лома или перегорелых колосников. Очень часто отбеленные йеста получаются от чрезмерного увлажнения отдельных мест формы. Поскольку эти отбеленные места имеют другую структуру, чем вся остальная поверхность отливки, они обладают и другими физическими и механическими свойствами и, в частно-]сги, другим коэфициентом теплового расширения. Это и является причиной растрескивания изделий при обжиге. Примером таких трещин служат и накрайники. Появлению отбела способствует повышенное содержание серы и марганца в чугуне при недостаточном содержании кремния. Если отбеленные места имеют очень небольшие размеры и рассеяны по всей отливке в виде мелких пятен, то во время обжига происходит разложение цементита на феррит и чрезвычайно активный углерод отжига. Вследствие этого в эмали образуются пузырьки и поры. Довольно часто эти отбеленные места находятся на поверхности изделий в виде очень тонкой Пленки, которая является причиной пористости эмали. Изделия, имеющие такой дефект, подлежат обжигу вчерне до эмалирования с последующей очисткой песком. [c.280]

    Чугуном называют сплавы железа с углеродом, содержащие свыше 2% углерода. Кроме углерода и железа, в сплаве присутствуют нримееи кремний, марганец, фосфор, сера и др. Эти примеси находятся в разных количествах и оказывают существенное влияние на формирование структуры сплава, а следовательно, и механические, физические и другие свойства чугуна. Количество этих примесей нри переплавке чугуна для изготовления отливок можно регулировать и, таким образом, получать нужные химический состав, структуру и свойства. Важнейшие компоненты чугуна, при помощи которых регулируется формирование структурных составляющих чугуна, — углерод и кремний. Количественное их соотношение определяет количество графита и характер основной (металлической) массы. Примеси марганца, фосфора и серы в тех пределах, в которых они находятся в обычном углеродистом чугуне, не вносят существенных изменений в структуру и фазовые превращения чугуна [45]. [c.137]

    ГОСТ 2176-57 предусматривает две марки высокохромистого чугуна Х28Л и Х34Л. Химический состав и механические свойства чугуна этих марок приведены в табл. 104. Физические свойства высокохромистого чугуна приведены в табл. 105. [c.162]

    Физические свойства чугунов характеризуются следующими данными удельный вес 7,0—7,4 кг1дм . Для расчетов веса принимается у = 7,25 кг/дм . Температура плавления = 1250 — 1280° С. Теплоемкость с = 0,13 кал1кг° С, теплопроводность Я, = 22 -г—Ч-28 ккал1м°С час, коэффициент линейного расширения а=11 х 10 , удельное электрическое сопротивление р = 0,6 ом-мм 1м. [c.21]

    Наибольшее применение Ж. находит в виде углеродистых и легированных другими элементами сталей и сплавов и специальных марок чугунов. Углеродистыми сталями наз. все сплавы Ж. с углеродом, содержащие до 2% С сплавы с более высоким содержанием углерода относятся к чугунам. В зависимости от назначения и областей применения различают 1) к о н-струкц ионные стали — применяемые для строительства зданий, мостов, судов, вагонов, разных сооружений и машин 2) инструментальные стали — для изготовления различных инструментов. Эта группа сталей делится на углеродистые и легированные инструментальные стали, быстрорежущие стали и др. 3) стали с особыми физическими свойствами — а) нержавеющие, коррозионностойкие, б) жаростойкие и жаропрочные, в) электротехнические (магнитные, стали с высокой электропроводностью и с высоким электросопротивлением), г) стали с особыми физич. свойствами, напр, малым тепловым расширением и др. Все эти группы сталей по назначению находят широкое нрименение в самых разнообразных отраслях народного хозяйства и новых областях техники (см. Железа сплавы). [c.24]

    Вопросы и задачи. 1. Рассказать о железе а) место в периодическоп системе, б) заряд ядра атома и послойное распределение электронов, в) атомная масса, г) проявляемая валентность. 2. Что известно о распространении железа в природе и о его биологическом значении 3. Как получают чистое железо 4. Какие у железа свойства а) физические, б) химические 5. Какие соединения железа называют а) закисными, б) окисными Привести примеры. 6. Что такое а) чугун, б) сталь, в) ковкое железо 7. Рассказать подробно о доменном производстве а) устройство и работа домны, б) химизм доменной плавки, в) чугуны белый и серый, г) шлак. 8. В чем состоит различие чугуна и стали 9. Рассказать о производстве стали по способу а) Бессемера, [c.230]

    Металлы и их сплавы имеют большое значение в современной технике . Ценные физические и химические свойства, высокая механическая прочность, способность поддаваться разнообразной обработке и значительные природные рессурсы делают их наиболее распространенным материалом для постройки машин, аппаратов и инженерных сооружений. Промышленность, транспорт, сельское хозяйство и другие отрасли народного хозяйства потребляют ежегодно миллионы тонн металлов. В химическом машиностроении применяют специальные чугуны и сталь, свинец, сплавы цветных металлов и др., так как эти металлы способны противостоять воздействию кислот, щелочей и различных газов часто при высоких давлениях и резких колебаниях температур. [c.427]


chem21.info

Физические свойства чугунов

Таблица
5.3

Чугун

р,
кг/м3

а,
— 10б,
К»1

X,
Вт/(м • К)

с,
Дж/(кг • К)

СЧ

6800…
7500

10,0…
12,0

45…60

502
…545

ВЧ

7100…
7350

9,0…
12,5

30…45

545…630

ЧВГ

7100…
7350

10,0-12,0

40…50

525
…585

КЧ

7200…
7500

10,5…
11,0

30…40

460…
540

Примечание,
р — плотность; а7
— температурный коэффициент линейно­го
расширения;
X

— коэффициент теплопроводности;
с

— теплоемкость.

грубым графитом
и металлической матрицей при охлаждении
образуются микропоры вследствие разных
температурных коэф­фициентов линейного
расширения: 12-10″6
К»1
для железа и 26 • 10″6
К»1
для графита перпендикулярно базису.
Гидро- и пнев- моплотность возрастают
с уменьшением углеродного эквивален­та
и толщины стенки (увеличением скорости
затвердевания). При этом для чугуна не
свойственно общее правило, в соответствии
с которым герметичность сплавов
возрастает с уменьшением интервала
кристаллизации. Эффективным средством
повышения герметичности является
легирование 0,2…0,25% Ni
и 0,2… 0,3 % Си.

5.3. Высокопрочный чугун

В настоящее время
чугун с шаровидным графитом чаще
называ­ется высокопрочным. Как отмечено
выше, концентрация напряже­ний около
включений графита шаровидной формы в
два и более раза меньше, чем для графита
пластинчатой формы. Поэтому вы­сокопрочный
чугун имеет не только высокую прочность,
но и заметные пластические свойства,
что позволяет изготовлять из него
отливки-детали, работающие при ударных
нагрузках. При этом экономически выгодно
заменять отливки из углеродистой стали
и ковкого чугуна отливками из высокопрочного
чугуна. Так, по аме­риканским данным,
удельный расход электроэнергии, кВт —
ч/т от­ливок, составляет: 3100 для серого
и высокопрочного чугуна, 5700 для
углеродистой стали и 6400 для ковкого
чугуна. Такие отливки, как ступицы
переднего и заднего колеса, изготовляют
из высоко­прочного чугуна взамен
ковкого, а коленчатый вал — из высоко­прочного
чугуна взамен углеродистой стали.

Обязательным при
производстве отливок из высокопрочного
чугуна является модифицирование с целью
получения шаровид­ного графита, низкое
содержание серы (менее 0,012%) при от­сутствии
в химическом составе демодификаторов
(Bi,
Se,
Al,
Ti,
As,
Pb).

Самыми распространенными
являются модификаторы на ос­нове
магния, в частности лигатуры магния с
ферросилицием ФСМг, а также лигатуры
Ni-Si-Mg,
ЖКМК (Fe-Si-Mg-Ca)
и KM
(Si-Ca-Mg).
Для модифицирования используют также
ред­коземельные металлы (РЗМ — La,
Се, Nd
и др.).

По ГОСТ 7283-85
высокопрочный чугун подразделяется на
восемь марок (табл. 5.4). В обозначении
марки кроме букв ВЧ (вы­сокопрочный
чугун) приводится цифра — временное
сопротив­ление св,
кгс/мм2,
т. е. предел прочности при растяжении.

По металлической
матрице чугуны подразделяются на феррит-
ные, перлито-ферритные, перлитные и
бейнитные. Чугуны пер­вых двух типов
производят в литом состоянии без
термической

studfiles.net

физические свойства чугуна » Главная Главная

Физические свойства чугуна при растяжении описаны в таблицах соответствующих определённым видам нагрузок.

 

Таблица 1. Физические свойства чугуна при растяжении.

 

Физические свойства чугуна марок СЧ10 – СЧ18 (серый чугун)

Е – модуль продольной упругости чугуна Е х 0.01 = 60 – 80 МПа.

δ – относительное удлинение при разрыве чугуна δ = 0.2 – 1.0 %.

σ 1р – предел выносливости чугуна при изгибе с симметричным циклом нагружения σ 1р = 50 – 70 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ20 – СЧ30 (серый чугун)

Е – модуль продольной упругости чугуна Е х 0.01 = 85 – 125 МПа.

δ – относительное удлинение при разрыве чугуна δ = 0.4 – 0.65 %.

σ 1р – предел выносливости чугуна при изгибе с симметричным циклом нагружения σ 1р = 90 – 115 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ30 – СЧ35 (серый чугун)

Е – модуль продольной упругости чугуна Е х 0.01 = 125 – 145 МПа.

δ – относительное удлинение при разрыве чугуна δ = 0.65 – 0.9 %.

σ 1р – предел выносливости чугуна при изгибе с симметричным циклом нагружения σ 1р = 115 – 140 МПа.

 

Таблица 2. Физические свойства чугуна при сжатии.

 

Физические свойства чугуна марок СЧ10 – СЧ18 (серый чугун)

σС- предел прочности при сжатии чугуна σС = 500 – 800 МПа.

Е – модуль продольной упругости чугуна Е х 0.01 = 65 – 90 МПа.

μ – коэффициент поперечной деформации при сжатии чугуна μ = 0.28 – 0.29.

φ- относительное сужение при сжатии чугуна φ = 20 – 40 %.

σ 1с – предел выносливости чугуна при изгибе с симметричным циклом нагружения σ 1с = 70 – 90 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ20 – СЧ30 (серый чугун)

σС- предел прочности при сжатии чугуна σС = 850 – 1000 МПа.

Е – модуль продольной упругости чугуна Е х 0.01 = 93 – 130 МПа.

μ – коэффициент поперечной деформации при сжатии чугуна μ = 0.28 – 0.29.

φ- относительное сужение при сжатии чугуна φ = 15 – 30 %.

σ 1с – предел выносливости чугуна при изгибе с симметричным циклом нагружения σ 1с = 120 – 145 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ30 – СЧ35 (серый чугун)

σС- предел прочности при сжатии чугуна σС = 1000 – 1200 МПа.

Е – модуль продольной упругости чугуна Е х 0.01 = 130 – 155 МПа.

μ – коэффициент поперечной деформации при сжатии чугуна μ = 0.28 – 0.29 %.

φ- относительное сужение при сжатии чугуна φ = 15 – 20 %.

σ 1с – предел выносливости чугуна при изгибе с симметричным циклом нагружения σ 1с = 145 – 170 МПа.

 

Таблица 3. Физические свойства чугуна при кручении.

 

Физические свойства чугуна марок СЧ10 – СЧ18 (серый чугун)

τВ- предел прочности при срезе чугуна τВ = 240 – 320 МПа.

τ-1 – предел выносливости при кручении и изгибе чугуна τ-1 = 60 – 80 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ20 – СЧ30 (серый чугун)

τВ- предел прочности при срезе чугуна τВ = 280 – 360 МПа.

τ-1 – предел выносливости при кручении и изгибе τ-1 = 100 – 120 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ30 – СЧ35 (серый чугун)

τВ- предел прочности при срезе чугуна τВ = 360 – 400 МПа.

τ-1 – предел выносливости при кручении и изгибе τ-1 = 120 – 140 МПа.

 

Таблица 4. Физические свойства чугуна при срезе.

 

Физические свойства чугуна марок СЧ10 – СЧ18 (серый чугун)

τВ- предел прочности при срезе чугуна τВ = 150 – 220 МПа.

G – предел выносливости при кручении и изгибе чугуна Gх 0.01 = 40 – 44 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ20 – СЧ30 (серый чугун)

τВ- предел прочности при срезе чугуна τВ = 250 – 355 МПа.

G – предел выносливости при кручении и изгибе чугуна Gх 0.01  = 45 – 54 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ30 – СЧ35 (серый чугун)

τВ- предел прочности при срезе чугуна τВ = 355 – 400 МПа.

G – предел выносливости при кручении и изгибе чугуна Gх 0.01  = 54 – 64 МПа.

 

Таблица 5. Физические свойства чугуна при вибрации с нагрузкой равной 1/3 от σ0.2, где σ0.2 – условный предел текучести чугуна.

 

Физические свойства чугуна марок СЧ10 – СЧ18 (серый чугун)

φ – циклическая вязкость чугуна φ = 30 – 32 %.

Физические свойства чугуна марок СЧ20 – СЧ30 (серый чугун)

φ – циклическая вязкость чугуна φ = 23 – 30 %.

Физические свойства чугуна марок СЧ30 – СЧ35 (серый чугун)

φ – циклическая вязкость чугуна φ = 23 – 25 %.

 

Таблица 6. Физические свойства чугуна – α ударная вязкость чугуна.

 

Физические свойства чугуна марок СЧ10 – СЧ18 (серый чугун)

α – ударная вязкость чугуна α = 40 – 70 кДж/м2.

Физические свойства чугуна марок СЧ20 – СЧ30 (серый чугун)

α – ударная вязкость чугуна α = 80 – 100 кДж/м2.

Физические свойства чугуна марок СЧ30 – СЧ35 (серый чугун)

α – ударная вязкость чугуна α = 80 – 90 кДж/м2.

 

 

Таблица 7. Физические свойства чугуна при изгибе.

 

Физические свойства чугуна марок СЧ10 – СЧ18 (серый чугун)

σ1 — предел выносливости при изгибе с симметричным циклом нагружения чугуна σ1 = 58 – 66 МПа.

σИ – предел прочности при изгибе чугуна σИ = 240 – 360 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ20 – СЧ30 (серый чугун)

σ1 — предел выносливости при изгибе с симметричным циклом нагружения чугуна σ1 = 67 – 133 МПа.

σИ – предел прочности при изгибе чугуна σИ = 400 – 500 МПа.

Физические свойства чугуна марок СЧ30 – СЧ35 (серый чугун)

σ1 — предел прочности при изгибе с симметричным циклом нагружения чугуна σ1 = 133 – 135 МПа.

σИ – предел выносливости при изгибе чугуна σИ = 500 – 540 МПа.

4ypakabra.ru

Чугун, общие свойства. — таблицы Tehtab.ru

Таблица . Типичные физические свойства чугуна













Тип чугуна

Белый

Серый

Ковкий
Примечание, с повышением температуры: «+» — повышается; «-» — понижается
Удельный вес Г/см3 7,5±0,2 7,1±0,2 7,3±0,1 -
Коэффициент теплового линейного расширения a·10 1/°С, при температурах 20-100 °С 8±2 10±2 11±1 +
Действительная усадка в % 1,8±0,2 1,1±0,2 - +
Теплопроводность в кал/см·сек °С 0,08±0,2 0,10±0,02 0,13±0,02 -
Динамическая вязкость при температуре ликвидус дин·сек/см2 0,08 0,04 - -
Поверхностное натяжение в дин/см2 900±100 900±100 - +
Электросопротивление в Мк · ои · см 70±20 80±40 50±20 +
Теплоемкость в кал/Г · °С 0,13±0,02 0,12±0,02 0,12±0,02 +
Коэрцитивная сила в э 13±2 10±1 1,5±0,5 -
Остаточный магнетизм в гс 5000±1000 5000±1000 5000±1000 -

Таблица . Коэффициенты вязкости чугуна













Температура в °С Коэффициент вязкости в ( дин · сек/см2) чугуна с содержанием углерода в %

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Чугун застывает белым
1250 - - - - - 0,029 0,021
1300 - - - - 0,028 0,024 0,018
1350 - - 0,029 0,026 0,024 0,02 0,016
1400 0,026 0,025 0,024 0,023 0,02 0,02 0,016

Чугун застывает серым
1280 - 0,043 0,041 0,04 0,039 0,037 0,035
1300 0,043 0,042 0,041 0,04 0,038 0,037 0,035
1350 0,04 0,04 0,039 0,038 0,037 0,036 0,035
1400 0,038 0,038 0,037 0,036 0,035 0,034 0,035

tehtab.ru

Механические свойства и рекомендуемый химический состав серого чугуна по гост 1412-85

Марка
чугуна

Механические
свойства

Среднее
содержание элемента, мае. %

^изг

НВ

С

Si

Мп

с

Н/мм2
(кгс/мм2),
не менее

Заэвтектические
чугуны

СЧ10

98(10)

274(28)

143
…229

3,6

2,4

0,6

4,4

СЧ15

147(15)

314(32)

163
…229

3,6

2,2

0,6

4,33

Эвтектический
чугун

СЧ18

176(18)

358(36)

170…
229

3,5

2,1

0,7

4,2

Доэвтектические
чугуны

СЧ20

196(20)

392(40)

170…
241

3,4

1,8

0,85

4,0

СЧ25

245(25)

451(46)

180…
250

3,3

1,8

0,8

3,9

СЧ30

294(30)

490(50)

181
…255

ЗД

1,1

0,8

3,9

СЧ35

343(35)

539(55)

197…219

2,9

1,0

0,9

3,23

Примечание.
Содержание примесей, мае. %, менее: Р
0,2; S
0,15.

Как видно, с
увеличением степени эвтектичности
механичес­кие свойства снижаются (за
исключением демпфирующей спо­собности).
В заэвтектических чугунах (СЧ10, СЧ15)
формируется в основном ферритная
металлическая матрица с образованием
большего количества пластинчатого
графита прямолинейной или игольчатой
формы. Наилучшим комплексом механических
свойств обладают доэвтектические чугуны
СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35 прак­тически с
перлитной основой, которые нашли широкое
приме­нение для изготовления сложных
и ответственных отливок в авто­мобильной
промышленности (блоки цилиндров, гильзы,
тормоз­ные барабаны), в станкостроении
и др.

Чугуны с графитом
являются хрупкими материалами,
дефор­мационные свойства которых
характеризуются в основном упру­гой
деформацией. Именно упругие деформационные
свойства ха­рактеризует стрела прогиба
при испытании на изгиб литых образ­цов
030 мм и длиной 300 или 600 мм —
Узоо
иУбоо-
Относительное (остаточное) же удлинение
при растяжении образцов является малым
и составляет максимально, как уже выше
было отмечено, 0,2…0,75 %.

Таблица
5.2

Механические свойства серых чугунов, не предусмотренные гост 1412-85

Марка
чугуна

При
растяжении

При
сжатии

Демпфиру­ющая
спо­собность,
V,
%

Е,
кгс/мм2

5,
%

кгс/мм2

Е,
кгс/мм2

СЧ10…СЧ15

6000…
8000

0,2…
1,0

50…
80

6500…
9000

30…32

СЧ20…СЧ25

8500…
12000

0,4…0,7

85…95

9300…
12500

25…30

СЧ30…СЧ35

1300…
14500

0,6…0,9

110…
120

14000…
15500

10…20

Примечание.
Для пересчета в единицы СИ 1 кгс/мм2
= 9,8 Н/мм2.

Следует отметить,
что расчет предела прочности при изгибе
по уравнениям сопротивления материалов
является некорректным, так как уравнения
получены для гипотезы плоских сечений.
Для чугуна гипотеза плоских сечений
неприменима, потому что серый чугун
неодинаково ведет себя при растяжении
и сжатии. Изгиб же явля­ется видом
нагружения, когда часть волокон
растягивается, часть сжимается. Для
чугуна нейтральное волокно сдвигается
в сторону сжимающих волокон, а прямолинейная
эпюра напряжений сильно. искривляется
в этом же направлении и гипотеза плоских
сечений не выполняется. Видимо, поэтому
в ГОСТ 1412-85 по маркам чу­гуна данные
о пределе прочности при изгибе не
приводятся.

Из не предусмотренных
ГОСТом механических свойств следу­ет
назвать модуль упругости Е, относительное
(остаточное) удли­нение и демпфирующую
способность (табл. 5.2).

Особенную роль
для чугунных базовых деталей, особенно
стан­ков, играет релаксационная
стойкость.

Под релаксацией
понимается самопроизвольное умень­шение
напряжений в нагруженной детали из-за
перехода упругой деформации в пластическую.
Релаксация характерна для многих сплавов
и деталей из них. Можно напомнить, что
с течением вре­мени необходима
настройка струнных инструментов, пружины
«са­дятся», ослабляется затяжка болтов
и т.п. В серых чугунах даже при малых
нагрузках возникают пластические
деформации, а с учетом остаточных
напряжений в отливках даже малые рабочие
напряжения вызывают пластические
деформации, которые с те­чением времени
накапливаются, и размеры детали выходят
из пределов допуска на них. Примерами
таких деталей являются ста­нины точных
станков. В ряде случаев станина длиной
несколько метров имеет допуск на
прямолинейность направляющих 1… 2 мкм.
Известно также, что разобранный для
ремонта блок цилиндров снова собрать
нельзя, и его приходится растачивать.

Поэтому для
повышения релаксационной стойкости
деталей из серого чугуна издавна
применяют естественное старение,
за­ключающееся в длительном (9… 12 мес)
вылеживании под откры­тым небом или
в складском помещении. Остаточные
напряжения при этом уменьшаются на 2…
10 %, а отливки после этого прак­тически
не коробятся. Оказалось, что при длительном
естествен­ном старении происходит
релаксация максимальных напряжений в
местах их концентрации около графитовых
включений и упроч­нение металлической
основы на этих участках. Поэтому при
пос­ледующей нагрузке в этих местах
не происходит пластическая де­формация,
и, таким образом, стабилизируются размеры
детали. Следует заметить, что естественному
старению подвергаются от­ливки,
предварительно подвергнутые черновой
обработке, так как при механической
обработке происходит перераспределение
ос­таточных напряжений. На чистовую
обработку оставляют припуск, равный
0,5… 1,0 мм.

Естественное
старение стараются не применять, а
заменяют его низкотемпературным отжигом
(500… 600 или 200… 300 °С) или методами
статического и динамического (вибрация)
нагружения.

Кроме того, для
повышения релаксационной стойкости
при­меняют метод термоудара,
заключающийся в создании в отливках
при быстром их нагреве до температуры
200…400°С температур­ных напряжений,
вызывающих временную перегрузку.

Пути
повышения прочностных свойств серого
чугуна.

Когда тре­буется сделать выбор из
двух соседних марок чугуна, например
СЧ20 и СЧ25, то по сути решается вопрос о
том, как обеспечить увеличение прочности.
Здесь у технологов существует несколько
возможностей.

Первый
путь можно установить, анализируя данные
ГОСТ 1412-85 (см. табл. 5.1), согласно которым
для увеличения прочно­сти и твердости
необходимо уменьшить содержание
углерода, а следовательно, графита в
чугуне. При этом уменьшается углерод­ный
эквивалент Сэкв
и суммарное содержание С + Si
(немного уменьшается и содержание
кремния). Из структурных диаграмм
известно, что с уменьшением содержания
С + Si
растет вероят­ность отбела, поэтому
второй
путь повышения прочности — модифицирование.
Высокие марки чугуна, начиная с СЧ25,
не­возможно получить без модифицирования.
Третий
путь повы­шения прочности — легирование
главным образом хромом и ни­келем. В
чугунах марок СЧ25 и выше наблюдается в
основном пер­литная структура.
Легирование перлита естественно повышает
проч­ность. И, наконец, четвертый
путь — снижение содержания S
и Р как вредных примесей.

Особенности
литейных свойств.

Серый чугун обладает очень хорошими
литейными свойствами. Жидкотекучесть
серых чугунов, как правило, выше, чем
углеродистых сталей.

Серые чугуны при
введении в их состав до 1,0 % фосфора
при­меняются для художественного
литья (примером являются кас­линские
художественные отливки).

При несколько
меньшем (до 0,6 %) содержании фосфора из
серого чугуна индивидуально отливают
поршневые кольца с тол­щиной стенки
около 3 мм. Отливка тонкостенных отливок
из се­рого чугуна в металлические
формы представляет значительные
сложности, главным образом, из-за отбела.

Эвтектические и
околоэвтектические чугуны к усадочным
ра­ковинам и пористости практически
не склонны, и отливки из них изготовляются
без прибылей благодаря расширению
чугуна вследствие выделения графита в
некотором интервале температур после
затвердевания.

Доэвтектические
чугуны, особенно чугуны высоких марок,
склонны к образованию усадочных дефектов,
и отливки из них изготовляются с
небольшими прибылями. Число прибылей
мини­мальное, так как расстояние, на
которое действует прибыль, до­стигает
более 1,5 м.

Только в некоторых
случаях для отливок диаметром свыше
500 мм, например автомобильных тормозных
барабанов, требуется вторая боковая
сливная прибыль, расположенная напротив
про­ливной в месте подвода металла.

Следует еще раз
напомнить, что, несмотря на малую
объем­ную усадку, отливки из чугуна
высоких марок, начиная с СЧ25, получить
без усадочных дефектов непросто, так
как расширение чугуна происходит после
затвердевания и объем прибылей зави­сит
от податливости литейной формы.

Отливки из серого
чугуна к горячим трещинам практически
не склонны, так как при температурах
вблизи интервала крис­таллизации
отливки расширяются, расширение
происходит в уже затвердевшей корке, и
растягивающие механические напряже­ния
в интервале температур кристаллизации
практически не воз­никают. Однако при
последующем охлаждении проявляется
боль­шая склонность отливок из серого
чугуна к холодным трещи­нам, поэтому
их стараются как можно раньше выбивать
из ме­таллических форм.

Из-за склонности
серого чугуна к холодным трещинам
круп­ные отливки выбивают при
температурах около 200 °С. Причиной
холодных трещин в этих отливках является
их более интенсивное неоднородное
охлаждение на воздухе после выбивки
(по сравне­нию с песчано-глинистой
формой) из-за неоднородного осво­бождения
от формовочной смеси и стержней. Покрытые
формо­вочной смесью участки охлаждаются
медленнее, чем освободив­шиеся от
смеси. Вследствие этого возникает
большая разность тем­ператур в отливке,
приводящая к высоким временным
напряже­ниям и разрушению отливки.

Как уже отмечалось
ранее, очень сильно способствуют
образо­ванию холодных трещин отбеленные
участки отливок и заливы, в которых, как
правило, также наблюдается структура
белого чугу­на из-за большой скорости
охлаждения.

Склонность чугуна
к насыщению газами и образованию
газо­усадочной пористости следует
признать умеренной. Основные про­блемы
связаны с образованием газовых раковин,
которые образу­ются при выделении
газов из форм и стержней, а также в случае
неправильно сконструированной литниковой
системы, в которой происходит подсос
газов и их захват.

Аналогично,
склонность к ликвации и неметаллическим
вклю­чениям также не создает особых
проблем, исключая шлаковые и песчаные
включения, которые часто попадают в
отливку.

В то же время, серый
чугун является одним из самых
чувстви­тельных сплавов к изменению
механических свойств в зависимо­сти
от толщины стенки (см. подразд. 3.12).
Физические свойства серого чугуна (СЧ)
в сравнении со свойствами высокопрочного
чугуна (ВЧ), чугуна с вермикулярным
графитом (ЧВГ) и ковкого чугуна (КЧ)
приведены в табл. 5.3.

Следует обратить
внимание на больший коэффициент
тепло­проводности X серого чугуна по
сравнению с другими чугунами. Поэтому
температурные напряжения в сером чугуне
также будут меньше из-за уменьшения
перепадов температур.

Пластинчатый
графит кроме положительного и
отрицатель­ного воздействия на
структуру, которое было отмечено выше,
сильно влияет также на герметичность,
под которой понимается способность
материала противостоять фильтрации
жидкости или газа. В отливках из чугуна
с графитом, особенно из серого чугу­на,
кроме усадочной, газовой и газоусадочной
пористости отме­чают еще и графитную
пористость, которая зависит от размера
и формы графита. Считается, что причиной
низкой герметичности чугунов является
грубая форма пластинчатого графита.
Между

studfiles.net

Плотность чугуна, значение и примеры

Плотность чугуна и другие его физические свойства

Углерод в составе чугуна может присутствовать в различных формах: в виде соединения состава Fe3C, называемого цементитом или в виде графита (пластинчатого, хлопьевидного или сферического), причем от формы графита в значительной мере зависят свойства чугуна. Он в очень малой степени способен к пластической деформации (в обычных условиях не поддается ковке), но обладает хорошими литейными свойствами. Чугун дешевле стали.

Выделяют белый, серый, высокопрочный и ковкий чугун. Плотность чугуна показана ниже:




Чугун

белый

серый

(СЧ 10 ГОСТ 1412-85)

высокопрочный

(ВЧ 35 ГОСТ 7293-85

ковкий

(КЧ 70-2 ГОСТ 1215-79)

7400 – 7750

6800

7200

7000

Белый чугун содержит весь углерод в виде цементите. Он обладает высокой твердостью, хрупок и поэтому имеет ограниченное применение. В основном он выплавляется для передела на сталь.

В сером чугуне углерод содержится главным образом в виде пластинок графита. Серый чугун (рис. 1) характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров. Кроме углерода, серый чугун содержит другие элементы. Важнейшие из них – это кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8%, кремния 1-4% и марганца до 1,4%.

Рис. 1. Серый чугун. Внешний вид.

Высокопрочный чугун получают присадкой к жидкому чугуну некоторых элементов, в частности магния, под влиянием которого графит при кристаллизации принимает сферическую форму. Сферический графит улучшает механические свойства чугуна. Из высокопрочного чугуна изготовляют коленчатые валы, крышки цилиндров, детали прокатных станов, прокатные валки, насосы, вентили.

Ковкий чугун получают длительным нагреванием отливок из белого чугуна. Его применяют для изготовления деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Пластичность и прочность ковкого чугуна обусловлены тем, что углерод находится в нем в форме хлопьевидного графита.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Опубликовано в категории: Разное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о