ПРЕДИСЛОВИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Сверхпроводники

В. Кириллов)...；

Резистивные материалы 365(〃. М. Соколенко)...

Магнитотвердые материалы '-.(Л. М. Соколенко) ... 3%5.Магнитомягкне материала

(Л. М. Соколенко) ...

Материалы с особыми

379тепловыми свойствами

(Ю. А. Быков)....

3957.Полупроводниковые мате

риалы (Я. В. Кириллов) * .

4068.Аморфные металлические

сплавы (Ю. А. Быков} .

Диэлектрические материй-'

423лы (И. В, Кириллов)..;

Лазерные материалы

445(И, В. Кириллов)... <

Научно-технический прогресс в машиностроении неразрывно связан с созданием новых конструкционных материалов. Революционную роль в электронике сыграли полупроводниковые материалы и жидкие кристаллы, в авиации и ракетостроении — компознцн- онные материалы, в радиотехнике — сверхпроводники и аморфные сплавы.

Для повышения качества, надежности и экономичности изделий машиностроения при сниженин их материала емкости р аз рабатыв аются высокоэф* фективные методы повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло- и хладостойкости сплавов; расширяется производство новых полимерных и композиционных материалов с заданным комплексом свойств; используются эффективные методы обработки материалов н изделий с целью существенного улучшения нх свойств.

Возникает задача создания экономно легированных сплавов, композиционных материалов и методов поверхностного упрочнения деталей машин. По* -верхностные слон во многом определяют работоспособность деталей машин, поэтому нзносостойкость и кор- розненная стойкость деталей полностью зависят от состояния их поверхности. Применением износостойких покрытий стремятся решить проблему экономии вольфрама в инструменталь- ных сталях, а также повысить работоспособность деталей из конструкционных сталей. Ионная имплантация снижает точечную коррозию н повышает износостойкость подшипников качения. Задача создания высокожаростойких и жаропрочных сплавов для новой техники неразрывно связана с разработкой надежных защитных покрытий. Поверхностное легирование приводит к экономии дефицитных металлов, так как в этом случае их требуется меньше, чем при объемном легировании

сплав。％ с целью получения указанных специфических свойств.

Важнейшей характеристикой материалов, применяемых для изделий авиационной и космической техники, а также для изделий других отраслей машиностроения, является удельная прочность^ т. е. отношение временного сопротивления к произведению плотности на ускорение свободного па- дения. Если для улучшенной стали 40Х удельная прочность равна 13 км, то для титанового сплава после термической обработки она увеличивается до 31 км, а для алюминия, армирован- него борным волокном, — до 43 км. Таким образом, повышение удельной прочности приводит к значительному сокращению материалоемкости изделий.

Порошковая металлургия иногда позволяет уменьшить потери металла при изготовлении деталей в 10 раз. Кроме того, возможность широкого варьирования состава порошковых сплавов позволяет получать специфические свойства, которые недостижимы при использовании традиционных способов изготовления изделий.

Порошковые быстрорежущие стали —однородный мелкозернистый ма・ тер нал без карбидной ликвации. По сравнению со сталями обычного передела порошковые быстрорежущие имеют более высокие твердость н теплостойкость. Металлорежущий инструмент, изготовленный нз этих сталей, имеет в 1,5—2 раза большук» стойкость. Порошковый бериллий после прокатки в листы находит применение в авиации и ракетостроении. Использование бериллия для обшивки сверхскоростных самолетов решает про- блему жесткости конструкции н уменьшения массы. Бериллий является также перспективным материалом для ракетных двигателей с небольшой тягой, Благодаря сочетанию высоких

теплоемкости и теплопроводности бериллиевое сопло не разрушается при рабочей температуре 3000 ℃ в течение 60—80 с.

Объемное илн поверхностное упрочнение сталей ивляется обязательной технологической операцией в современном машиностроении, которая приводит к значительному улучшению .Комплекса свойств. Применение термического упрочнения проката из низколегированных сталей или контролируемой прокатки на металлургических заводах способствует значительному сокращению последующего расхода стали (примерно на 30 %) на предприятиях машиностроительного комплекса и в строительстве.

Рассмотренные в справочнике конструкционные материалы предназначены для изготовления деталей машин м приборов, инженерных сооружений н изделий, которые в основном несут механические нагрузки, а в некоторых случаях находятся под воздействием агрессивной окружающей среды и температуры.

Выбор материалов для деталей машин и приборов определяется эксплуатационными, технологическими и экономическими требованиями. Имея первостепенное значение, эксплуатационные требования к свойствам материалов часто играют определяющую роль, хотя технологические и экономические Требования тоже важны, приобретая особое значение в условиях массового производства.

Отличительной особенностью справочника является классификация материалов по основным эксплуатационным (служебным) характеристикам с учетом назначения. Принятая классификация поможет конструкторам и технологам лучше ориентироваться в выборе материалов для деталей машин, приборов и приспособлений. Вспомогательным пособием к справочнику может служить учебник «Материаловедение» Г составленный по тому же классификационному признаку. Ряд материалов, обладая универсаль-

Материаловедение： Учебник для выс* ших технических учебных заведений/ Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорнн, Г. Ф. Ко・ солапов и др. 2-е нзд., перераб. н доп. М.： Машиностроение, 1986. 384 с»

ностью применения, относится к нескольким классификационным группам, поэтому в справочнике сделаны ссылки на соответствующие группы.

В гл. I справочника кратко рассмотрены конструкционные углеродистые и легированные стали. Краткость связана с тем, что в 1981 г. вышло третье, значительно дополненное из-. дание справочника «Машиностроительные стали» % в котором стали система* тизированы ие по химическому составу, а по назначению и эксплуатационным свойствам. Поэтому при вьь боре сталей для деталей машин рекомендуется пользоваться также указанным справочником.

В гл. II представлены традиционные материалы с повышенными технологическими свойствами — это чугуны и .сплавы на основе меди.

Материалы триботехнического* назначения приведены в гл. Ш』一От пра- вильного выбора и качества этих материалов во многом зависит надежность деталей машин.

Материалы с высокими упругими свойствами (гл. IV) необходимы для многих отраслей современного машиностроения и приборостроения.

В гл. V рассмотрены материалы малой плотности и высокой удельной прочности, которые применяются в ос-- новном для изделий авиационной и ракетной техники. Это сплавы на основе алюминия, магния, титана, а также композиционные и неметалли* ческие материалы.

В гл. VI приведены материалы сне- циального назначения, стойкие к воз* 、 действию температуры и внешней рабочей среды. Коррозионно-стойкие и жаростойкие материалы и покрытия необходимы для ответственных деталей новой техники. Свойства теплостойких н жаропрочных материалов во многом 'определяют ресурс и параметры современных энергетических установок и двигателей. Радиационно-стойкне материалы необходимы для атомного ма* шиностроения.

В гл. VII рассмотрены материалы с особыми физическими свойствами/

1 Журавлев В. Н,, Николаева О. И. Машиностроительные стали： Справочник. 3-е

,перераб. н доп. М.： Машиностроение.

* 391 с.

которые имеют важное значение для электромашиностроения, электронной техники н современного приборострое- вИя. Это сверхпроводники и полупроводники, аморфные, лазерные и другие материалы.

Инструментальные материалы (гл* VIII) играют решающую роль при разработке прогрессивных технологических процессов и повышении производительности труда.

В справочнике приведены основ- ные группы материалов (как стандарт

ных, так и нестандартных) с указанием их свойств, что позволит конструкторам и технологам на научно-технической, а не эмпирической основе выбирать материалы и назначать рациональные технологические процессы их обработки.

Справочник будет полезен для ИТР предприятий машиностроительного и приборостроительного комплекса, а также для научных работников НИИ и КБ, аспирантов и студентов старших курсов втузов.

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

е — напряжение

% — начальное напряжение при испытаниях на релаксационную стой кость

。工—остаточные напряженияёп — скорость ползучести

0P. 口 一 скорость радиационной ползучести

0fB — временное сопротивление при растяжении

恥一предел текучести условный

от — предел текучести физический

<М — предел выносливости при изгибе с симметричным ，циклом нагружения

'0,002； 0,005—УСЛОВНЫЙ пРЗДел упруго-

' стн с допуском на остаточную деформацию соответственно 0,002 и 0,005 % о"сж— пределпрочности при

сжатии

% — предел прочности при из< гибе

о■口口 — предел пропорциональности

1； 10； юо； юоо； юооо — длительная прочность•

°Ъ/(Р8)—- удельная прочность

р — плотность

g — ускорение свободного падения

6 — относительное удлинение при разрыве

Др — относительное сужение .при разрыве

^сж — модуль упругости при сжатии

Е — модуль продольной упру- _ гости

£/(Pg) — удельный модуль упруго* сти

G — модуль сдвига 、 К” 一 напряжение вблизи вершины трещины в момент разрушения

&н — ударная

вязкость

мате*

кси —

риала

ударная разный

вязкость надрез)

(U・o6・

KCV —

ударная разный

вязкость надрез)

(V-品

кст —

ударная щиной)

вязкость

(с тре-

предел срезе

прочности при

Li —

предел ]

выносливости при

кручении и изгибе

Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам

Ra — среднее арифметическое •отклонение профиля

HRC — твердость по Роквеллу (шкала С)

НВ — твердость по Бринеллю

Н — микротвердость

а — температурный коэффициент линейного расшире- ния

X — теплопроводность

£ — удельная теплоемкость

Qv - удельная молярная теплота плавления

AG^93 — термодинамический по-. тенциал (стандартная энергия Гиббса)

Тад — температура полухрупко* сти

Тил —температура плавления а- точка Кюри

R — электрическое сопротив* ление

Pi ■=— удельное электрическое 丨 一 сопротивление ,

Ун — относительная начальная магнитная проницаемость Ушах — абсолютная максималь* ная магнитная проницае-

-мость

В — магнитная индукция

Вг — остаточная магнитная н№ дукция

8& — магнитная индукция на・ сыщения

Вт — максимальная магнитная индукция

А 一 коэрцитивная сила

Нев 一 коэрцитивная сила по ии* дукцин

// — напряженность магнитного поля

“cj — коэрцитивная сила по на-- магниченности

tg 6 一 тангенс угла магнитных потерь

tg 6加口 一 относительный тангенс угла магнитных потерь

/кр — критическая частота

ТКр — температурный коэффициент магнитной прони-* цаемостн

ТКр — температурный коэффициент электрического со* противления

р,Эф — эффективная магнитная проницаемость

6Г — угол потерь на гнетерезие 、

6в — угол потерь на внхревыб токи

6口 一 угол потерь иа последействие.

р — удельные объемные магнитные потери

W 一 удельная магнитная энергия

%з — часть энергии, превращенная в упругую

闷max — максимальная магнитная энергия

К; — константа кристаллогра* фической анизотропии

|1В 一 магнитная проницаемость возврата

Яф — напряженность поля тро-

• гания

С — относительная диэлектри-

- ческая проницаемость

Ан — ширина резонансной кривой

ат 一 коэффициент термо-ЭДС

ф—работа выхода электрона

•у — удельная электрическая проводимость

(

МАТЕРИАЛЫ

С ПОВЫШЕННОЙ

И ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ

УГЛЕРОДИСТЫЕ

И н ИЗКОЛЕГИРОВАН Н ЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Углеродистые стали представляют значительную группу конструкционных материалов; они составляют 80 96 общего объема продукции черной металлургии и применяются для изготовления различных металлоконструкций и изделий машиностроения. Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380—88) и качественные (ГОСТ 1050—7 4, ГОСТ 4543—71) дешевы/- имеют удовлетворительные механические свойства в сочетании с хорошей обрабатываемостью резанием и давлением [11, 15, 16, 17, 32].

В зависимости от условий работы и содержания углерода углеродистые /тали подвергают термической [40] и химико-термической обработке [16； 17].

Содержание углерода определяет основные характеристики физических, -механических и технологических свойств. По мере увеличения его количества возрастает доля цементита в структуре, что обусловливает затруднение перемещения дислокаций и соответственно — развитие сдвиговых процессов. В результате этого повышается прочность, но снижается пластичность, а иногда и вязкость.

Углеродистые стали с пониженным содержанием углерода (до 0,3 %) имеют высокую вязкость разрушения (Kic = 1004-120 А^Па* м1 /2 при 仇/ = 士 500 МПа) [29 ]. При этом существенного прироста вязкости разрушения у высокоотпущенных сталей по сравнению с низкоотпущенными не наблюдается. Определение критерия Kic пластичных низкоуглеродистых сталей сопряжено со значительными трудностями, так как эти стали особенно широко применяются для изделий тонкого сечеиия, а существующие

методики определения Лзс основаны на испытании образцов большой толщины, при которой соблюдается условие плоской деформации, т. е. отсутствует остаточная деформация.

Максимально высокая трещиностой- Кость закаленных углеродистых сталей достигается при разных температурах отпуска, определяемых содержанием углерода. С увеличением содержания углерода, в связи с уменьшением запаса пластичности стали, оптимальная температура отпуска повышается» У стали 45 максимальная трещино- стой кость соответствует отпуску прн 400—500 ℃, что обусловлено получением хорошего сочетания прочностных и пластических свойств при таком режиме термической обработки. Прн переходе к более высокоуглеродистым сталям температура отпуска, при которой достигается максимальный уро* вень трещиностойкости, сдвигается в область более высоких температур.

Повышение температуры отпуска выше оптимальной приводит к такому- раз упрочнению сталей, когда эффекты, связанные с увеличением трещиностой- кости в результате роста пластичности, уже подавляются значительным падением прочности.

Низколегированные конструкционные стали содержат до 0,2 % С и до 2—3 % в основном недефицитных легирующих элементов. Их упрочнение основано на легировании феррита марганцем и (или) кремнием. Это марган* цовистые стали 14Г, 19Г, 09Г2 и др., марганцовокремнистые 12ГС, ■ 09ГС, ЮГ2С1 и др. Марганцовокремнистые стали имеют более высокую прочность^ чем марганцовистые, но их пластич* ность и вязкость заметно ниже.

Низколегированная сталь поставляется по ГОСТ 5520—79, 5521—86, ГОСТ 19282—73 тонко- и толстолистовой, широкополосной; в зависимости от нормируемых механических

свойств — без термической обработки, с термической обработкой или в том и другом состоянии. Эти стали применяются в судостроении, химической промышленности, вагоностроении, мостостроении [11]. Низколегированные стали применяются, как правило, в нормализованном, реже — в горячекатаном состоянии. Их механические свойства можно улучшить с помощью термической обработки, которую целесообразно проводить после нагрева под прокатку. После закалки и отпуска упрочнение сочетается с малой чувствительностью к надрезу.

Низколегированные стали ненамного дороже углеродистых, но по сравнению с ними имеют лучший комплекс механических свойств, повышенную хладостойкость, пониженную склонность к механическому старению, лучшую свариваемость, повышенную износостойкость и коррозионную стойкость в различных средах.

Большой экономический эффект достигается при использовании в ме・ таллоконструкциях сталей с карбонн- тридным упрочнением.

Низколегированные стали с карбо- нитридным упрочнением. Легирование иизкоуглеродистых (0,10—0,20 % С), марганцовистых (1,3—1,7 % Мп) сталей (0,015—0,025 % N, 0,10— 0,20 % V, около 0,1 % Ti, а также ~0,05 % А1) создает предпосылки для выделения дисперсных карбонитридов ванадия и титана или нитридов алюминия. Дисперсные 'карбиды способствуют измельчению аустенитного (до № 10——12) и действительного зерна стали, тормозят движение дислокаций. В совокупности эти факторы благоприятно влияют на прочность, вязкость и хладостойкость [18],

Доля собственно карбонитридного упрочнения в общем упрочнении составляет около 15—25 % , а доля упрочнения в результате измельчения зерна—30—40 %. Максимальная ударная вязкость при отрицательных температурах достигается в стали с 0,10— 0,15 % V. Наиболее рациональным является совместное легирование несколькими карбидо- и нитридообразующими элементами, например， 0,08V + 0,03Nb* а в сталях, содержащих азот, 0,10 V + 0а04 % А1,

С учетом этого положения разработаны основные марки стали с карбонитрид- ным упрочнением трех категорий прочности: 14Г2АФ, 16Г2А ①，18Г2АФ (ГОСТ 19282—73). После нормализации эти стали имеют предел текучести соответственно 400, 450, 500 МПа. Стали 15ГФ и 15Г2СФ, не легированные азотом и содержащие только ванадий, имеют предел текучести в горячекатаном состоянии соответственно 360 и 400 МПа.

Дополнительное легирование стали никелем до 2 % способствует сохранению высоких характеристик пластичности и вязкости.

Легирование алюминием позволяет регулировать размер зерна в горячекатаных, нормализованных и улучшенных сталях.

Добавка 0,15—0,30 % Си способ- ствует повышению стойкости против атмосферной коррозии.

К термически улучшаемым высоко- прочным относятся стали 12Г2СМФ 伍,2 = 600 МПа) и 12ГН2МФАЮ ®2 = 750 МПа).

Из низколегированных сталей с кар* бонитридным упрочнением изготовляют металлоконструкции промышленных зданий, ответственные сварные кон* струкции, в том числе северного исполнения, пролетные строения желез- нодорожиых и крупных автодорожных мостов, платформы автомобилей большой грузоподъемности (до 120 т) и др.

Стали 14Г2АФ и 16Г2АФ применяют, как правило, в нормализованном состоянии. При нормализации листы из этих сталей нагревают до 900— 960 ℃ со скоростью 2 мин/мм, охлаждают на спокойном воздухе или в струе увлажненного воздуха под вентилятором в зависимости от химического состава стали.

Высокопрочные стали 12Г2СМ① и 12ГН2МФЮ подвергают закалке с высоким отпуском. Закалку проводят в закалочных прессах. Температуру высокого отпуска назначают с учетом легирования в интервале 640—690 ℃ при выдержке 3—4 мип/мм.

Свойства сталей после нормализации определяются степенью растворения упрочняющих фаз при нагреве, величиной зерна и процессами выделения

Огаль0V6КС и* МДж/м\ при температуре, ℃МПа% .—40тоне менее15ГСФ15Г2СФД14Г2АФД16Г2АФД ■.18Г2АФДпс 丿12ХГН2МФБАЮ (после закалкн и отпуска)560560550580600850—930400400400420、450 750—87018182020‘19120,30,40,40,40,30,30,30,3Огаль0V6КС и* МДж/м\ при температуре, ℃МПа% .—40тоне менее15ГСФ15Г2СФД14Г2АФД16Г2АФД ■.18Г2АФДпс 丿12ХГН2МФБАЮ (после закалкн и отпуска)560560550580600850—930400400400420、450 750—87018182020‘19120,30,40,40,40,30,30,30,31. Механические свойства сталей с карбоннтридным упрочнением [Н]1. Механические свойства сталей с карбоннтридным упрочнением [Н]Способ обработкиКС U, МДж/м2, при температуре, ℃ ■—40—60—80СШ1,621,451,40ЭШП2,871,83Способ обработкиКС U, МДж/м2, при температуре, ℃ ■—40—60—80СШ1,621,451,40ЭШП2,871,833. Влияние специальных способов обработки стали 16Г2АФ на ударную вязкость при отрицательных температурах [18]3. Влияние специальных способов обработки стали 16Г2АФ на ударную вязкость при отрицательных температурах [18]

Огаль

0V

6

КС и* МДж/м\ при температуре, ℃

МПа

% .

—40

то

не менее

15ГСФ

15Г2СФД

14Г2АФД

16Г2АФД ■.

18Г2АФДпс 丿

12ХГН2МФБАЮ (после закалкн и отпуска)

560

560

550

580

600

850—930

400

400

400

420、

450 750—870

18

18

20

20

‘19

12

0,3

0,4

0,4

0,4

0,3

0,3

0,3

0,3

Огаль

0V

6

КС и* МДж/м\ при температуре, ℃

МПа

% .

—40

то

не менее

15ГСФ

15Г2СФД

14Г2АФД

16Г2АФД ■.

18Г2АФДпс 丿

12ХГН2МФБАЮ (после закалкн и отпуска)

560

560

550

580

600

850—930

400

400

400

420、

450 750—870

18

18

20

20

‘19

12

0,3

0,4

0,4

0,4

0,3

0,3

0,3

0,3

1. Механические свойства сталей с карбоннтридным упрочнением [Н]

1. Механические свойства сталей с карбоннтридным упрочнением [Н]

Способ обработки

КС U, МДж/м2, при температуре, ℃ ■

—40

—60

—80

СШ

1,62

1,45

1,40

ЭШП

2,87

1,83

Способ обработки

КС U, МДж/м2, при температуре, ℃ ■

—40

—60

—80

СШ

1,62

1,45

1,40

ЭШП

2,87

1,83

3. Влияние специальных способов обработки стали 16Г2АФ на ударную вязкость при отрицательных температурах [18]

3. Влияние специальных способов обработки стали 16Г2АФ на ударную вязкость при отрицательных температурах [18]

упрочняющих фаз в дисперсной форме при охлаждении.

В связи с тем, что дисперсные частицы повышают не только прочность, яо и вязкость (ограничивая рост зерна), нормализованный прокат разной толщины мало различается по ударной вязкости и хладостойкости. Между тем свойства стали в горячекатаном

Критические температуры хрупкости стали с карбонитридным упрочнением [18]

Сталь

Тип образца

Порог кладно-

ЛОМКОСТИ, °C *1

14Г2АФ

16Г2АФ

12Г2СМФ

12ГН2МФАЮ

J *2

IV稜

I

IV

I

IV I

IV

—90^—100

—30-；—40

—90+—100

—1g—30

—70+—100

—30

—100^—110

—70、

*1 Условный порог хладноломкости при ударной вязкости не менее KCU = =0,3 А1Дж/м2 для листовой стали толщиной 12—40 мм.,

*2 Типы образцов I и IV — для испытаний на ударный изгиб (с полукруглым и острым надрезом) по ■ ГОСТ 9454—78.

состоянии сильно зависят от толщины листов.

丿 Механические свойства сталей с кар* бонитридным упрочнением приведены в табл. 1. При поставке таких сталей нормируемой характеристикой является ударная вязкость. Ее значения сохраняются на удовлетворительном уровне до весьма низких температур.

Данные стали имеют низкие критические температуры хрупкости (табл* 2). Повышенной хладостойко* стью (от —90 до —100 ℃) обладает сталь 14Г2АФ в виде относительно тонких листов. Высокой хладостойкостью (от —100 до —ПО ℃) характеризуется высокопрочная сталь 12ГН2M①АЮ в виде листов толщиной до 40 мм.

Обработка стали с нитридами ва・ вадия жидким синтетическим шлаксш (СШ) или электрошлаковьш переплав (ЭШП) способствуют резкому уменьшению содержания серы (до 0,03-* 0,005 %) и обеспечивают еще большее повышение характеристик вязкости при отрицательных температурах. Например, низкотемпературная ударная вязкость стали 16Г2АФ возрастает в 2,5 раза (табл. 3). Одновременно повышается относительное сужение.

Хорошей свариваемости низколегированных сталей с карбонитридным упрочнением способствует низкое содержание углерода и легирующих элементов, ограниченная склонность к росту зерна. Пониженная закали-

ваемость в околошовной зоне определяет меньшую склонность к образованию трещин в сварных соединениях.

Стали типа 14—16Г2А① свариваются без ограничений при условии практически мгновенного охлаждения (со скоростью 5—30 ℃/с) при 600 ℃. При сварке сталей 12Г2cMФ и 12ГН2МФАЮ скорость охлаждения составляет 7—30 сС/с, При меньших скоростях охлаждения снижается ударная вязкость и повышается порог хладноломкости в околошовной зоне [181.

Применяют ручную, автоматическую и полуавтоматическую сварку, в том числе в атмосфере защитных газов.

Лучшей свариваемостью и хладостойкостью характеризуются стали 15Г2АФДпс и 18Г2АФпс. Усталостная трещина в них не переходит в хрупкую в условиях низких температур.

Стали с карбонитридным упрочнением легко подвергаются механической обработке и холодной обработке давлением, что определяется их высоким запасом пластичности.

Применение новых сталей дает большую экономию металла: 14—30 % — по сравнению с его расходом на конструкции из обычных низколегированных сталей 10Г2С1 и 14Г2; около 30— 50 % — по сравнению с конструкциями из углеродистой стали СтЗ

Особенно перспективны стали 14Г2АФ и 16Г2АФ, широко используемые в виде относительно тонкостенных электросварных труб 0 152— 420 мм для промышленных строительных сооружений и изделий машиностроения [18].

Низколегированные малоперлитные стали — это низколегированные стали с низким содержанием углерода. Они содержат до 0,1 % С, до 2 % Мп и дополнительно в разных сочетаниях ванадий (〜0,1 %), ниобий (~О,О6 %), а иногда и молибден (〜0,15—0,3 %). В этих сталях может также щзи- сутствовать алюминий (до 0,05 %). Благоприятное сочетание свойств получается при содержании легирующих элементов в стали ие более 2— 3% [13, 31]. Ванадий, ниобий, алюминий и частично молибден участвуют в образовании упрочняющей фазы на

основе углерода и азота (〜0,005 %)» Азот не вводят в сталь специально; он в таком количестве обычно присутствует в ней. Поставляются малоперлитные стали по техническим условиям*

Эти стали используют для конструкций различного назначения. Их применяют взамен низколегированных нормализованных и термически упрочненных сталей для изготовления сварных конструкций в судо- и мостостроении, транспортном и химическом машиностроении, строительстве и трубопроводном транспорте для передачи нефти и газа. Высокий комплекс механических свойств, хорошие свариваемость и формуемость позволяют использовать малоперлитиые стали для изготовления таких ответственных конструкций, иак магистральные газопроводы, эксплуатируемые в районах Севера.

Влияние микролегнрования наиболее эффективно реализуется в малоперлитных сталях при контролируемой прокатке [13, 31}. В результате такой обработки высокая прочность сочетается с высоким сопротивлением вязкому и хрупкому разрушению.

Контролируемая прокатка — это высокотемпературная обработка низколегированной стали, технология которой основана на определенном сочетании основных параметров горячей деформации: температуры нагрева и конца прокатки; суммарной степени, кратности деформации и ее величины при различных температурах, скорости охлаждения между проходами! и т. д. В процессе прокатки с контра-' лируемьш режимом деформации структурные изменения в деформируемом

Содержание элементов, %СтальиСМпSiSр闻NNbTi09Г2Ф0,091,50,150,0040,0100,040,0110— 0,20——09Г2БФ0,091,50,220,0040,0100,040,0110-0,170,03609Г2ТФ -0,101,220,130,0020,0090,050,0110— 0,17—0,03509Г2Б :0,091,40,150,00450,0100,030,010— 0,0130- 0,109Г2ФБ0,05L50,20,00370,0100,040,010- 0,0130,0850— 0,070,03509Г2ТБ0,081,170,140,0030,0090,0450,010— 0,0130— 0,0709Г2Т0,0651,60,110,004-0,0100,040,011—0— 0,18 0— 0,0809Г2ФТ0,0851,450,20,0040,0100,0450,011"085—09Г2ВТ0,091,40,160,00350,010“0450,011—0,020—0 io09Г2ФБТ0,091,470,200,0050,0090,040,0120,080,030—. 0,1109Г2Ю0,101,560,350,0050,0120,01— о ю0,012——09Г2ФК>0,111,520,310,0060,0090,01— 0,120,0110,1109Г2БЮ0,101,490,280,0070,0100,01— 0,120,0130,05Содержание элементов, %СтальиСМпSiSр闻NNbTi09Г2Ф0,091,50,150,0040,0100,040,0110— 0,20——09Г2БФ0,091,50,220,0040,0100,040,0110-0,170,03609Г2ТФ -0,101,220,130,0020,0090,050,0110— 0,17—0,03509Г2Б :0,091,40,150,00450,0100,030,010— 0,0130- 0,109Г2ФБ0,05L50,20,00370,0100,040,010- 0,0130,0850— 0,070,03509Г2ТБ0,081,170,140,0030,0090,0450,010— 0,0130— 0,0709Г2Т0,0651,60,110,004-0,0100,040,011—0— 0,18 0— 0,0809Г2ФТ0,0851,450,20,0040,0100,0450,011"085—09Г2ВТ0,091,40,160,00350,010“0450,011—0,020—0 io09Г2ФБТ0,091,470,200,0050,0090,040,0120,080,030—. 0,1109Г2Ю0,101,560,350,0050,0120,01— о ю0,012——09Г2ФК>0,111,520,310,0060,0090,01— 0,120,0110,1109Г2БЮ0,101,490,280,0070,0100,01— 0,120,0130,054. Химический состав малоперлитных сталей [15]4. Химический состав малоперлитных сталей [15]Обработка%0r仇，%МДж/мй, при —40 ℃МПаПрокатка; температура окончаияя деформации, ℃:810560475300,80—70750590510270,11—95725-625540290,10.—95700680600220,60—90Нормализация от 930 ℃,520400300,75-1530 минОбработка%0r仇，%МДж/мй, при —40 ℃МПаПрокатка; температура окончаияя деформации, ℃:810560475300,80—70750590510270,11—95725-625540290,10.—95700680600220,60—90Нормализация от 930 ℃,520400300,75-1530 мин5. Влияние контролируемой прокатки на свойства стали 09Г2ФБ [15]5. Влияние контролируемой прокатки на свойства стали 09Г2ФБ [15]*i Температура перехода из вязкого состояния в хрупкое, при котором в изломе доли вязкой и хрупкой составляющих равны между собой.■*i Температура перехода из вязкого состояния в хрупкое, при котором в изломе доли вязкой и хрупкой составляющих равны между собой.■

Содержание элементов, %

Сталь

и

С

Мп

Si

S

р

闻

N

Nb

Ti

09Г2Ф

0,09

1,5

0,15

0,004

0,010

0,04

0,011

0— 0,20

—

—

09Г2БФ

0,09

1,5

0,22

0,004

0,010

0,04

0,011

0-

0,17

0,036

09Г2ТФ -

0,10

1,22

0,13

0,002

0,009

0,05

0,011

0— 0,17

—

0,035

09Г2Б :

0,09

1,4

0,15

0,0045

0,010

0,03

0,010— 0,013

0- 0,1

09Г2ФБ

0,05

L5

0,2

0,0037

0,010

0,04

0,010- 0,013

0,085

0— 0,07

0,035

09Г2ТБ

0,08

1,17

0,14

0,003

0,009

0,045

0,010— 0,013

0— 0,07

09Г2Т

0,065

1,6

0,11

0,004-

0,010

0,04

0,011

—

0— 0,18 0— 0,08

09Г2ФТ

0,085

1,45

0,2

0,004

0,010

0,045

0,011

"085

—

09Г2ВТ

0,09

1,4

0,16

0,0035

0,010

“045

0,011

—

0,02

0—

0 io

09Г2ФБТ

0,09

1,47

0,20

0,005

0,009

0,04

0,012

0,08

0,03

0—. 0,11

09Г2Ю

0,10

1,56

0,35

0,005

0,012

0,01— о ю

0,012

—

—

09Г2ФК>

0,11

1,52

0,31

0,006

0,009

0,01— 0,12

0,011

0,11

09Г2БЮ

0,10

1,49

0,28

0,007

0,010

0,01— 0,12

0,013

0,05

Содержание элементов, %

Сталь

и

С

Мп

Si

S

р

闻

N

Nb

Ti

09Г2Ф

0,09

1,5

0,15

0,004

0,010

0,04

0,011

0— 0,20

—

—

09Г2БФ

0,09

1,5

0,22

0,004

0,010

0,04

0,011

0-

0,17

0,036

09Г2ТФ -

0,10

1,22

0,13

0,002

0,009

0,05

0,011

0— 0,17

—

0,035

09Г2Б :

0,09

1,4

0,15

0,0045

0,010

0,03

0,010— 0,013

0- 0,1

09Г2ФБ

0,05

L5

0,2

0,0037

0,010

0,04

0,010- 0,013

0,085

0— 0,07

0,035

09Г2ТБ

0,08

1,17

0,14

0,003

0,009

0,045

0,010— 0,013

0— 0,07

09Г2Т

0,065

1,6

0,11

0,004-

0,010

0,04

0,011

—

0— 0,18 0— 0,08

09Г2ФТ

0,085

1,45

0,2

0,004

0,010

0,045

0,011

"085

—

09Г2ВТ

0,09

1,4

0,16

0,0035

0,010

“045

0,011

—

0,02

0—

0 io

09Г2ФБТ

0,09

1,47

0,20

0,005

0,009

0,04

0,012

0,08

0,03

0—. 0,11

09Г2Ю

0,10

1,56

0,35

0,005

0,012

0,01— о ю

0,012

—

—

09Г2ФК>

0,11

1,52

0,31

0,006

0,009

0,01— 0,12

0,011

0,11

09Г2БЮ

0,10

1,49

0,28

0,007

0,010

0,01— 0,12

0,013

0,05

4. Химический состав малоперлитных сталей [15]

4. Химический состав малоперлитных сталей [15]

Обработка

%

0r

仇，%

МДж/мй, при —40 ℃

М

Па

Прокатка; температура окончаияя деформации, ℃:

810

560

475

30

0,80

—70

750

590

510

27

0,11

—95

725-

625

540

29

0,10.

—95

700

680

600

22

0,60

—90

Нормализация от 930 ℃,

520

400

30

0,75

-15

30 мин

Обработка

%

0r

仇，%

МДж/мй, при —40 ℃

М

Па

Прокатка; температура окончаияя деформации, ℃:

810

560

475

30

0,80

—70

750

590

510

27

0,11

—95

725-

625

540

29

0,10.

—95

700

680

600

22

0,60

—90

Нормализация от 930 ℃,

520

400

30

0,75

-15

30 мин

5. Влияние контролируемой прокатки на свойства стали 09Г2ФБ [15]

5. Влияние контролируемой прокатки на свойства стали 09Г2ФБ [15]

*i Температура перехода из вязкого состояния в хрупкое, при котором в изломе доли вязкой и хрупкой составляющих равны между собой.■

*i Температура перехода из вязкого состояния в хрупкое, при котором в изломе доли вязкой и хрупкой составляющих равны между собой.■

металле протекают в три стадии. На первой стадии (>950 ℃) в процессе деформации происходит рекристаллизация; на второй стадии (<950 ℃) сталь упрочняется вследствие измельчения структуры и повышения плотности дислокаций； на третьей стадии (800—700 °C) происходит выделение дисперсных избыточных фаз, обусловленное легированием стали кар- бидо- и нитридообразующими элементами (Mo, Nb, V, Ti).

Режим нагрева слябов перед прокаткой назначают с учетом химического состава стали и требований к свойствам. Условия нагрева должны обеспечивать максимальное растворение компонентов, вызывающих образование в дальнейшем дисперсных частиц избыточной фазы. Для получения хладостойкого проката из микролегиро-. ванных марганцовистых сталей температура начала прокатки должна быть 1150—1200 ℃. На завершающем этапе обработки деформация проводится в диапазоне температур Лгз—4rl при суммарной деформации ^66 % ,

При контролируемой прокатке листов наиболее значительные степени деформации назначают при относительно невысоких температурах: ниже 800 ℃. Заканчивают прокатку при температурах《750—700 ℃. На широкополосном стане контролируемую прокатку проводят в области высоких температур, при которых происходит интенсивная рекристаллизация аусте* нита. При такой обработке важную роль играет скорость охлаждения по* л осы до температуры превращения аустенита, а также температура смотки полосы в рулон.

Для контролируемой прокатки раз* работана сталь, содержащая 0,14 % С; .1,4 % Мп； 0,2 % Mq； 0,5 % Сг. После контролируемой прокатки листы тол- щиной 12—32 мм имеют следующие механические свойства: о。？ = 490 МПа; % = 560+600 МПа; ' 6 = 2 4 %; KCU=0,9+l,0 МДж/м2 при 100 % Волокна в изломе ударных образцов при 0 ℃ [13].

Эффективность комплексного микролегирования установлена на малоперлитных сталях, химический состав которых приведен в табл. 4 [15, 19]. Совместное влияние комплексного мн・

кролегирования и контролируемой прокатки превосходит сумму раздельных влияний этих факторов иа прочностные свойства. Изменение механических свойств микролегироваиной стали 09Г2ФБ в результате контролируемой прокатки можно видеть в табл. 5电

Свойства малоперлитной стали зависят от ее состава и условий контролируемой прокатки (рис. 1).

Механические свойства листов, полученных контролируемой прокаткой, в значительной степени определяются их толщиной. С увеличением толщины листа ^прочностные свойства снижаются, причем более интенсивно снижается предел текучести (табл. 6). Повышенная хладостойкость сохраняется в листах толщиной до 32 мм [13].

Влияние режима контролируемой прокатки на механические свойства листовой стали 16Г2АФ толщиной 18 мм показано в табл. 7. Все варианты контролируемой прокатки обеспечили практически одинаковые прочностные свойства, которые несколько превы* шают эти же показатели для нормализованной стали. Пластические свой- 'ства стали после контролируемой прокатки находятся на достаточно высо- ком уровне (6 = 20 %). Ударная вязкость повышается примерно в 2 раза по сравнению с ее значением после обычной прокатки и приближается к значению, соответствующему ударной вязкости нормализованной сталн*

Применение термического упрочнения при изготовлении листового проката из малоперлитных сталей способствует повышению их прочностных свойств, что обеспечивает более экономное расходование проката. Например, упрочнение стали 09Г2ФБ по режиму: контролируемая прокатка с деформацией е — 40 % + закалка в воде от температуры конца прокатки 900 ℃ + отпуск при 670 ℃ 1 ч позволяет значительно улучшить ее механические свойства (табл. 8) [26], Такая технология повышает сопротивление стали хрупкому и усталостному разрушению. Предел выносливости стали возрастает от 300 до 380 МПа. Повышение предела выносливости пропорционально повышению прочностных свойств объясняется созданием

Рие. 1. Зависишксть механических свойств малоперлнтиой стали от температуры, нагревя и температуры конца деформации при контролируемой прокатке:

а — сталь с(Х8 % С и 1,4 % Мп; б — то же с 0,6 % V; в — то же с 0,04 % Nb; а — та же сталь с 0,04 % Nb и 0,08 % V [16]; сплошные линии — температура нагоева под про катку 1200 °C; штриховые линии — 1050 ℃ ".

Сталь

Толщина листа, мм

Температура конца прокатки, ℃

竈

в, %

%, ℃

м

Па

0,14% С；

1,4% Мп；

12,7

815

490

582

18

—30

0,25 % Мо;

25,4

835

456

590

22

—20

0,5 % Сг

31,8

860

.425

575

22

-25

0,075 % С;" 0,19% Si;

12,5

850

460

560

27

—

2,25 % Мп;

0,08 % Nb;

25,5

850

380

500

26

—

0,027 % Р； 0,02 % S

38

850

360

490

24

一 \

6. Механические свойства стали после контролируемой прокатки в зависимости от толщины листа [13]

*i Данные

Т©п

「3。

Об, %

КС и, МДж/ма при температуре, ℃

℃

МПа

—40

—60

2180

1075

1060

550

710

0,23

0,15

1200

990

970

490

660

0,35

0,17

1280

1025 (940)

920

530

-670

0,47

0,37

1280

1025

910

540

680

0,44

0,39

Примечание. ^Температура металла: Тсл — сляба; Тч — перед чисто-- вой прокаткой; T§q — перед тремя последними проходами (общее обжатие 40 %); в скобках — после подстуживания.

7 Влияние режима контролируемой прокатки на свойства листовой стали 16Г2АФ [0/7% С; 1,52% Мп; 0,48 % Si; 0,10% V; 0,019 % N;

0,031 % S; 0,018 % Р (толщина листа 18 мм)] [13]

8, Влияние контролируемой прокатки с термическим упрочнением на механические свойства малоперлитной стали 09Г2ФБ [26]

Температура прокатки, 9c

电 ь о s

叱2

6

屮

КС 匕 МДж/м2, при температуре» ℃

начала

конца

МПа

%

+ 20

—70

1150

920

920

920

740 *1 900 900

300 ，

70 *i

20

40

60

600/—*1 570/730 530/700 520/680

500/—* 工 400/650 400/620 380/560

23/—*i 30/23 29/21 34/24

70/—*1 71/68 75/68 74/68

0,8 *】

1,3/1,4

1,3/1,2

1,4/1,1

0,03 *L 0,14/0,4 0,16/0,3 0,14/0,2

«Азовсталь».

завода

Примечание. В числителе дроби приведены свойства стали после контролируемой прокатки с охлаждением на воздухе, в знаменателе ——после контролируемой прокатки с последующим охлаждением в воде от температуры конца прокатки н отпуска при 670 °С> 1 ч. 、

устойчивой дислокационной структуры по типу полигонизации.

В результате упрочнения листов толщиной 16—17,5 мм из стали 12Г2ФР (0,11 % С; 1,37 % Мп； 0,44% Si; 0,009 % S; 0,011 % Р; 0,082 % V; 0,005 % В) по режиму: охлаждение от температуры конца контролируемой прокатки 720—740 ℃ до 600—640 ℃ со скоростью около 20 ℃/с, а затем на воздухе, временное сопротивление разрыву повысилось от 540—560 до 620—630 МПа при высокой пластич

ности (65 = 20-7-26 %) [27]. Легирование стали бором в количестве до 0,005 % повышает устойчивость аустенита и обеспечивает более высокую прокаливаемость. Листы из стали 12Г2ФР можно охлаждать при закалке с меньшей скоростью, чем листы из стали 09Г2ФБ, что облегчает реализацию термического упрочнения.

Малоперлитные стали с карбони- тридным упрочнением (типа 09Г2ФБ) после контролируемой прокатки среди углеродистых и низколегированных

Рис.趴 Влияние температуры нагрева в МКН на механические свойства ДФМС^ полученных при закалке в воде (сплошные линии) н при охлаждении со скоростью около 30 ℃/с (штриховые линии), Сталь типа 08Г2СФ [6]Рис.趴 Влияние температуры нагрева в МКН на механические свойства ДФМС^ полученных при закалке в воде (сплошные линии) н при охлаждении со скоростью около 30 ℃/с (штриховые линии), Сталь типа 08Г2СФ [6].Структура、Термическая обработка00,2%MW眾，мПаМартенситНагрев + охлаждение в воде1640190“0,1—15То же -}- отпуск158018500,1—30Феррит + мартенситНагрев + охлаждение2856302,15—15на воздухе Нагрев + охлаждение3056802,0+20в водеТо же + отпуск.3906402,6一20、.Структура、Термическая обработка00,2%MW眾，мПаМартенситНагрев + охлаждение в воде1640190“0,1—15То же -}- отпуск158018500,1—30Феррит + мартенситНагрев + охлаждение2856302,15—15на воздухе Нагрев + охлаждение3056802,0+20в водеТо же + отпуск.3906402,6一20、Примечание. Температура иагрева стали 730℃; отпуск при 250℃, 1ч.Примечание. Температура иагрева стали 730℃; отпуск при 250℃, 1ч.9, Влияние режима термической обработки _на механические свойства двухфазной ферритно-мартенситной стали 1QXIM® [41]9, Влияние режима термической обработки _на механические свойства двухфазной ферритно-мартенситной стали 1QXIM® [41]

Рис.趴 Влияние температуры нагрева в МКН на механические свойства ДФМС^ полученных при закалке в воде (сплошные линии) н при охлаждении со скоростью около 30 ℃/с (штриховые линии), Сталь типа 08Г2СФ [6]

Рис.趴 Влияние температуры нагрева в МКН на механические свойства ДФМС^ полученных при закалке в воде (сплошные линии) н при охлаждении со скоростью около 30 ℃/с (штриховые линии), Сталь типа 08Г2СФ [6]

.Структура、

Термическая обработка

00,2

%

MW

眾，

м

Па

Мартенсит

Нагрев + охлаждение в воде

1640

190“

0,1

—15

То же -}- отпуск

1580

1850

0,1

—30

Феррит + мартенсит

Нагрев + охлаждение

285

630

2,15

—15

на воздухе Нагрев + охлаждение

305

680

2,0

+20

в воде

То же + отпуск

.390

640

2,6

一20、

.Структура、

Термическая обработка

00,2

%

MW

眾，

м

Па

Мартенсит

Нагрев + охлаждение в воде

1640

190“

0,1

—15

То же -}- отпуск

1580

1850

0,1

—30

Феррит + мартенсит

Нагрев + охлаждение

285

630

2,15

—15

на воздухе Нагрев + охлаждение

305

680

2,0

+20

в воде

То же + отпуск

.390

640

2,6

一20、

Примечание. Температура иагрева стали 730℃; отпуск при 250℃, 1ч.

Примечание. Температура иагрева стали 730℃; отпуск при 250℃, 1ч.

9, Влияние режима термической обработки _на механические свойства двухфазной ферритно-мартенситной стали 1QXIM® [41]

9, Влияние режима термической обработки _на механические свойства двухфазной ферритно-мартенситной стали 1QXIM® [41]

'строительных сталей имеют максимальную конструктивную прочность и наиболее низкую температуру полу- хрупкости (rw = —50-；—70 ®С). Получение такого комплекса свойств этих сталей обусловлено их мелкозернистостью (зерно 10—12) и наличием дисперсных карбоиитридов V (С, N); Nb(C, N); А1№

Двухфазные、ферритио-мартеисит- иые стали (ДФМС) — это иизкоуглеро- дистые инзколегированиыестали, структура которых представляет собой мелкозернистую 4^ррнтную матрицу с 15—25 % мартенсита в виде отдельных островков [6, 41 ]. В структуре также может присутствовать небольшое количество остаточного аустенита, бейнита и дисперсных карбидов.

Существует широкий набор ДФМС, различающихся по структуре и свойствам. Базовыми ДФМС являются стали типа 06ХГСЮ (0,05—0,08 % С; 1,1—1,4% Мп; 0,4^0,7 % Сг； 0,3— 0,5% Si) и 06Г2СЮ (0,05—0,08 % С; 1,1,7% Мп; "1,6% Si), Листовые ДФМС с высокой штампуе； мостью по составу близки к широко распростраиеииым сталям типа 09Г2С; О9Г2; 09Г2Д; 10Г2С1 и т. п. (ГОСТ 19282—73).

Осиовиой вариант термической обработки для ■ получения ферритио-мар- теиснтиой структуры — неполная за* калка; нагрев до температур межкри

тического интервала (МКИ) ДС1—ЛСз с последующим охлаждением. Получение необходимого соотаошеиия структурных составляющих ДФМС при термической обработке обеспечивается путем снижения (дй 0,08—0,09 %) содержания углерода в стали, что позволяет уменьшить зависимость количества аустенита от температуры нагрева.

Конкретный режим термической обработки для получения ДФМС с требуемыми свойствами иазиачается в зависимости от состава стали с учетом параметров термического оборудования (скорости и продолжительности нагрева, средств охлаждения нагретой полосы, возможности проведения отпуска и т. д.). В общем случае температура иагрева должна соответствовать 41 + (60-7-90 ℃); охлаждение от температур МКИ предпочтительно проводить с умеренными скоростями (5—тЗО ℃/с) до 400—500 ℃^ что обеспечивает стабильность получения 15*- 25 % мартенсита и лучшую пластичность и вязкость (рис. 2). При ЭТОМ существует достаточно широкий интервал температур иагрева (40—80 °Q, которые, в свою очередь, обеспечивают примерное постоянство структуры и прочиостиых свойств. Отпуск при 200■— 250 ℃ способствует улучшению комплекса механических свойств (табл. 9) [41J.

Двухфазные- ферритно-мартеиситиые стали предназначены для изготовления деталей холодной пластической деформацией (штамповкой, высадкой, вытяжкой, гибкой). Их окончательные прочиостиые характеристики фор ми* руются в процессе изготовления деталей —в результате упрочнения при деформации и последующего старения уже готовых деталей, например во времяхушки лакокрасочного покрытия при 170—200 ℃. Повышеииеч прочности ДФМС б процессе деформации составляет в среднем 10 МПа иа 1 % обжатия поперечного сечеиия. В критическом сечеиии суммарная (иа всех операциях) деформация при изготовлении деталей методами холодной объемной штамповки длй гарантирован* иого обеспечения ав 登 800 МПа долж-' иа быть порядка 20—25 %. Мехаии- ческце свойства ДФМС после закалки

и деформационного стареии^ приведем в табл, J0.

Поскольку предел выносливости определяется прочностными характеристиками, то ДФМС имеют определенные преимущества и при циклических нспытаинях [6J.

Сталь 09Г2 (рис. 3) после обработки иа двухфазную структуру имеет повышенный предел выносливости; одновременно примерно в 3—3,5 раза увеличивается число циклов до разрушения в области малоцикловой усталости. Соответствующие механические свойства при растяжении приведены в табл. Н. -

Упрочнение ДФМС создают участки мартенсита: каждый 1 % мартенситной составляющей в структуре повышает, временное сопротивление разрыву примерно иа 10 МПа независимо от прочности и геометрии мартеиситиой фазы. Разобщенность мелких участков мартенсита и высокая пластичность феррита значительно облегчают начальную пластическую деформацию. Характерный признак ферритно-мартеи- ситиых сталей — отсутствие иа ди а* грамме растяжения площадки^ текучести. При одинаковом значении общего (60бщ) и равиомериого (6р) удлинения ДФМС обладают большей проч* ностью и более низким отиошеиием %,2/Gb (0,4—0,6), чем обычные низко*

легированные стали. При этом со* противление малым - пластическим деформациям (а0,2) у ДФМС ниже, чем у сталей с ферритио-перлитной структурой [41].

•При всех уровнях прочности все по* казатели технологической пластичности ДФМС (а012/(1в, 6р, $общ, вытяжка по Эриксену, прогиб, высрта стаканчика и т. д.), . кроме раздачи отверстия, превосходят аналогичные показатели обычных сталей [6]；

Повышеииая технологическая пла-- стнчиость ДФМС позволяет применять

ТО. Механические свойства (в МП対 двухфазных ферритио-мартенситиых сталей (ДФМС) [6]

Сталь

叫2

°в

06XFCQ

250/560

629/659

06Г2СЮ

310/610

650/700

П-рнмечание. В числителе дроби приведены механические свойства сталей после закалки из межкритического интервала температур, в знаменателе —после деформации иа 5 % и старения при 200 ℃.

Рнс. 3. Кривые усталости горячекатаной (О, •) и термически обработанной на двухфазную структуру <△» ▲) стали 09Г2. Штриховые линнн ——в состоянии поставки; сплошные линии — после деформации на 5 % и отпуска на 2oo^Ct 1 ч. Лист толщиной 4 мм [6] 、_Рнс. 3. Кривые усталости горячекатаной (О, •) и термически обработанной на двухфазную структуру <△» ▲) стали 09Г2. Штриховые линнн ——в состоянии поставки; сплошные линии — после деформации на 5 % и отпуска на 2oo^Ct 1 ч. Лист толщиной 4 мм [6] 、_Сталь -•Полуфабрикаты.30ХГСН2А (ГОСТ 4543—71).40ХСН2МА (ТУ 14-1-1885—85)25Х2ГНТА (ТУ 14-1-3238—81)Поковки, штамповки, листы, тубы, пруткиПоковки, штамповки, прутки, трубыПрутки, листы, трубы, профили» штамповки'-Сталь -•Полуфабрикаты.30ХГСН2А (ГОСТ 4543—71).40ХСН2МА (ТУ 14-1-1885—85)25Х2ГНТА (ТУ 14-1-3238—81)Поковки, штамповки, листы, тубы, пруткиПоковки, штамповки, прутки, трубыПрутки, листы, трубы, профили» штамповки'-12. Полуфабрикаты, выпускаемые нз высокопрочвых средиелегированных сталей.12. Полуфабрикаты, выпускаемые нз высокопрочвых средиелегированных сталей.СтальОбласть примененияТемпература эксплуатации,℃30ХГСН2А40ХСН2МА25Х2ГНТАВысокоиагружеииые детали (цилиндры, балки, работающие иа срез шпильки и осн, групповые болты, нагруженные осевой силой) высокоиагружеииые детали, не имеющие значительных концентраторов' напряженияБалки, болты, осн, нагруженные внутренинм давлением сосуды—70++250—70++250СтальОбласть примененияТемпература эксплуатации,℃30ХГСН2А40ХСН2МА25Х2ГНТАВысокоиагружеииые детали (цилиндры, балки, работающие иа срез шпильки и осн, групповые болты, нагруженные осевой силой) высокоиагружеииые детали, не имеющие значительных концентраторов' напряженияБалки, болты, осн, нагруженные внутренинм давлением сосуды—70++250—70++25013. Рекомендуемая область примененвя и температура эксплуатации сталей13. Рекомендуемая область примененвя и температура эксплуатации сталей'ОбработкаСтруктур»%,У%2% %隔飞 МПаМПа%Горячая прокатка Термвческая обработка из (а + + у)-областиФерритио-перлитная Ферритио-мартеисит- ная4Ю 280/5005800,820,482527490570'ОбработкаСтруктур»%,У%2% %隔飞 МПаМПа%Горячая прокатка Термвческая обработка из (а + + у)-областиФерритио-перлитная Ферритио-мартеисит- ная4Ю 280/5005800,820,48252749057011. Механические сэойства стали 09Г2 (0,16% С;1,65 % Мп; 0т32 % Si; 0,017 % & 0,019 % Р) [6]11. Механические сэойства стали 09Г2 (0,16% С;1,65 % Мп; 0т32 % Si; 0,017 % & 0,019 % Р) [6]*1 После деформации на 5% и яагрева прн 200 ℃, 1 ч.*1 После деформации на 5% и яагрева прн 200 ℃, 1 ч.

Рнс. 3. Кривые усталости горячекатаной (О, •) и термически обработанной на двухфазную структуру <△» ▲) стали 09Г2. Штриховые линнн ——в состоянии поставки; сплошные линии — после деформации на 5 % и отпуска на 2oo^Ct 1 ч. Лист толщиной 4 мм [6] 、_

Рнс. 3. Кривые усталости горячекатаной (О, •) и термически обработанной на двухфазную структуру <△» ▲) стали 09Г2. Штриховые линнн ——в состоянии поставки; сплошные линии — после деформации на 5 % и отпуска на 2oo^Ct 1 ч. Лист толщиной 4 мм [6] 、_

Сталь -•

Полуфабрикаты.

30ХГСН2А (ГОСТ 4543—71).

40ХСН2МА (ТУ 14-1-1885—85)

25Х2ГНТА (ТУ 14-1-3238—81)

Поковки, штамповки, листы, тубы, прутки

Поковки, штамповки, прутки, трубы

Прутки, листы, трубы, профили» штамповки'-

Сталь -•

Полуфабрикаты.

30ХГСН2А (ГОСТ 4543—71).

40ХСН2МА (ТУ 14-1-1885—85)

25Х2ГНТА (ТУ 14-1-3238—81)

Поковки, штамповки, листы, тубы, прутки

Поковки, штамповки, прутки, трубы

Прутки, листы, трубы, профили» штамповки'-

12. Полуфабрикаты, выпускаемые нз высокопрочвых средиелегированных сталей.

12. Полуфабрикаты, выпускаемые нз высокопрочвых средиелегированных сталей.

Сталь

Область применения

Температура эксплуатации,℃

30ХГСН2А

40ХСН2МА

25Х2ГНТА

Высокоиагружеииые детали (цилиндры, балки, работающие иа срез шпильки и осн, групповые болты, нагруженные осевой силой) высокоиагружеииые детали, не имеющие значительных концентраторов' напряжения

Балки, болты, осн, нагруженные внутренинм давлением сосуды

—70++250

—70++250

Сталь

Область применения

Температура эксплуатации,℃

30ХГСН2А

40ХСН2МА

25Х2ГНТА

Высокоиагружеииые детали (цилиндры, балки, работающие иа срез шпильки и осн, групповые болты, нагруженные осевой силой) высокоиагружеииые детали, не имеющие значительных концентраторов' напряжения

Балки, болты, осн, нагруженные внутренинм давлением сосуды

—70++250

—70++250

13. Рекомендуемая область примененвя и температура эксплуатации сталей

13. Рекомендуемая область примененвя и температура эксплуатации сталей

'Обработка

Структур»

%,У

%2

% %

隔飞 МПа

МПа

%

Горячая прокатка Термвческая обработка из (а + + у)-области

Ферритио-перлитная Ферритио-мартеисит- ная

4Ю 280

/

500

580

0,82

0,48

25

27

490

570

'Обработка

Структур»

%,У

%2

% %

隔飞 МПа

МПа

%

Горячая прокатка Термвческая обработка из (а + + у)-области

Ферритио-перлитная Ферритио-мартеисит- ная

4Ю 280

/

500

580

0,82

0,48

25

27

490

570

11. Механические сэойства стали 09Г2 (0,16% С;

1,65 % Мп; 0т32 % Si; 0,017 % & 0,019 % Р) [6]

11. Механические сэойства стали 09Г2 (0,16% С;

1,65 % Мп; 0т32 % Si; 0,017 % & 0,019 % Р) [6]

*1 После деформации на 5% и яагрева прн 200 ℃, 1 ч.

*1 После деформации на 5% и яагрева прн 200 ℃, 1 ч.

их. для' листовой штамповки деталей достаточно сложной конфигурации, что является преимуществом этих сталей

перед другими высокопрочными сталями [4L

Сопротивление коррозии ДФМС на

ходится на уровне сопротивления коррозии сталей для глубокой вытяжки

ДФМС удовлетворительно свариваются методом точечной сварки. Пре* дел выносливости при энакоперёмеи- ном изгибе составляет для сварного шва и основного металла (仆乍 q 550 МПа) соответственно 317 и 350 МПа, т. е. 50 и 60 % ав основного металла [6L

В случае применения ДФМС для деталей массивных сечеиий, когда необходимо обеспечит^ достаточную про-

каливаемость, целесообразно использовать составы с повышенным содержанием марганца или с добавками хрома, бора и т. д. [41 ].

Экономическая эффективность при* менеиия ДФМС, которые дороже низкоуглеродистых стал^, определяется экономией массы детали (ва 2a—25 % )• Применеице ДФМС в 肥которых случаях позволяет исключать упрочняющую термическую обработку деталей# например высокопрочных крепежных изделиб, получаемых методом холодней высадки.

Среднеуглеродистые шоколегиро* вавные стали содержат 0,25—0,50 % С и, кроме того, до 1,8% Мп (стали ЗОГ, 40Г, ЗОГ2, 40Г2) и до 1,1 % Св (стали ЗОХ, 4ОХ и др.). Эти стали (ГОСТ 4543—71) используются кан

конструкционные материалы в машиностроении, а также дли металлоконструкций и кретежных деталей. Конкретное назначен叫 физические, ме- каиическне и технологические свойства названных сталей подробно рассмотрены в справочной лйтературе [11, 16, 17, 321

ВЫСОКОПРОЧНЫЕ

СРЕДНЕЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Общая характеристика сталей.

К группе федиелегироваиных высокопрочных сталей относятся стали 30ХГСН2А» 40ХСН2МА, 25Х2ГНТА. Поставляемые полуфабрикаты, рекомендуемые области применения и ос* новиые физические свойства этих сталей приведены в табл. 12—14.

Эти стали выплавляются в электро- дуговых печах с последующим вакуумно-дуговым переплавбм. Стали хорошо деформируются в горячем состоянии, свариваются дуговой ручной и авто

матической сваркой в среде защитных газов или под флюсом. Сталь 30ХГСН2А сваривается также электронно-лучевой сваркой.

Основной тип сварного соединения — сварка встык. Тавровые соедииеиия допускаются, одна ко при этом обязательно Должно быть утолщение металла обоих «полок» таврового соединения, Утолщение металла. в зоне шва рекомендуется и. дли стыковых соединений. Сварные швы размещаются вие зоны действия концентраторов напряжения, предусмотренных в чертежах, Сварка проводится до закалкн и отпуска на заданный уровень прочности. Перед сваркой детали следует нагревать до температуры 2Q0—300 ЬС; сразу же после сварки необходим отпуск прн 200 — 250℃ в течение 3 ч во избежание появления трещин.

Средиелегцрованные высокопрочные стали подвергают механической обработке до закалки. Наилучшая обрабатываемость резанием достигается в состоянии низкотемпературного отжи-

US «gia«g H «eile «& «I x 鼻 O*IOX¥ XKlodHJaias-I看聲。書罩 н

Do.dAHBdauwaL«ч««лфвю» ® .700 ..0^.8

ОО 心dA^BdauKax Hdc

• s450、民口X6，

DdddxxedguMal Hdc^оо.я<ьи ^

лчаьи

00м

s«

001

008

001

У %. 艺

8^5

*-ola-Q

寸0

VIHJNXga VWNHDXW VNH3JX08

га с быстрым охлаждением на воздухе от 680—700 ℃. Чистовую обработку проводят после полной термической обработки. При финишной обработке шлифованием должны строго соблюдаться режимы, гарантирующие отсутствие прижогов. После шлифования проводят отпуск при 200—300 ℃. После сверления отверстий, в отожженной ст^ли необходимо удалять заусенцы и осуществлять развёртывание или рас* тачивание отверстий после полной термической обработки, снимая при этом поверхностный слой, окисленный при нагреве под закалку. Толщина окисленного слоя может достигать 20— 50 мкм. Значительно Злее толстый окисленный и обезуглероженный слой (до 300—500 мкм) остается после штамповки. Некоторые поверхности деталей сложной формы после штам- позки не подвергаются механической обработке. В этом случае для обеспечения высокой усталостной прочности хорошие результаты дает интенснвиое поверхностное пластическое деформирование (ППД), например дробеструйное. Перед ППД иа штампованных поверхностях должны . быть устранены грубые дефекты в виде запрессованной окалнны, заковов *н др* Резьбовые участки болтов или шпилем после термической обработки следует , подвергать пескоструйной очистке.

В зонах концентрации напряжения параметр шероховатости поверхности должен быть йе более Ra = 1,6 мкм, вие зоны действия концентраторов Ra = 3,2 мкм — для растянутых элементов млн Ra = 6,3 мкм — для элементов^ работающих на сдвиг.

Рекомендуемые режимы упрочняющей термической обработки и свои-" ства сталей. Для достижении высокой прочности среднелегированные стали подвергают обычной закалке на мар- тенсит и низкому отпуску при 220-- 250 ℃, который улучшает пластичность, вязкость и особенно сопротивление разрушению прн сохранении высокого уровня прочности.

Во многих случаях еще более высокий комплекс этих свойств, определяющих конструкционную прочность ? стали, достигается в результате изо* термической закалки на нижний бейнит или иизкоб изотермической за-

Сталь '

%, МПа

Режим термической обработки

30ХГСН2А

1600—1800

1500—1700

1400—1600

Закалка при 900 ℃, масло; отпуск при 290 ℃<

Изотермическая закалка с выдержкой в селитре при 270—300 °C; отпуск при 200—300 ℃, 1 ч Изотермическая закалка с выдержкой в селитре при 280—330 ℃ …

40ХСН2МА *1

1800—2000

Закалка при 900 ℃, масло; отпуск при 200— 260 ℃.

1800—2000

Изотермическая закалка с выдержкой в селитре

при 240—280 ℃, 2—3 ч; отпуск при 240—260 С, 2—3 ч…

25Х2ГНТА

1500—1650

1500—1650

Закалка при 860 ℃, масло; отпуск при 200— 230 ℃, 2—3 ч二

Изотермическая закалка с выдержкой в селитре при 200—250 ℃, 1 я; отпуск при 200 —230 С

15. Рекомендуемые режимы упрочняющей термической обработки средне^югированцых сталей

*х Применение изотермической закалки предпочтительнее.

калки, после которой структура стали состоит из нижнего бейнита и мартенсита. В ряде случаев после изотермической закалки проводят низкий отпуск, что улучшает сопротивление разрушению.

В табл. 15 приведены рекомендуемые режимы упрочняющей термической обработки среднелегированных сталей. Стали имеют повышенную прокаливав- мость: сталь 25Х2ГНТА — до 30 мм; сталь 30ХГСН2А до 80 мм; для стали 40ХСН2МА размеры сечения не регламентируются.

Механические свойства сталей после различных вариантов упрочняющей обработки для различных температур испытаний приведены в табл. 16—18. На рис. 4 представлена диаграмма растяжения одной из сталей, а на рис. 5—8 — их характеристики сопротивления усталостному разрушению в зависимости от вида используемой упрочняющей обработки. Показатели вязкости и трещиностойкости сталей приведены в табл* 19, 20.

Прочность среднелегированных сталей тем выше, чем больше в них содержание углерода, но при этом будет более низким показатель тре*

щиностойкости Kf* в том. числе сопротивление коррозии под' напряжением. Поверхностное пластическое деформирование затрудняет образование трещины усталости, замедляет скорость роста малых трещин и значительно повышает сопротивление ма- лоцикловой усталости как на воздухе, так и в коррозионной среде. Для защиты от общей коррозии деталей из этих сталей прфлеияют кадмирование, оксидное фосфатирование. Сопротивление коррозии под напряжением можно существенно повысить, применив в качестве финишной операции поверхностное пластическое деформирование: дробеструйное, пневмодииамическое, вн- бронаклеп и др. В ряде случаев эффект ППД тем выше, чем выше уровень достигаемых при этом остаточных напряжений и больше глубина наклепанного сдоя. С этих * позиций особенно эффективны обкатка, раскатка и алмазное выглаживание. Алмазное вы- глаживание успешно применяется кан операция, предшествующая хромированию поверхностей, от которых требуется высокая изнесостой кость (на・ пример, в паре шток—цилиндр). Малоцикловая усталость ушковых соеди-

吕 d

8 二

§ s s ss

二 9 二 06

i

2oo。

а з 1邑邑m

§ 1 § § g

ОО о OG 0000 .

昌匿唇邑§

t串§ 1

号穆^ g

S S S Sg

二 9 虽2

3

国 国冕冕尊 00 0-0О

о

£ "、k s

J

,9

虫 9gg ю 6 6 一 6 6 6 I I 二

I

自

з «i 鋼 Y 爾统Mi啰 :注讒訪讒言解 据諸穗МЙ

I

11§§| 11

11

w

|||§§§|| II

1 &

21=^1111

0寸

§ 1 is 1 1 1 1 1 1

с W

sig^gg1. ? 1 66gl 1 1

о

s§s^ssss ZZIOCOZ 寸 QQZ "* ^« ^—« »—t »—t r—I v—« ^M

§§

=3

§§§§НН. II

；о

ISSS 1 1 1 J

1 1

! R

SSSoS ]^^ 1 1

аз - ь||

翡翡弱籲

龍

1飢良號3

"a s g^ о 门專^ s

а爲 6 е

о i 5 g

詁翳詁彰鼠 ppislrt^ 1в11!Ушй

Сталь

Термическая обработка

G

ц

Растяжение

ГПа

°в

県

” ц

МПа

30ХГСН2А

25Х2ГНТА

Закалка при 900 ℃, масло, отпуск при 290 ℃, 1 ч Изотермическая закалка с вндерж* - кой при 330 °C Закалка при 860 ℃, отпуск при- 200— 250 ℃

195

195

77

77

0,26.

0,26

1750

1700

1700

1500

1250

.1450

7

10

18. Механические свойства среднелегированных высокопрочных сталей при температуре —70 ℃

нений может быть значительно (в 1,5— 2 раза по числу циклов} улучшена путем раскатки поверхности отверстия проушины. Значительнее (до 5—10 ®з) увеличивается долговечность в результате запрессовки стальной втулки с на- тигом 0,4—1,2 %,

Разрабатывается принципиально новый метод повышения усталостной

прочности высокопрочных сталей, заключающийся в имплантации генерируемых источником высокой энергии ионов азота, бора и других в поверхностные слои стальной детали.

При применении среднелегнрован- иых сталей высокой прочности следуе? учитывать их повышенную чувствительность к концентрации напряже*

6»МПа

Рис. 6. Кривые усталости стали 30ХГСН2А при знакопеременном изгибе гладких т>6・- разцов:

/. 2 — шлифованные образцы; 3 ** обкат* ка роликом после шлифования; /, 3 т вакалка в маело с отпуском при, 200 ?С, % =* 1720 МПа； 2』изотермическая вакалка в селитру прн 300 °& о = 口 1600 МПа

Рас. 6. Влияние концентрации напряжен чий на малоцикловую усталость при рас* тяжении (7? « 0,1; v «= 2 Гц) образцов с круговой выточкой из стали 30ХГСН2А. О» к 1700 МПа： сплошные линии «« за・ калка в масло; штриховая линии 闫 нзо备 термическая закалка

ннй, особенно при циклических нагрузках н высоких значениях коэф・ фициента формы.

Рекомендации конструктору, и технологу. Для деталей нз стали 30ХГСН2А необходимы возможно более плавные переходы в местах изменения сече- ния^ отсутствие перекосов прн монтаже н сборке. Параметр шерохона- тостн поверхности в зонах концентрации напряжений должен быть не более Ra = 1,6 мкм. В отверстиях проушин требуемое качество поверхности достигается развертыванием или чистовым растачиванием. Нарезание резьбы в деталях нз стали 30ХГСН2А рекомендуется проводить до термической обработки; после термической обработки резьбу следует подвергать пескоструйной обработке. Прн осевой нагрузке усилие затяжки болтов должно вызывать напряжение не выше 450 МПа. Прочность сварных соединений, термически обработанных после

20. Показатели вязкости и трещииостойкости сталей

Сталь

Режим обработке

' Температура испытаний, ℃

+20

—40

—70

*5*130

— 196

30ХГСН2А

Изотермическая закалка с выдержкой в селитре при 280— ззо ℃

0,9

一

0,7

0,25

0,13

25Х2ГНТА

Закалка при 860 ℃, отпуск при 200—250 ℃

0,7

0,6

0,6

一

0,2〉

19. Ударная вязкость сталей (KCU, МДж/м?) при различной температуре испытаний

Сталь ■

Термическая обработка

%， МПа

кси кст

МПа.м"?

МДж/м2

30ХГСН2А

Закалка при 900 ℃, масло; отпуск при 290 ℃; 1 ч Изотермическая закалка с вы-

1750

0,6

250—280 «

1600

0,85

0,12

250—300 *»

40ХСН2МА

держкой при ЗОО℃ Изотермическая закалка с выдержкой при 240—260 ℃； отпуск при 240—260 ℃

1900

0,5

—

180—210

*1 Внецентренное растяжение компактного образца (£= 25 мм).

нах концентрации напряжений рекомендуемый параметр шерохонатости поверхности ； не более Ra = 0,8 мкм. Напряжений ng затяжке болтов стали 40ХСН2МАнах концентрации напряжений рекомендуемый параметр шерохонатости поверхности ； не более Ra = 0,8 мкм. Напряжений ng затяжке болтов стали 40ХСН2МАгюпы-гюпы-униуникальнымкальнымАтом» долй, %Атом» долй, %Рнс. 9. Влияние концентрации легирующих элементов на упрочнение жёлезоникелев«га мартенсита (18 % N1) при старении [24* / —■ Ti; 2 —■ Be; 3 — Al; 4 •» l^n; 5 •• Nb； 6 — Si： 7 — MoРнс. 9. Влияние концентрации легирующих элементов на упрочнение жёлезоникелев«га мартенсита (18 % N1) при старении [24* / —■ Ti; 2 —■ Be; 3 — Al; 4 •» l^n; 5 •• Nb； 6 — Si： 7 — MoV; 8V; 8

нах концентрации напряжений рекомендуемый параметр шерохонатости поверхности ； не более Ra = 0,8 мкм. Напряжений ng затяжке болтов стали 40ХСН2МА

нах концентрации напряжений рекомендуемый параметр шерохонатости поверхности ； не более Ra = 0,8 мкм. Напряжений ng затяжке болтов стали 40ХСН2МА

гюпы-

гюпы-

уни

уни

кальным

кальным

Атом» долй, %

Атом» долй, %

Рнс. 9. Влияние концентрации легирующих элементов на упрочнение жёлезоникелев«га мартенсита (18 % N1) при старении [24* / —■ Ti; 2 —■ Be; 3 — Al; 4 •» l^n; 5 •• Nb； 6 — Si： 7 — Mo

Рнс. 9. Влияние концентрации легирующих элементов на упрочнение жёлезоникелев«га мартенсита (18 % N1) при старении [24* / —■ Ti; 2 —■ Be; 3 — Al; 4 •» l^n; 5 •• Nb； 6 — Si： 7 — Mo

V; 8

V; 8

сварки, составляет 0,6~^0,7ов основ- нш^ мат^иала.

П<жерхйостное уаро4gше 毎обе- метное, дробестру&юе# виброиакзет и др.) увеличивает в 2—3 раза ресурс детали прм малшшюкюсж нагружения; повышает предел выяослмвостн 叩区 нсиытан@ яа знаконерш^ный азгиб в лабсфатортюи атмосфере на 15— 20 %, в коррозионной среде — до 1,5"- 2 раз, увеличивает сопротквлёние коррозии пцА иапряж^сием. В ушковых соедмна^яяк нанбольш^ эффект достигается пут^с запрессовки втулки с натягом.

Для деталей, от которых требуется п^ыша^яая износостойкость, применяют хромовое покрытие, наносимое на п^дварительно упрочиеяиую ППД поверхность； для устранения течи н гидросистемах хромированная поверхность подвергается алмазному выглаживанию. Для восстановления изношенного хромового покрытия допускается повторное хромирование {до 5 раз) после зачистки. Защита деталей от коррозии — фосфатирование с последующим нанесением лакокрасочных покрытий.'

Более нысокая прочность стали 40ХСН2МА по сравнению со сталью 30 X ГСН2A обусловлена повышенным (0,37—0,43 %) содержанием углерода, 一 что делает ее более ч^ствительной к концентрации напряжений н по- верхнос^ым дефекта». По этой причине ©таль 40ХСН2МА целесообразно применять дли деталей простой формы, не имеющих . значительных перепадов жесткости н других концентраторов ндпряжений. Следует предъявлять повышенные требования s отношении параметров шероховатости поверхности, отсутствия рисок от механической обработки, недопустимости монтажных перекосов. В зо-'

не должны превышать 眺 МПа. При изготовлений Деталей из стали 40ХСН2МА, тывающкх при эксплуатации повторные нагрузки, необходимо применять

поверхностное пластическое деформн- рован ие, которце повышает служебные

свойства еще в большей мере, чем у деталей стали 30ХГО12А. Защита ст&лн от коррозии такая же, как й стали 30ХГСН2А. Требования в отношении концентраторов напряжения, параметров шероховатости поверхности для стали 25X2ГНТА такие же, как и для стали 30ХГСН2А. Прн меньшей статической прочности сталь 25Х2ГНТА практически не уступает по пределу выносливости стали 30ХГСН2А. Прочность сварного соединения (встык) 0,5—0>65(Ув основного металла. Для выравнивания несущей способности рекомендуется местное усиление сварных швов с плавным переходом. После шлнфонання требуется отпуск при 200—230 ℃ н течение 3 ч. Так же как и для других высокопрочных сталей, припуск в от- нерстнях после термической обработки следует удалять чистовым растачнва7 нием или развертыванием; кромки отверстий должны быть скруглены иля иметь фаски. Сварные швы следует располагать вне зоны концентрации напряжений. Сталь 25X2ГНТА можно применять для цементуемых деталей.

ВЫСОКОПРОЧНЫЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАНН ЫЕ (МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩИЕ) СТАЛИ

Стали этого класса обладают

комплексом механических свойств: нысокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, нысоким сопротинлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, что в со-

четаини с хладостойкостью, теплостойкостью, коррозионной стойкостью и размерной стабильностью определяет такую эксплуатационную надежность изделий из мартенситно-стареющих сталей, которая кие достагается при нс- пользсжанин сталей других классов [24].

Мартенситно<тареюй1не стали — это беэуглероднстые комплексно легиро- нанные сплавы иа железной основе, 〉 у которых определенное сочетание легирующих элементов обеспечивает формирование в процессе соответствующей

термической обработки пластичной матричной фазы — мартенсита замеще- ннл, армированной дисперсными высокопрочными, равномерно распределенными частвцами иитерметаллндиых фаз.

Основу мартеиситно-стариощнх сталей составляет безуглеродистый железоникелевый мартевсит (8—20 % №)• Высокая концентрация никеля обеспечивает устойчивость переохлажденного аустенита сталей этого класса, способствует формированию в них при закалке мартенситной структуры, в том числе и прн условии замедленного охлаждения. Никель повышает растворимость многих элементов замещения в аустените и уменьшает%窜 растворимость в мартенсите, благодаря чему закалкой можно- зафиксировать сильно пересыщенный а-твердын раствор (мартенсит замещения), способный к интенсивнилу дисперсионному твердению прн старении.

Дисперсисжиое твердение же^езонн- келевого мартенсита вызывают титан, бериллий, алкшнний, марганец, ва- надн汾,молибден, вольфрам, ниобий, тантал, кремний и другие элементы, хар акт^>нзукмдиеся ограниченной растворимостью в a-Fe (рис.,9)^ причем наибольшее упрочнение при старении (в условиях равной атомной концентрации) обеспечинакхг те из них (титан* алюминий, бериллий), равновесная концентрация которых/ в мартенсите минимальна.

Никель (а в некоторых сталях и кобальт) способствуют унеличению объемной доли выделяющихся при старении упрочнякмцих фаз н тем самым повышают эффективность процесса дн- сперснонного твердения (рис. 10 н 11). Положительное влияние кобальта в мартенситно-стареющих сталях обусловлено также формированием в мартенситной матричной фазе при старении упорядоченных областей, являющихся дололнителы^ым фактором упрочнения. Хром в мартеиситно-ста- реющнх сталях способствует повышению их коррозиоиноЗ стойкости и одновременно вызывает дополнительное упрочнение при старении (рис. 12).

Подробно основные системы легирования мартенситио-стареющих ста- 斑嚙，особенности их фазового состава

н структурного состояния, а также представления о природе высокой проч- ностн сталей этого класса рассмотрены н монографиях [5, 25]. Зтн стали со- де{»кат, как правило, значительное количество различных легирующих элементов. При их выборе основывают? ся на требованиях строгого баланса компонентов, поскольку ®рн этом необходимо обеспечить яе только эффективное дисперсионное -твердение мартенсита при ста рения t но и гредот-

Рис. 10. Влияние содержания ишеля иа повышение твердости (ДНУ) прн стареани мартенсита сталей иа основе Fe с разлнч-* е&м дополинт«и№иым лелфошшнем 12“彳

-5 « 6 «7

повышение твердости (ДНУ) при старении железоиикелевого мартенсита (14— 18 % Ni), содержгццего различные элементы замещения [20]：повышение твердости (ДНУ) при старении железоиикелевого мартенсита (14— 18 % Ni), содержгццего различные элементы замещения [20]：/у Н184>) Н18В10; 3 — Н16М5；4 VHi6СЗ; Н14Б4; 6 — Н18Та6； 7 — Н16Г5； Н16; 9 с Н16Т； 10 — Н16Ю/у Н184>) Н18В10; 3 — Н16М5；4 VHi6СЗ; Н14Б4; 6 — Н18Та6； 7 — Н16Г5； Н16; 9 с Н16Т； 10 — Н16Ювратнть появление в структуре стали большого количества остаточного аустенита, снижающего прочность, илн 6-феррита, уменьшающего пластичность сталей.

повышение твердости (ДНУ) при старении железоиикелевого мартенсита (14— 18 % Ni), содержгццего различные элементы замещения [20]：

повышение твердости (ДНУ) при старении железоиикелевого мартенсита (14— 18 % Ni), содержгццего различные элементы замещения [20]：

/у Н184>) Н18В10; 3 — Н16М5；

4 VHi6СЗ; Н14Б4; 6 — Н18Та6； 7 — Н16Г5； Н16; 9 с Н16Т； 10 — Н16Ю

/у Н184>) Н18В10; 3 — Н16М5；

4 VHi6СЗ; Н14Б4; 6 — Н18Та6； 7 — Н16Г5； Н16; 9 с Н16Т； 10 — Н16Ю

Мартенснтно-стареющне стали характеризуются высокой технологичностью [11, 24]. Их упрочняющая термическая обработка, заключающаяся в закалке н старении, сравнительно

да比%да比%Рис. 12. Влияние содержания хромаРис. 12. Влияние содержания хромананаповышение твердости (ДНУ) прн старении сталей [24]:'

да比%

да比%

Рис. 12. Влияние содержания хрома

Рис. 12. Влияние содержания хрома

на

на

> Fe + 11 % № + 1,1 % Т1； 2 J Fe *

+ 11 % N14- Ы % Al丁

проста. Стали имеют глубокую калнваемость, закаливаются на тенсит практически прн любой

ппссростн охлаждения. Изменения размен ров прн термической обработке эти сталей минимальны, поэтому практик ческн исключены поводкн н коробле* ння изделий самой сложной формь Стали этого класса? как правило, содержат углерода, поэтому нет опа津 ностн нх обезуглероживания при тер£ мнческой обработке в обычной сред Указанные ' преимущества мартенснК но-стареющих сталей позволяют пол вергать термической обработке гото« вые детали и изделия.

п

п

с

с

” В закаленном состоянии указаны стали характеризуются высокой пла стнчностью и вязкостью, малым ко фициентом деформационного упрочнён ння; потому прн нзготовленнн пров локи, ленты, труб н других полуфабрикатов этн стали можно деформировать" с высокими. степенями обжатия (до 90 %), ие прибегая к промежуточным разупрочняющнм обработкам. Стали хорошо сварив^тся, а также штампуются в горячем и холодном состоянии; обработка резанием закаленных сталей не вызывает трудностей.

Закаленные мартенснтно-стареющие стали имеют структуру мартенсита замещения. Легирующие элементы, вызывающие старение, незначительно -1 влияют на свойства несостаренного :

мартенсита, стнчность и лей' разныхмартенсита, стнчность и лей' разныхпоэтому прочность, пла- вязкость закаленных ста- составов весьма близки

мартенсита, стнчность и лей' разных

мартенсита, стнчность и лей' разных

и находятся, как правило, в следующих пределах [24]: ав = 900-Ь 1200 МПа; %2 = 8004-1100 МПа; 6 = = 15+20%;屮=50+80 %； KCV = =1,5+3 МДж/м2.

Старениемартенситно-стареющих;

сталей приводит к повышенна их- прочности, но одновременно сннжаетХ вязкость и пластичность. Наиболее высокое упрочнение достигается для всех сталей прн старении в интервале 工 температур 480—520 ℃ (рис. 13); прн 1 этом в зависнмостн от_ состава сталей ^ временное сопротрвленне может повышаться на 300—1800 МПа [2 4]. При более высокой температуре ста- 1 рення развиваются процессы, веду-； щне к 一 разупрочнению: коагуляция ； частиц упрочняющих фаз и образова- *

ние устойчивого аустенита вследствие обратного a f Y — превращения.

Учитывая диапазон упрочнения, реализуемого в мартенснтио-стареющнх сталях (ав = 1500-5-3500 МПа), диапазон размеров изделий (от проволоки д0 многотонных поковок), комплекс - ценных фнзнко-химических свойств н высокую технологичность — область применения этих сталей как конструкционного материала практически не ограничена н непрерывно расширяется. Наиболее целесообразно использовать нх прежде всего для изделий, от которых требуется высокая удельная прочность в сочетании с высокой эксплуатационной надежностью.

Разработаны составы мартенситностареющих сталей, удовлетворяющие различным требованиям по уровню прочности, пластичности, коррозионной стойкости^' по температурной области применения. Большинство сталей создано на базе систем Fe—Ni— Mo, Fe^Ni—Co—Mo, Fe—^Cr—Ni-— Mo, Fe~Cr—Ni—Co—Mo.

Мартенситно-стареющне стали общего назиачеиии. Составы и свойства. Наиболее распространенные составы мартенситно-стареющих сталей и их свойства (по литературным данным) приведены в табл. 21 в соответствии с принятой классификацией по уровню прочности.

Как конструкционный материал об- ' щего назначения нанлучшее сочетание прочности, пластичности и вязкости имеют стали, содержащие 17—19 % №, 7—12 % Со, 3—5% Мо, 0,2— 1,6 % Ti. Изменением содержания титана в этой системе можно варьировать прочность сталей в широких пределах (1400—2500 МПа) [2 4 ]. Наибольшее распространение в- технике получила сталь типа Н18К9М5Т (ЭП-637). 一

Сталь Н18К9М5Т (ТУ 14-1-1531—75) содержит ^0,03 % С, 16,7—19,0 % №, 8,5—9,5% Со, 4,6—5,5% Мо, 0,5—0,8 % Ti,《0/5% Al. В закаленном состоянии (закалка при 820 Р, охлаждение на воздухе) сталь имеет следующие свойства: ов = 1000+ 1100 МПа, o0t2 = 9004-1000 МПа; 8> 15 % ・ После закалки и старения прн 480—500 РС (3 ч) сталь имеет в среднем следующие механические свойства: % = 1900+2100 МПа; %纟=

2 Б. Н. Арзамасов н др.

13. Влияние легирующих элементов13. Влияние легирующих элементовна упрочиенне железоникелевого мартен* снта при старении [24 J:на упрочиенне железоникелевого мартен* снта при старении [24 J:Рис.

13. Влияние легирующих элементов

13. Влияние легирующих элементов

на упрочиенне железоникелевого мартен* снта при старении [24 J:

на упрочиенне железоникелевого мартен* снта при старении [24 J:

1 — 17,5 % № + 1,2 % Ti; 2 г 17,5 % № + 1,1 % Al; 3 一 18 % Ni + 1,5 % Nb; 4』16,5 % № + 2,1 % Mo .

=18004-2000 МПа; 6= 8-4-10 %; 屮=45+55%; КС1/=0,5+0,7МДж/м2.

В связи с широким н разнообразным промышленным применением было де* тально изучено влияние режимов тер* мической обработки на комплекс основных свойств стали Н18К9М5Т.

Перегрев стали Н18К9М5Т при горячей пластической деформации или. термической обработке повышает еа чувствительность к трещине (табл. 22). Для измельчения зерна перегретой стали рекрмендованр применение перед основной закалкой (820 ℃) трехкратной закалкн на воздухе нли в воде от 900—950 °C с выдержкой 1 ч.

Оценивая возможность использования стали в виде крупных поковок, прутков и листов толщиной более 25 мм, установили ее склонность к тепловому охрупчиванию прн замедлен* ном охлаждении от 1150—1200 ℃ нли при ступенчатом охлаждении в интервале 900—700 РС, связанйую с раз* нозерннстостью, но главным образом с образованием зернбграничных вы* делений карбидов и карбоннтрндов титана. Для устранения явления теп« дового охрупчивания предложен режим термической обработки, включающий закалку от 1150—1200 еС с охлаждением в воде (для растворения

Продолжение табл. 21

Обоз начете стали

Средняя концентрация легирующих элементов (по массе), %

Механические свойства

S

°в

明

d

巾

口曰 工w

МПа

%

ств = 15004-2000 МПа

Н18КЗМ4Т

18№;3,2Со; 4,2Мо;

0,26 Ti

1550

1500

9

'49

0,46

【22]

Н18К7М5Т

18 Ni; 7 Со; 5,5 Мо; 0,5 Ti

1800

1700

8

50

0,5

[231

Н18К8МЗТ

18 Ni; 8 Со; 3 Мо; 0,2 Ti

1450

1400

15

65

0,8

[221

Hl8K8M5T

18 №; 8 Со; 5 Мо; 0,5 Ti

1850

1800

!2

60

0,5

(221

Hl 8K9M5T

18 Ni; 9 Со; 5 Мо; 0,5 Ti

1900

1830

8

50

0,6

【24]

H18K9M5T

18, Ni; 9 Со; 5 Мо;

0,8 Ti

2100

1906

8

50

0,5

[221

H18K9M5T

18 Ni; 9 Со; 5 Мо;

1,2 Ti

2180

1960

8

45

0,6

[101

Н15К9М5ТЮ

15 Ni； 9 Со; 5 Мо; 0,7 Ti; 0,9 Al

1960

—

6

23

[22]

Н16К4М5Т2Ю

16Ni;4,5Co;4,5Mo;

2Ti; 0,3 Al

2056

1980

7,5

40

0,2

(81

Н12К8МЗГ2

12 Nt; 8 Со; 3 Mo;

2 Мп

1500

1480

9,6

57

0,6

【22]

Н12К8М4Г2

12 Ni; 8 Со; 4 Mo;

2,3 Мп

18 Ni; 6V; ЗМо

"00

1680

7

50

0,4

I22J

H18G6M3

1650

1600

10

60

0,7

1341

Н18Ф6М6

18Ni; 6V; 6Mo

oB = 2000+2F

1940

)00 MR

1880

a

10

53

0,45

134]

H16KHM3T2

16 Ni; 11 Co; 3 Mo;

l,6Ti

2136

2070

H

64

—

[101

Н16КПМЗТ2

16 Ni; 11 Q)； 3 Mo;

2250

2220

12

60

—

Л0]

Н17КИМ4Т2Ю

1,9 Ti

17 Ni; liCo; 4,5Mo;

I,8Ti; 1 Al

2570

2550

'8

46.

0,25

Н0]

H18K12M3T2 一

18 Ni; 12 Co; 3 Mo;

1,4 Ti

2400

2350

9

50

0,2

I24J

H17KI2M5T

17 Ni; 12 Co; 5 Mo;

1 Ti

2050

2000

8

45

0,3

[81

H18K12M4T2

18 Ni; 12 Co; 4 Mo; 2Ti

2450

2350

7

35

[81

H18K14M5T

i8 №; 14 Cg; 5 Mo;

2400

—

9

35

—

⑻

H18K4M7TC

18№; 4,5Co; 7,7Mo;

0,6 Ti; 0,7 Si

2180

2060

7

34

0,35

(221

Н17КЮМ2В10Т

17 Ni; 10 Co; 1,5 Mo; H)W; 0,7 Ti

2350

2300

8,5

48

0,3

[24]

21. Содержание основных легирующих злементок и механические свойства1 (средние) мартенситио-стареющих сталей общего иазнаясиия 1

Обозначениестали

Механические свойства

ff0.2

6

Ф

МПа

%

Средняя концнетрацня легирующих элементов (по,массе), %

Н12К12М10ТЮ

12 Ni; 12 Co; 10 Mo; 0,8 Ti; 1 Al

3000

2950

2

4

—

[Wl

H12K15M10

12 Ni; 15 Co; 10 Mo

2500

2400

30

0,2

[22

H13K15M10

13 Ni; 15 Co; 10 Mo

2600

2500

30

0,2

[24

H13K16M10 .

13 №; 16 Co; 11 Mo

2800

2740

42

【22

H12K16M12

12 Ni; 16 Co; 12 Mo

2800

2740

40

0,2

[24

H8K18M14

8№; 18 Co; 14 Mo

3500

3400

3

—

22

H12K12M7B7

12 №; 12 Co： 7,8 Mo;

2^)0

30

0,25

110

6,7 W

H16K15B9M2

16 Ni; 15 Co; 9 W;

2600

2400

6

30

0,2

Hi

2M。

ств > 2500 МПа

Свойства сталей после старения прн температурах 480 — 520 ℃.

Освоенные промышленностью марки мартенснтно-сгареющих сталей поставляются по технический условиям.

Заготовка 举算 язготоя- ления 'образца

Термическая обработка

Номер зерна

% образцов, МПа

гладких

с трепаной

Горячекатаный лист (толщиной 2,5 мм)

Закалка прн 820 ℃, 1 q + старение прн 450 ℃, 3 ч

8

1940

1940

Перегретый пруток (11ОО℃,2ч),013О мм

1—3

1860—1950

1500—1720

Закалка 3 раза прн 920’℃, 1 % +820 ℃, I % +450 ℃, 3 ч

5—6

1930

1900—1990

22. Чувствительность образцов стали 00Н18К9М5Т к поверхяостаой усталостной трещине [37]

пограничных выделений) н последующую трехкратную закалку при 9(Ю— 950 °C (для измельчения зерна) (табл. 23).

Применительно к стали Hl8K9M5T были опробованы различные комбинированные способы термической обработки, в том числе и термоцнклирова-

нне, для получения двухфазной (а + + у)-структуры. Путем стабилизации 18—30% аустенита (особенно если

аустенит получен в результате применения термоциклической обработки! могут быть существенно повышены пластичность, ударная вязкость и в仪з・ кость разрушения, сопротивление

Термическая обработка

Надрав- ленне волокна

%,2

备

中■

КС и, МДж/м2

МПа

%

Закалка 820 ℃, 1 q + старение 480 ℃, 3 ч

Продольное

1850—2200

1800—2100

6—8

25-50

，—

Поперечное

1850—2200

1800—2100

2—4

5—30

0,07—0,2

1200 ℃, 2 ч, вода 4- 3 раза

970 ℃, 1 ч, вода +520 ℃, 3 ч

Продольное

1950—2100

1850—2050

6—10

40—58

—

Поперечное

1950—2100

1850—2050

5—8

25-50

0,2—0,25

23. Влияние режима термической обработки крупных поковок нз стали Hl8K9M5T иа ее свойства [Зв]

ударио-цнклическому нагружению при незначительном снижении прочности стали (табл. 24).

Значительно влияет на свойства стали Н18К9М5Т и режим старения. Длительное (до 40—50 ч) старение при 425—450 ℃ обеспечивает более высокие прочностные свойства стали, чем старение прн 480~*500 ℃ при практически одинаковых показателях пластичности. С помощью комбнннроваи- ного старения (500 ℃, 3 ч + 425 ℃), сократив время выдержки вдвое, можно получить ту же прочность стали, что и при длительном низкотемпературном старении. Отличительной особенностью стали Н18К9М5Т является то, что пластичность, вязкость разрушения, работа ударного изгиба образцов с трещиной изменяются при возрастании упрочнения практически незавнснмо от режима старения.

Проведена оценка работоспособности стали в различных условиях эксплуатации. Параметры, характеризующие конструктивную прочность стали Н18К9М5Т, евндетельствуют о высоком сопротивлении развитию трещнны. После полного цикла упрочняющей обработки отношение временного сопротивления образцов с надрезом к временному сопротивлению гладких образцов(Gg/oB) существенно больше 1 (1,4—1;6)； ударная вязкость образ

цов с заранее нанесенной трещиной также весьма высока (0,U 0,25 МДж/м2). Вязкость разрушения К© хотя н снижается по мере роста предела текучести, однако во всех случаях превышает уровень, достигаемый в углеродсодержащих' легированных сталях эквивалентной прочности (табл, 25).

Меиьшая чувствительность стали Н18К9М5Т к надрезу проявляется и в условиях усталостного нагружения. По сопротивлению усталости сталь соответствует углеродсодержащнм кон- "струкционным сталям равной прочности (рис. 14), а при ударно-усталостном нагружении ее стойкость в 2— 4 раза выше [24].

Как и многим другим мартенситностареющим сталям, стали Н18К9М5Т свойственно высокое сопротнвленне развитию малой пластической деформации. Для достижении максимального предела упругости 伍仙纟=1275+ 1370 МПа) рекомендуют старение прн 450 ℃, 4 ч [28]. Ступенчатое старение по режиму 480 ℃, 30 мин + 425 也， 8 ч лозволяет повысить предел упругости %оо2 ДО 1575 МПа.

При определенных режимах термн-х ческой обработки благодаря стабили-1" зацни некоторого количества аустенита наряду с высокими упругими характеристиками сталь Н18К9М5Т обладает также н элинварнымн свой-

(ВННЗЬВНЕ

О

g g s g s s

。萨 ® 0

й

§ g g g s §

оO'о9о

^^CO

g

§§gSgg

оооОоО

导 S ' й 纵^ 这.

§ а =

II

5 ^，口 SS

fe 2 S S 2 s

ООzW

ООоООоОо

S м S ^ 总 §

М 2 п >+ 艺

оS*§透^§

§222^2^

о 艺 g 22. °

1 旣学Y 学三胃調

"義Sh羨§1讒工

Y? 2^ ^? ^? %?、舞a吕■

品炉炉包^^ gf 8p &S Ы S !§號一羅成CD§ ：S冒務

II d h

K«&r^oc XEggouQ XHHhHIfmEd HdBнё2адЕ НЧЕ1°

^хх^&^ ^fflt^omu ОЯ8^Я§£5 •寸а

38

Материалы повышепяоЙ н высокой прочиоетя

Ti( %

«0,2- МПа

^1С» МПа.м1/2

0,2

1400

115—180

0,4

1700

103—170'

0,8

1950

93—155

25. Вязкость разрушения стали Н18К9М5Т с различным содержанием титана [24]

w留"а

Рис* 14. Кривая усталости образцов стали И18К9М5Т [24]

Рис. 15. Зависимость механических свойств стали Н18К9М5Т от температуры испытаний [24]

ствами, т. е. малым нзмененнем

моин-

дуля упругости в климатическом тервале температур (табл. 26).

Оптимальное сочетание? элннварных

н механических свойств получено на стали Н21К9М5Т с повышенным со-

держанием никеля (после закалки 850—900 ℃ и старения при 575 .с 3 ч ТКЧ = ^30* 10-е 1/匕 о0,оо5 = 1100+1150 МПа).

Сталь Н18К9М5Т сохраняет свою работоспособность в широком интервале температур: от криогенных до 4-400 ℃ (рнс. 15). Понижение температуры испытания до —196 ℃ увеличивает временное сопротивление от 2000 до 2400 МПа прн незначительном уменьшении пластичности и вязкости (KCU — 0,3+0,4 МДж/м2, 6 = 7+

Температура

ТКМУ

ТКЧ

7-фаза,

а0,00й

%,2

%

6

■ф'

старения, ℃

Х10*<1/℃

%

МПа

450

—175

0 .

1600

1800

1900

10

480

—250

-160

0

1700

2100

2200

8

530

—225

—140

15

1300

2000

2080

10

600

—38

40

980

1750

1850

12

630

—65

—30

50

850

1650

1750

14

650

—80

40

—

—

—

—

26. Фнзнко-механнческне свойства стали

Hl8K9M5T

после старения при разных температурах [12]

Примечание. ТКМУ — температурный коэффициент модуля упругости; ТКЧ — температурный коэффициент частоты.

解4加"

^исмоярочные ■ыеопмегярмаяв* cram

39

Свойства

Значения

Удельное электрическое, сопрошвление р<, мкОм*м: после закалкн*

после старения прн 480 七,3 ч““

0,60—0,51 0,3&-0^9

Коэрцитивная сила, А/м:”-

после закалки после старени-я прн 480 ℃, 3 ч】

1750—1910

2150

Модуль упругоста £«10-4.

при 20 °C, МПн

19

Модуль сдвига G-10"4, МПа

7—7,2

Коэффициент Пуассона 料

0,3

Плотность, т/м3

8

Коэффициентлин^ногорасшнрення а- 10е, 1/℃ (20^-480 ℃)

11,2

Изменение длины AL/L-100 после старения при 480—500^, %

-0,08

Теплопроводность^, Вт/(м-℃) (100—400℃)

25,5

Удельная теплоемкость q кДж/(кг<℃) (100—400 ℃)

0,430

27. физико-вкхавичесжне свойства стали Н18КШ5T [24]

9 %,屮=40-7-45 %) (24]. При нагреве пропорционально уменьшаются прочностные характеристики, снижается предел упругости Оо^ [28] (от 1450 МПа при 20 еС до 1210, 930 и 7 5 5 МПа соотаетственно при 200, 300, 400 ℃); тем не менее и прн 300 °C сталь отличают достаточно высокие свойства н хорошее сопротивление ползучести. ,

В табл. 27 приведены некоторые физико-механически^ свойства стали Н18К9М5Т, средн которых особо важное значение имеет малое изменение размеров прн полном цикле упрочняющей термической обработки (рнс. 16).

Коррознонно-стойкне мартенситностареющие стали. Состаны н свойства» Вследствие высокого содержания ни

келя мартенснтно-стар^ощне стали общего назначения превосходят по кор«

势旅？"g

-"♦ДИ

天%伤胃

初02力

2』6歹

Рис. 16. _ Относительное изменение д^1ииы образцов при отдельных операциях у«роч* няющей термической обработки стали Н18К9М5Т (24]

розионной стойкости (без нагрузки) стойкость высокопрочных КОНСТруК' ционных низколегированных сталей, а по сопротивлению коррозии под напряжением уступают им [5]. Коррозионная стой кость стал ей этого, класса повышается прн введении уже 5 % Сг; однако достаточную оабото- способность сталей как в атмосферных услрвиях, так и в некоторых агрессивных средах обеспечивает введение не менее 10—12 % Сг. *

Легирование хромом вносит существенные изменения в фазовый состав мартенснтно-стареющих сталей, способствует сохранению в стали значительного количества остаточного аустенита, в связи с чем коррозионностойкие мартенситно-стареющие стали фактически принадлежат к переходному (мартенситно-аустенитному) классу. и в цикле нх упрочняющей обработки рекомендуют перед старением проводить обработку холодом нлн холодную пластическую деформацию. Для мартенснтно-стареющих сталей, содержащих хром, характерным является рост коэффициента деформационного упро^нЕн兄,что позволяет использовать для них холодную пластическую деформацию перед старением как эффективный Дополнительный фактор упрочнения [24].

Коррозионно-стойкие мартенситностареющие стали, содержащие кобальт, отличаются существенно более высокой теплостойкостью, сохраняя работоспособность до 550 ℃.

Наиболее распространенные составы коррозионно-стойких мартенситно-стареющих сталей и нх свойства после полного цикла упрочняющей обработки (по литературным данным) приведены в табл. 2S- Отдельно выделены стали, Предназначенные для эксплуатации при повышенной температуре.

Стали, нашедшие широкое промышленное применение, условно могут быть разбиты на две группы: н из коуг л е род нсты е слабостареющие (типа 08Х15Н5Д2Т) н безуглероднс- тые интенсивно стареющие (типа ОЗХ12Н10Д2ТБ и ОЗХ11Н10М2Т).

Сталь 08Х15Н5Д2T (В〃&2) [5J в закаленном состоянии кроме мартенсита содержит около 10 % остаточного аустенита. Температура за

калки составляет 950—1000 ℃. Охлаждение прн закалке должно быть ускоренным во избежание образования сетки зерногрдничных карбидных выделений. Закалка может одновременно сочетаться с обработкой давлением; при этом сталь ведет себя как аустенитная, если деформация заканчивается при температуре выше начала мартенситного превращения. В большинстве случаев после такой термомеханической обработки нет необходимости выполнять обработку холодом. “

В закаленном состоянии сталь характеризуется повышенным временным сопротивлением (1150—1220 МПа) прн очень высоком сопротивлении удару: KCU = 1,5—2 МДж/м2.у Старение при 450 ℃ способствует достижению более высокого упрочнения (ов = 1350+1450 МПаг o0j2 = 1150— 1250 МПа). Прочность стали может достигать ~ 1600 МПа, если перед старением ее подвергнуть холодной пластической деформации.

Сочетание высоких механических свойств (в том числе и при криогенных температурах) с отличной свариваемостью делает сталь 08Х15Н5Д2Т перспективным материалом для многих отраслей современной техники.

Сталь 03Х12Н10Д2ТБ [5, 28]. Закалка стали проводится с температур 870—1150 ℃ (в завнснмостн от содер- жання титана соответственно 0,4—1,2 %) и сочетается с обработкой холодом при —70 ℃, 2 ч. Преимущество безуглеродистых сталей (по сравнению с низ коуглеродистыми) — меньшая чувствительность к охрупчиванию при замедленном охлаждении.'

Оптимальный режим старения стали 03Х12Н10Д2ТБ — нагрев при 450 ℃, выдержка 6 ч. При этом достигаются следующие свойства: ов = 1800 МПа, о0,2 = 1700 МПа,九侬=1260 МПа, 6 = 10 %, HV 460. Проведение ступенчатого старения по схеме 450 ℃ 4" + 400 ℃ позволяет повысить предел упругости (%оо2 = 1300 МПа) и особенно релаксационную стойкость стали. Также весьма эффективным является применение перед старением холодной пластической деформации (при е = 80 % ов повышается до 2500 МПа),

Обозначение стали

Средняя концентрация легирующих элементов (по массе), %

Механические свойства

%2

6

諳 工w

МПа

%

28 Содержание основных легирующих элементов и механические свойства (средние) коррозиоиио-стойких мартеиситно-стареющих сталей1

Mspsos

Х5Н12МЗТ

ХПН10М2Т

ХПН10М2Т

ХПН10М2Т

Х12Н8Л Х12Н9Д2ТБ

Х12Н9МД2Т

Х12Н10Д2Т Х14Н5МГ2ТЮ

Х14Н5Д2МБ

Х15Н5Д2Т

X5H12K3M7T

Х9Н6К14М4Д . Х11Н4К7ГЗМ51 X12H8K5M2T - X12H7K7M4 X12H5K14M5T

'2H13K'3K14H4H

^-5 5 м ^

Стали для нормальных

,5Cr； 12Ni;3Mo;0,4Ti ПСг; 16Ni;2Mo;0f Ti ПСг; 10Ni;2Mo^0(9Ti ПСг; 10№;2Мо; l,2Ti 12 Сг; 8№; 0,9 Be 12 Сг; 9 Ni; 2 Си; 1 Ti; 0,4 Nb

12,5 Cr; 8,5 Ni; 2,2 Си;

0,7Mo; 0,8Ti

12Cr; 9Ni; 2Cu; 1,2 Ti 15Cr;5,5Ni;2Mn; IMo； 0,3 Ti; 0,3 Al

14,5 Cr; 5 Ni; 2,2 Си;

、1,5 Mo; 0,25 Nb

14,5Cr;5Ni;2Cu;0,2Ti

температур

1550

1450

15

61

1500

1400

8

50

1550

1480

12

58

1750

1700

12

50

1860

1720

16

6

1800

1700

10

—

1550

1500

10

50

1720

1650

10

45

1350

1280

16

50

1500

1270

15

63

1450

1350

11

50

5 °

7

6 55 3

5

-0,4°'8

Теплостойкие стали

12 №; 3 Со; 7 Мо;

Ti

9Cr; 6N1; 14 Со; 4Мо;

2 Си.

11 Cr; 4Ni; 7 Со; 3 Мп;

5Мо; 0,3 Ti

12,5 Сг; 8 N" 5,2 Со;

2Мо： 0,9 Ti

12 Сг; 7 Ni; 7 Со; 4 Мо

12 Сг; 5№; 14 Со; 5Мо;

0 3 Ti

12 Cr; 2№; 16 Со; 4 Мо

13 Сг; 13 Со; 5,5 Мо

13 Сг; 16,4 Со; 8Мо

14 Сг; 5,5 N" 9 Со; 5Мо

14,5 Сг; 4 №; 14,6 Со;

2,9 Мо; 0,2 Ti

о о о о о о оооооо о о о 09056о 7 7 8 &7 65756^л и и «1 «1 11 11 «1 11 11 1*

о о о о о о о о о ю о 0050 о5 545&Q 96475653s33

11 11 11 1* 11 11 11 1* 1* 1* 11

8 一 5 9 6 - 25450 一 11 11 一 11 111* 11 CM

-i --- --- - -~- - --- --1Д ^J n^1 ^J n224342 3 43 о 8

2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 E ^b^trL^Lrt^t rtk [rl rl

454 / 2 - 5 4 - - - 4 то 0%0一00二一0" 5 - о о 6 - 50852 4 J 5 4 4 J 55456

工 Освоенные промышленностью марки коррозионно-стойких мартснситно-ста« реющих сталей поставляются по техническим условиям.

ПараметрТемпература, ℃20200300400500*10б「сгК, Вт/(М.℃) с, кДж/(кг XX @С)10,4 (20—100) 17,711,1 (100—200) 18 &4&)11,7 (200—300) 19,3 0,50212 2,(300-400)20,10,54412,8 (400—500)20,90,62821,3 0,712ПараметрТемпература, ℃20200300400500*10б「сгК, Вт/(М.℃) с, кДж/(кг XX @С)10,4 (20—100) 17,711,1 (100—200) 18 &4&)11,7 (200—300) 19,3 0,50212 2,(300-400)20,10,54412,8 (400—500)20,90,62821,3 0,71229. Физические свойства стали 03X11Н10М2Т29. Физические свойства стали 03X11Н10М2ТОбработкаТемператураЕ%2апц65,65 VF1 %испытания, ℃МПаЗакалка с 860 ℃, старе-20196 0001500143013008пне при 500 ℃, 2 ч300165 00014001320—5 •400156 00013501280—6500145 000110098010-Закалка с 860 t на воз-20—1000900—15духеНагартовка, 50 % -ное об-一 ,12501180—75катнеНагартовка, 50 %-ное обжатие, старение 500 ℃, 2 ч '18001650—ОбработкаТемператураЕ%2апц65,65 VF1 %испытания, ℃МПаЗакалка с 860 ℃, старе-20196 0001500143013008пне при 500 ℃, 2 ч300165 00014001320—5 •400156 00013501280—6500145 000110098010-Закалка с 860 t на воз-20—1000900—15духеНагартовка, 50 % -ное об-一 ,12501180—75катнеНагартовка, 50 %-ное обжатие, старение 500 ℃, 2 ч '18001650—閱 Показатели прочности и пластичности листов стали 03Х11Н10М2Т толщиной 2■—3 мм閱 Показатели прочности и пластичности листов стали 03Х11Н10М2Т толщиной 2■—3 ммТермическая обработкаТемпература испытания, УаВ%, 26, %кси, МДж/мМПаЗакалка с 860 ℃ иа воздухе20 ■1000900152,2—7011501050132,0— 19614501300 .131,0То же, старение при 500 ℃,20—7015501700147016001070,70,5Термическая обработкаТемпература испытания, УаВ%, 26, %кси, МДж/мМПаЗакалка с 860 ℃ иа воздухе20 ■1000900152,2—7011501050132,0— 19614501300 .131,0То же, старение при 500 ℃,20—7015501700147016001070,70,531. Влияние низкой температуры на свойства стали 03Х11Н10М2Т31. Влияние низкой температуры на свойства стали 03Х11Н10М2Т

Параметр

Температура, ℃

20

200

300

400

500

*10б「сг

К, Вт/(М.℃) с, кДж/(кг X

X @С)

10,4 (20—100) 17,7

11,1 (100—200) 18 &4&)

11,7 (200—300) 19,3 0,502

12 2

,(300-400)

20,1

0,544

12,8 (400—500)

20,9

0,628

21,3 0,712

Параметр

Температура, ℃

20

200

300

400

500

*10б「сг

К, Вт/(М.℃) с, кДж/(кг X

X @С)

10,4 (20—100) 17,7

11,1 (100—200) 18 &4&)

11,7 (200—300) 19,3 0,502

12 2

,(300-400)

20,1

0,544

12,8 (400—500)

20,9

0,628

21,3 0,712

29. Физические свойства стали 03X11Н10М2Т

29. Физические свойства стали 03X11Н10М2Т

Обработка

Температура

Е

%2

апц

65,65 VF1 %

испытания, ℃

МПа

Закалка с 860 ℃, старе-

20

196 000

1500

1430

1300

8

пне при 500 ℃, 2 ч

300

165 000

1400

1320

—

5 •

400

156 000

1350

1280

—

6

500

145 000

1100

980

10-

Закалка с 860 t на воз-

20

—

1000

900

—

15

духе

Нагартовка, 50 % -ное об-

一 ,

1250

1180

—

7

5катне

Нагартовка, 50 %-ное обжатие, старение 500 ℃, 2 ч '

1800

1650

—

Обработка

Температура

Е

%2

апц

65,65 VF1 %

испытания, ℃

МПа

Закалка с 860 ℃, старе-

20

196 000

1500

1430

1300

8

пне при 500 ℃, 2 ч

300

165 000

1400

1320

—

5 •

400

156 000

1350

1280

—

6

500

145 000

1100

980

10-

Закалка с 860 t на воз-

20

—

1000

900

—

15

духе

Нагартовка, 50 % -ное об-

一 ,

1250

1180

—

7

5катне

Нагартовка, 50 %-ное обжатие, старение 500 ℃, 2 ч '

1800

1650

—

閱 Показатели прочности и пластичности листов стали 03Х11Н10М2Т толщиной 2■—3 мм

閱 Показатели прочности и пластичности листов стали 03Х11Н10М2Т толщиной 2■—3 мм

Термическая обработка

Температура испытания, У

аВ%, 2

6, %

кси, МДж/м

МПа

Закалка с 860 ℃ иа воздухе

20 ■

1000

900

15

2,2

—70

1150

1050

13

2,0

— 196

1450

1300 .

13

1,0

То же, старение при 500 ℃,

20

—70

1550

1700

1470

1600

10

7

0,7

0,5

Термическая обработка

Температура испытания, У

аВ%, 2

6, %

кси, МДж/м

МПа

Закалка с 860 ℃ иа воздухе

20 ■

1000

900

15

2,2

—70

1150

1050

13

2,0

— 196

1450

1300 .

13

1,0

То же, старение при 500 ℃,

20

—70

1550

1700

1470

1600

10

7

0,7

0,5

31. Влияние низкой температуры на свойства стали 03Х11Н10М2Т

31. Влияние низкой температуры на свойства стали 03Х11Н10М2Т

Особенностью стали является высокий предел упругости 伍加享)при нагреве: 1100 МПа при 200 °C; 930 АШа при 300 ℃; 830 МПа при 400 ℃. Упругие элементы из этой стали могут длительно работать при температуре 300— 350 ℃, а кратковременно — при 400 ℃.

Сталь 03Х12Н10Д2ТБ обладает высокой коррозионной стойкостью не только в условиях обычных статических испытаний на коррозию, но и при непосредственном нагруженнн в таких коррозионно-активных средах, как 60 % -ная HNO3 и 3 % -ная NaCl. В процессе этих испытаний не наблюдали изменений в значениях предела упругости, упругого последействия, упругого гистерезиса. Благодаря ценному сочетанию технологичности н высоких механических свойств, в первую очередь высокого сопротивления развитию малых пластических деформаций, сталь рекомендуется главным образом для изготовления пружин и других упругих элементов ответственного назначения.

Сталь 03X11Н10М2Т применяется для изготовления элементов обшивки, емкостей, нагруженных внутренним давлением, пружин. Температура эксплуатации —от криогенных температур до 500 ℃. Рекомендуемый режим термической обработки: закалка при 900 ℃, охлаждение на воздухе, старение при 500—525 ℃, 2 ч. Некоторые физико-механические свойства стали приведены в табл. 29—31

Определенные преимущества имеет аустенитизация стали XI1Н10М2Т при

пониженной температуре (800—850 0, особенно при минимальном содержания в ней углерода. В этом случае при равной прочности (при других температурах закалки) сталь имеет су-丨 щественно более высокую вязкость и : одновременно наиболее высокую стойкость против коррозионного растре-' скнвання под напряжением.

В качестве эффективной меры по предотвращению теплового охрупчивания рекомендуется там, где это возможно, вообще отказаться от проведения закалки. При условии завершения горячей пластической деформации нзделий при температурах не выше 800—850 ℃ н ускоренного охлаждения обеспечивается наследование эффекта 纟 высокотемпературной термомеханиче-《 ской обработки (ВТМО)> нет зпас・； йости выделения в аустените охруп- j чивающих фаз и потому оказывается j возможным одновременно повысить как 扌 прочностные характеристики, так и j показатели пластичности и вязкости j Стали.'；

Пути совершенствования свойств мартеиситно-стареющих сталей. Практика широкого промышленного при・ мененн只 мартенситно-стареющих сталей наряду с преимуществами сталей J этого класса по реализуемым механи- j веским н физико-химическим свой- | ствам, по критериям технологичности J показала, что ряд явлений, таких, как i тепловое охрупчивание, задержанное : разрушение, ликвационная иеоднород- j ность, трудности исправления перегре- | той структуры, которые наблюдаются， в отдельных сталях, затрудняют и ] ограничивают их использование. По-1

этому при разработке новых эффективных способов улучшения свойств мар- тенситно-стареющих сталей главное внимание уделяется изысканию возможностей устранения или предотвращения перечисленных явлений. Работы ведутся по двум основным направлениям: по пути совершенствования составов сталей и методов их вы- Плавки, а также по пути изыскания^ оптимальных условий их термической н термомеханической обработки.

Первое направление включает разработку новых перспективных систем легирования мартенситно-стареющих сталей [9, 20, 33, 34], однако особое внимание уделяется получению то% ноге химического состава сталей по углероду н легирующим элементам, способам выплавки с целью достижо

ния максимальной однородности слитков я минимального содержания неметаллических включений [9]. Увеличение на 1 % содержания молибдена и кобальта в стали типа Ш8K9兩5T повышает упрочнение соответственно на 140 и 60 МПа. Аналогичный эффект (60—70 МПа) наблюдается при повышении концентрации титана и алюминия всего на 0,1 % [9]. На пластич* ность и вязкость влияют даже незна* чительные колебания содержания примесных атомов (табл. 32), поэтому для выплавки мартенситно-стареющвх сталей рекомендуется применять ва・ куумно-дуговой переплав и использовать шихту повышенной чистоты [9].

В зарубежной периодике имеются данные о применении методов порошковой металлургии для изготовления

Свойства стали после закалки и старенияPigog uOsОв，МПа159616000&2, mПа15331526д, %1114屮，%46,968,4Работа разрушения при ударном изгибе, Дж: при —70 ℃20,762,4При +40 ℃27,6128,5Свойства стали после закалки и старенияPigog uOsОв，МПа159616000&2, mПа15331526д, %1114屮，%46,968,4Работа разрушения при ударном изгибе, Дж: при —70 ℃20,762,4При +40 ℃27,6128,532. Механические свойства стали типа Н18KgM5Т, выплавленной из шихты обычной (плавка 1) и повышенной (плавка 2) чистоты [9]32. Механические свойства стали типа Н18KgM5Т, выплавленной из шихты обычной (плавка 1) и повышенной (плавка 2) чистоты [9]изделий из мартенситно-стареющих сталей разного состава. Порошковые материалы, в том числе и подвергавшиеся горячей экструзии, уступают литым кованым и литым экструдированным как по уровню упрочнения, так и по показателям пластичности [9 ]. В лучшем случае их пластичность составляла 90 % пластичности литого кованого материала.

Свойства стали после закалки и старения

Pi

gog uOs

Ов，МПа

1596

1600

0&2, mПа

1533

1526

д, %

11

14

屮，%

46,9

68,4

Работа разрушения при ударном изгибе, Дж: при —70 ℃

20,7

62,4

При +40 ℃

27,6

128,5

Свойства стали после закалки и старения

Pi

gog uOs

Ов，МПа

1596

1600

0&2, mПа

1533

1526

д, %

11

14

屮，%

46,9

68,4

Работа разрушения при ударном изгибе, Дж: при —70 ℃

20,7

62,4

При +40 ℃

27,6

128,5

32. Механические свойства стали типа Н18KgM5Т, выплавленной из шихты обычной (плавка 1) и повышенной (плавка 2) чистоты [9]

32. Механические свойства стали типа Н18KgM5Т, выплавленной из шихты обычной (плавка 1) и повышенной (плавка 2) чистоты [9]

Второе направление, связанное с оптимизацией условий термической и термомеханической обработки мартенситно-стареющих сталей, учитывает и использует особенности развития фазовых и структурных превращений в сталях этого класса. Разработаны рекомендации но совершенствованию проведения основных операций упрочняющей термической обработки ——закалки н старения, по использованию различных вариантов пластической деформации в общем цикле обработки.

Комбинированная за- калка. Эффективным средством воздействия на структурное состояние и свойства мартенситно-стареющих сталей является применение различных комбинированных вариантов закалки. Многократная закалка обеспечивает измельчение зерна и исправляет структуру перегретой сталп [37], В соче

тании с предварительной высокотемпературной закалкой такая обработка рекомендована для предотвращения теплового охрупчивания сталей при их замедленном охлаждении (для крупных поковок и полуфабрикатов крупного сечения) [36]. В коррозионностойких мартенситнО'Стареющих сталях для измельчения зерна и рафинирования структуры чаще применяют сочетание двух последовательных закалок при различных температурах. Двойная закалка (750 ℃, 4 ч + + 850 ℃, 2 ч) обеспечивает измельчение зерна в сталях типа 03X11Н10М2Т от 0 до 8 балла.

Важным результатом применения термоциклпческой обработки н других видов комбинированной закалки является сохранение в закаленных сталях некоторого количества остаточного аустенита [24], благодаря чему удается повысить пластичность и вязкость сталей, особенно при криогенных температурах [38], увеличить сопротивление ударно-циклическому нагружению [24].

Термомеханическая об- работка. Практически всегда в процессе изготовления либо самих изделий, либо полуфабрикатов мартен- ситно-стареющие стали подвергаются горячей пластической деформации. Для того чтобы обеспечить формирование мелкозернистой структуры, сохранить развитую полигонизованно-рекристал- лизованную субструктуру рекомендуют понижать температуру окончания пластической деформации, соблюдать наиболее оптимальные условия деформирования (степень, скорость, число проходов), использовать ускоренное охлаждение. Наследование эффекта ВТМО позволяет обеспечить достаточную пластичность сталей, характеризующихся особо высокой прочностью, ослабляет зернограничную хрупкость коррозионно-стойких сталей и проявление теплового охрупчивания.

Высокая пластичность закаленных мартенситно-стареющих сталей позволяет применять холодную пластическую деформацию, в том числе и со значительными степенями обжатия, при производстве широкой номенклатуры полуфабрикатов (листов, ленты.

33 Влияние холодной пластической деформации ва свойства стали Н18К9М5Т [28]^в% 2МПаРежимобработкиМПа次4 ^s負貝ьЕЗакалка при 820 ℃, старение при 480 ℃7 Закалка при 820、℃, деформация 40 % , старение при 480 °C1900210018001970560,62 о,5б195021201740172013212860080033 Влияние холодной пластической деформации ва свойства стали Н18К9М5Т [28]^в% 2МПаРежимобработкиМПа次4 ^s負貝ьЕЗакалка при 820 ℃, старение при 480 ℃7 Закалка при 820、℃, деформация 40 % , старение при 480 °C1900210018001970560,62 о,5б1950212017401720132128600800проволоки, труб и т. д.). Использование эффекта низкотемпературной тер* момеханической обработки (НТМО) в цикле упрочняющей обработки сталей этого класса обеспечивает существен-, ное повышение прочностных свойств, в том числе предела прочности образцов с поверхностной трещиной уста- дости (и：。), увеличивает напряжение, при котором еще не происходит коррозионное растрескивание в 3 %-ном растворе NaCl 9кр) (табл. 33) [28]. Положительное влияние НТМО усиливается при снижении температуры закалки, если в стали нет труднорастворимых частиц упрочняющих фаз, В отдельных случаях хорошие результаты дает применение холодной пластической деформации частично состаренного мартенсита [5, 28].

33 Влияние холодной пластической деформации ва свойства стали Н18К9М5Т [28]

^в

% 2

МПа

Режим

обработки

МПа

次

4 ^

s

負

貝

ь

Е

Закалка при 820 ℃, старение при 480 ℃

7 Закалка при 820、℃, деформация 40 % , старение при 480 °C

1900

2100

1800

1970

5

6

0,62 о,5б

1950

2120

1740

1720

132

128

600

800

33 Влияние холодной пластической деформации ва свойства стали Н18К9М5Т [28]

^в

% 2

МПа

Режим

обработки

МПа

次

4 ^

s

負

貝

ь

Е

Закалка при 820 ℃, старение при 480 ℃

7 Закалка при 820、℃, деформация 40 % , старение при 480 °C

1900

2100

1800

1970

5

6

0,62 о,5б

1950

2120

1740

1720

132

128

600

800

Для коррозионно-стойких мартен- ситно-стареющих сталей характерен более высокий коэффициент деформационного упрочнения [15], что повышает эффективность НТМО, особенно если деформирование проводить методом гидропрессования.

Комбинированное старение. Многочисленными исследованиями доказана эффективность применения для мартенситно-стареющих Сталей комбинированных схем старения. В том случае, когда при старении выделяется одна упрочняющая фаза нли несколько, но имеющих близкий Интервал температур образования, целесообразнее использовать ступенча- тое старение по схеме (В + Н), когда

последовательно выполняют сначала высокотемпературное старение, а затем при более низкой температуре. В результате увеличения объемной доли выделяющейся фазы, более вы・ >сокой дисперсности части частиц уровень упрочнения сталей может быть повышен при общем сокращении дли-, тельности старения. Для гетерофазных коррозионно-стойких мартенситно-стареющих сталей рекомендуется иная схема ступедчатого старения (Н + В), при которой вначале выполняют низкотемпературное, а затем высокотемпературное старение: на первом этапе старения (480 ℃) формируются области a-фазы' обогащенные хромом; на втором (500—550 ℃) происходит выделение R-фазы [39]. В результате такой обработки достигается более высокий комплекс свойств, в том числе и более высокая теплостойкость.

Применительно к мартенситно-ста- реющим сталям опробованы различ- • ные варианты динамического старения. В частности, достаривание под напряжением (температура 300 ℃, напряжение, равное О,7ао,2) после основного старения при пониженной температуре (при 400 ℃) приводит к релаксации микронапряжений и тем самым устраняет опасность задержанного разрушения, проявляющегося в снижении пластичности сталей при малых скоростях нагружения [24]. Важным следствием динамического до- старивания является значительное (в 1,5—2 раза) увеличение предела упру*

гости (%,002)мартенситио-стареющей стали (сталь 04X14K13H4M3TB) и релаксационной стойкости при практически неизменных значениях временного сопротивления и относительного удлинения [21 ]. Эффективность динамического достарнвания существенно возрастает в том случае, если сталь перед основным старением под- вергается НТМО [21 ]. Динамическое достариваиие может быть реализовано различными способами [21 ], например путем заневоливания винтовых пружин, и использоваться для улучшения эксплуатационных характеристик различных видов упругих элементов.

Для отдельных видов изделий разрабатываются специальные варианты старения. Применяющуюся при изготовлении волокнистых композиционных материалов армирующую проволоку, которая подвергается холодной пластической деформации с предельными обжатиями (96—99 %), нагревают при высокотемпературном старении 800 ℃ в течение 1—1,5 с. Такое скоростное старение позволяет реализовать очень высокий предел прочности (4200 МПа при диаметре проволоки 40 мкм) и избежать охрупчивания (3 = 4 %), которое имеет место при обычном старении такой проволоки. Совмещение старения мартенситно-ста- реющих сталей с процессом азотирования наряду с объемным упрочнением обеспечивает формирование износостойкого поверхностного слоя [24].

Применение мартенситно-старе- Ю1цнх сталей. Стоимость мартен- ситно-стареющих сталей выше, чем низко- и среднелегированных углеродистых сталей, однако более простая упрочняющая термическая обработка сталей этого класса, их технологичность, высокая конструктивная прочность, надежность н ряд других преимуществ не только компенсируют высокую стоимость, но делают экономически более выгодным их использование в различных отраслях машиностроения, в приборостроении и инструментальной промышленности.

Машиностроение [5, 9, 24]. Как конструкционный материал, отличающийся высокой удельной прочностью н сопротивлением хрупкому разрушению^ мартенситно-стареющие

стали используют для изготовления конструктивных элементов космической и ракетной техники, в криогенном машиностроении, в авиастроении. Благодаря хорошей свариваемости их применяют также для топливных баков ракетных двигателей, резервуаров высокой точности. Хорошая коррозионная стойкость позволяет использовать стали для корпусов подводных лодок, ответственных шестерен, гребных винтов, деталей компрессоров к силовых установок, сосудов высокого давления, рабочих колес и валов насосов. Высокая износостойкость в сочетании с размерной стабильностью сталей этого класса определяют их применяемость для деталей высокоточных металлорежущих станков. Более высо^ кая (чем у сталей перлитного класса) радиационная стойкость позволяет ис- пользовать безкобальтовые стали в ре・ акторостроенин, а также для узлов урановых центрифуг.

Приборостроение [12, 21, 28]. Высокое сопротивление малым пластическим деформациям, значительно более высокий уровень максимальной упругой деформации, определяемой отношением п0(002/£, чем у сталей других классов, повышенная малоцикловая выносливость в сочетании с возможностями широкого применения холодной пластической деформации, хорошей свариваемостью и коррозионной стой костью определяют преимущества мартенситно-ста- реющих сталей как пружинного материала. При формировании двухфазной структуры (а + 7)эти стали могут обладать элинварными свойствами в диапазоне климатических температур, что существенно расширяет диапазон использования упругих элементов из этих сталей.

Изготовление инстр у- ментов [5, 24]. Преимущества в технологичности, отсутствие поводки при термической обработке, высокая прочность и нзносостой кость в сочетании с размерной стабильностью н коррозионной стойкостью обеспечивают возможность применения мартен- ситно-стареющих сталей для различных инструментов, в том числе для медицинских микроинструментов, Бла-

гплапЯ теплостойкости стали нашли ппимененче при изготовлении пресс- *орм для обработки резины, пласт- ^а% для высокоточного латунного и аЛюминиевого литья под давлением. Стат можно применять для изготовления штампов горячего и холодного деформирования, лезвий и ножей.

Список литературы

А. с. 423875 СССР, МКИ С 22 СЗ@/12. Мартенситно-стареющая сталь/ В. М. Кардонский, О. П. Жуков, М： Д. Перкас и др.; Опубл. 15.04.74. Б юл. № 14—1974.

А. с. 559996 СССР, МКИ С 22 -С 38/52 Нержавеющая сталь/Н. А. Сорокина, А. П. Гуляев, Е. А. Ульянии й др.; Опубл. 30.05.76. Б юл. № 20一 1977.

А. с. 1047990 СССР, МКИ С 22 С 38冶2. Мартенситностареющая сталь/ -Л. Г. Цветкова; Опубл. 15.10.83. Бюл. № 38—1983.

Белосевич В. К・， Дробин- ский М. Л., Якубовский О. Н. Штамповка к>!зовных деталей автомобиля из новой листовой стали повышенной * прочности//Автомобильная промышленность. 1983. № 4. С. 24—25.

Бодяко М. Н., Астапчук С. А., Ярошевич Г. Б. Л1артенситно-старею- щие стали. Минск: Наука и техника, 1976. 246 с.

Голованеико С. А., Фон-

штейн Н. М. Двухфазные низколегированные стали. М.: Металлургия, 1986. 206 с.

Гольдштейн М. И. Пути повышения прочности и хладостойкости конструкционных сталей/Жеталловеденне и термическая обработка металлов： 1987. № 11. С. 6—11.

Гольдштейн М. И・,Грачев С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали. М.: Металлургия, 1985. 408 с.

Гузовская М. А., Островская Т. В. Основные направления развития мар- тенситно-стареющих сталей за рубе- жом//Черная металлургия: Бюллетень научно-технической информации. М.: 1982. Вып. 23 (931). С. 17—33.

Еднерал А. Ф., Жуков О. П., Перкас М. Д. Мартевситно-стареющие сталм с прочностью более 200 кг/мм2//

Металловедение и термическая обработка металлов. 1971. № 4. С. 9—14.

Журавлев В. Н., Николаева О. И. Машиностроительные стали: Справочник. 3-е изд. М」Л1ашиио- строеиие, 1981. 391 с.

Исследование элинвариых и механических свойств мартенситно-ста- реющих сталей с двухфазной (а + ?)• структурой /М. Д. Перкас, Е. М. Струг, В. В. Русаненко и др.//Физика металлов и металловедение. 1987. Т. 63. Вып. 2. С. 371—380.

Контролируемая прокатка < В. И. Погоржельский, Д. А. Лнтви* ненко, Ю. И. Матросов, А. В. Иваницкий. М.: Металлургия, 1979. 184 с.

Кучерявый В. И., Ульянова Н. В. Нержавеющие мартенситностареющие Со—Мо и Со—Мо—Ti ста- ли//Металловедение и термическая обработка металлов. 1971. № 4. С. 14—18.

Матросов Ю. И. Комплексное мнкролегироваиие малоперлитных сталей, подвергаемых контролируемой прокатке//Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. № 3» С. 10—17.

Металловедение и термическая обработка стали: В 3 т. Справочник: 3-е изд. Т. II. Основы термической обработки/Под ред. М. Л. Бернштейна,- А. Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983. 368 с.

Металловедение и термическая обработка стали: В 3 т. Справочник: 3-е изд, Т. III. Термическая обработка металлопродукции/Под ред. М. Л. Бернштейна, А. Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983. 216 с.

Низколегированные строительные стали массового назначения с кар- 'бонитридным упрочнением/А. В. Руд- ченко, Л. И. Гладштейн, С. А. Голо- ваненко и пр.//Сталь, 1977. № Ю. С. 948—952.

Новая малоперлитная сталь^ 09Г2ФБ для магистральных газопро--' водов диаметром 1420 мм/Н. П. Лякишев, С. А. Голованенко, Ю. И, Матросов и др.//Сталь. 1980. № 4. С. 327—330,

О роли кобальта в упрочнении мартенситно-стареющих сталей/ М. Д. Перкас, А. Ф. Еднерал, О. П. Жуков и др.//Физика металлов и металловедение. 1984. Т. 57, № 2. С. 310—318.

Пастухова Ж. П., Рах-

штадт А. Г., Каплун Ю. А. Динамическое старение сплавов. М.: Металлургия, 1985. 222 с.

Пер кас М. Д. Структура и свойства высокопрочных сталей со стареющим мартенситом//Металловедение н термическая обработка металлов. 1970. № 7. С. 12—24.

Перкас М. Д. Структура, свойства и области нрнмененн兄 высоко

прочных мартенситностареющих ста- лей//Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 5. С. 23——33.

Перкас М・ Д. Структура, свойства и области применения высокопрочных мартенситно-стареющих сталей. М.: Машиностроение, 1986, 70 с.

Перкас М. Д., Кардонский В. М* Высокопрочные мартенситно-ста.рею- щие стали. М.: Металлургия, 1970. 224 с.

Повышение качества и надеж- пости строительных сталей в результате субструктурного упрочнения/ В. И. Большаков, И. А. Монгайт, Л. И. Котова, Н. Э. Погребная//Метал- ловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 8. С. 42—46.

Поздняков Л. Г., Евсюков М. Ф” Чехраиов С. В. Исследование закономерностей распада аустенита малоперлитных сталей при непрерывном охлаждении//Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 9. С. 32—35. .28. Рахштадт А. Г. Пружинные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1982. 400 с.

Романив О. Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей. Мл Металлургия, 1979. 176 с.

Свойства мартенситно-стареющих сталей ВНС-2 и ЭП817 после старения/ О. Л. Бендрышев, В. В. Алексеев, В. И. Силина и др.//Металловедение и термическая обработка металлов. 1983. № 4. С. 49—51.

Сорокин А. Н., Голованен- ко С. А., Матросов Ю. И. Влияние микродобавок ниобия на механические Свойства низкоуглеродистых сталей разных систем легировання//Металло- ведение качественных сталей и сплавов. М.: Металлургия, 1982. С. 5—8.

Справочник металлиста. В 5 т. 3-е изд. 1\ 2/Под ред. А. Г. Рахштадта,

В. А. Брострема, М.: МашииостроЯ ние, 1976. 720 с. Я

Стоналова И. А. Механически свойства и микроструктура марте, ситно-стареющей Сг—Ni—Мп ста 曜 при совместном легировании титанЛ и алюминием//Металловедение и тея мическая обработка конструкционнЛ сталей： Труды ЦНИИМАШ. М.: 198* № 189. С. 77—80. 1

Структура и свойства ван2nH鼻 вых мартенситно-стареющих сталеЯ И. В. Пестов, А. Я. Малолетнее М. Д. Перкас и др.//Металловеден!й и термическая обработка металлом 1983. № 4. С. 38—40. J

Структура и свойства теплостоЯ ких мартенситно-стареющих сталей С. М. Битюков, С. В. Грачев" Н. В. Звигинцев и др.//Известия вузов. Черная металлургия. 1982. № 6. С. 85—89.

Термическая обработка крупных штамповок и прутков из стала Н18К9М5Т/О. К. Ревякина, Л. Н. В《 ляков, В. Л. Никольская и др.//Мм талловедение и термическая обработке металлов. 1971. № 4. С. 23—30. 1

Термическая обработка март吋 ситно-стареющей стали 00H18K9M5I1 С. С. Рыжак, О. К. Ревякиня В. В. Сачков, Я. М. Потак//МеталлЛ ведение и термическая обработка м* таллов. 1968. № 6. С. 20—22. J

Тихонов Г. В., Шахназаров Ю.吋 Механические свойства нержавеющ^! мартенситно-стареющей стали 05Х12К14Н5М5Т- ВД//Металловеден1« и термическая обработка металлом 1981. № 9. С. 49—51. 刃

Фазовый состав, структура и свойства мартенситно-стареющей стали Х14К9Н6М5/Н. Ф. Лашко, Л. В. Заславская, В. Л. Никольская, Г. Г. Со- ловьева//Металловедение н термическая обработка металлов. 1974. № 10* С. 39—42.

Федюкин В. К. Метод термоциклической обработки металлов. Изд- во Ленинградского государственного университета. 1984. 189 с.

Фонштейн Н. М. Факторы, определяющие сопротивление разрушению двухфазных ферритно-мартенситных сталей//Металловедение и термическая обработка металлов, 1987, № 10. С. 10—17,'

П

МАТЕРИАЛЫ

С ПОВЫШЕННЫМИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ

СВОЙСТВАМИ

КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ ДЛЯ отливок

Чугуны для отливок различаются по структуре, химическому составу, назначению и технологии получения.

В зависимости от того, в каком виде формируется высокоуглеродистая фаза при кристаллизации или термической обработке по структуре, различают отливки: 1) из графитизирова иного чугуна, х а ра ктер изуемого наличием в структуре свободного графита раз* личной формы; 2) из белого чугуна. (БЧ), характеризуемого отсутствием в структуре свободного графита (вы- сокоуглеродистая фаза находится в виде цементита); 3) из половинчатого, отбеленного чугуна (ОЧ). В последнем случае поверхностный слой отливки имеет структуру белого чугуна, а в центре — графитизированного серого чугуна.

Форма графита в графитизированных чугунах разнообразна: пластинчатая (ПГ), вермикулярная — червеобразная (ВГ), хлопьевидная (ХГ) и шаровидная (ШГ). Эти формы графита определяют основные типы чугунов: серый чугун (СЧ), чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ), ковкнй чугун (КЧ), высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ). При этом структура металлической основы может быть от ферритной до аустенитной. Государе ственными стандартами регламентировано около 100 марок чугуна.

химическому составу различают нелегированный и легированный чугун.

По назначению чугуны могут быть разделены на несколько укрупненных групп в зависимости от предъявляемых к отливке требований.

К укрупненным группам относятся отливки:

машиностроительные из серого чугуна, у которого наблюдаются характерные механические свойства, хо

рошая обрабатываемость, улучшенные лнтейные свойства, облегчающие получение отливок наиболее сложной конфигурации, и наибольшая дешевизна; в пределах дайной группы могут быть выделены: отливки для станкострое- ния, для автомобилестроения, . для тяжелого машиностроения, для электрической промышленности и т. д.;

с повышенной прочностью и вязкостью из высокопрочного или ковкого чугуна;

с повышенной поверхностной твердостью из отбеленного чугуна илн подвергаемые поверхностной закалке;

с резко выраженными специальными свойствами из легированных чугунов?

По технологии получения различают отливки, получаемые в разовых пес- чаных формах, в оболочковых формах» в металлических формах (кокиль), в песчаных формах, изготовленных по газифицируемым моделям, в керамических формах, изготовленных по выплавляемым или выжигаемым моделям. Особенность технологического процесса в последних двух вариантах заключается в отсутствии разъема формы и стержней. Модель из формы удаляется либо в процессе заливки формы металлом (газифицируемые модели), либо предварительно выплавляется или выжигается из керамической формы. Газифицируемые и выжигаемые модели изготовляют из полимеров (пенополистирол, полистирол), а выплавляемые — из легкоплавких составов на основе парафина, стеарина, церезина и др. Осваивается производство отливок из черных сплавов (в том числе из чугуна) литьем под давлением.

Целесообразный способ получения отливки зависит от типа производства, массы отливки, ее габаритных размеров и конструктивных особенностей.

Выбранный способ характеризуется определенными точностью и шерохова-

2 группы сложности отливок, изготовляемых в песчаных формах2 группы сложности отливок, изготовляемых в песчаных формахЛитьеНормальная точность *Достижимая точностьRz, мкмКласс по ГОСТ 26645 — 85Класс по ГОСТ 26645 — 85В разовые песчаные формы: ручная формовка147—1280—160машинная встряхиванием с подпрес-&-136—1180—160совкоймашинная прессованием под высоким7—12J9.40—80давлениемв формы с газифицируемыми моде- ■7—125-1040—160лями.В оболочковые формы6-114—920—80В металлические формы5-114-920—80По выплавляемым моделям4—93—810—40ЛитьеНормальная точность *Достижимая точностьRz, мкмКласс по ГОСТ 26645 — 85Класс по ГОСТ 26645 — 85В разовые песчаные формы: ручная формовка147—1280—160машинная встряхиванием с подпрес-&-136—1180—160совкоймашинная прессованием под высоким7—12J9.40—80давлениемв формы с газифицируемыми моде- ■7—125-1040—160лями.В оболочковые формы6-114—920—80В металлические формы5-114-920—80По выплавляемым моделям4—93—810—401. Точность и шероховатость поверхности чугунных отливок, получаемых различными способами [3]1. Точность и шероховатость поверхности чугунных отливок, получаемых различными способами [3]Приведена минимально допустимая точность.Приведена минимально допустимая точность.ОтливкаОтливкаХарактеристикигруппы сложности отливокХарактеристикигруппы сложности отливокОтливки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, без внутренних полостей. Наружные поверхности с наличием невысоких ребер-буртов, бобышек, фланцев и отверстий.Углублений н выступов 《30 мм до 5 шт. Отливки без механической обработки или незначительная обработка с одной стороны, в основном сверлениеОтливки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, без внутренних полостей. Наружные поверхности с наличием невысоких ребер-буртов, бобышек, фланцев и отверстий.Углублений н выступов 《30 мм до 5 шт. Отливки без механической обработки или незначительная обработка с одной стороны, в основном сверлениеПлитаПлитаСтупица барабанаСтупица барабанаОтлнвки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, открытой коробчатой формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с ребрами, буртами, бобышками, отверстиями и углублениями. Углубления, выступы, отверстия высотой 忘75 мм до 5 шт. Внутренние полости с прямолинейными поверхностями со свободным широким выходом наружу. Применяется незначительная обработка с двух сторон? включая точение, растачиваниеОтлнвки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, открытой коробчатой формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с ребрами, буртами, бобышками, отверстиями и углублениями. Углубления, выступы, отверстия высотой 忘75 мм до 5 шт. Внутренние полости с прямолинейными поверхностями со свободным широким выходом наружу. Применяется незначительная обработка с двух сторон? включая точение, растачивание

2 группы сложности отливок, изготовляемых в песчаных формах

2 группы сложности отливок, изготовляемых в песчаных формах

Литье

Нормальная точность *

Достижимая точность

Rz, мкм

Класс по ГОСТ 26645 — 85

Класс по ГОСТ 26645 — 85

В разовые песчаные формы: ручная формовка

14

7—12

80—160

машинная встряхиванием с подпрес-

&-13

6—11

80—160

совкой

машинная прессованием под высоким

7—12

J9

.40—80

давлением

в формы с газифицируемыми моде- ■

7—12

5-10

40—160

лями.

В оболочковые формы

6-11

4—9

20—80

В металлические формы

5-11

4-9

20—80

По выплавляемым моделям

4—9

3—8

10—40

Литье

Нормальная точность *

Достижимая точность

Rz, мкм

Класс по ГОСТ 26645 — 85

Класс по ГОСТ 26645 — 85

В разовые песчаные формы: ручная формовка

14

7—12

80—160

машинная встряхиванием с подпрес-

&-13

6—11

80—160

совкой

машинная прессованием под высоким

7—12

J9

.40—80

давлением

в формы с газифицируемыми моде- ■

7—12

5-10

40—160

лями.

В оболочковые формы

6-11

4—9

20—80

В металлические формы

5-11

4-9

20—80

По выплавляемым моделям

4—9

3—8

10—40

1. Точность и шероховатость поверхности чугунных отливок, получаемых различными способами [3]

1. Точность и шероховатость поверхности чугунных отливок, получаемых различными способами [3]

Приведена минимально допустимая точность.

Приведена минимально допустимая точность.

Отливка

Отливка

Характеристикигруппы сложности отливок

Характеристикигруппы сложности отливок

Отливки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, без внутренних полостей. Наружные поверхности с наличием невысоких ребер-буртов, бобышек, фланцев и отверстий.

Углублений н выступов 《30 мм до 5 шт. Отливки без механической обработки или незначительная обработка с одной стороны, в основном сверление

Отливки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, без внутренних полостей. Наружные поверхности с наличием невысоких ребер-буртов, бобышек, фланцев и отверстий.

Углублений н выступов 《30 мм до 5 шт. Отливки без механической обработки или незначительная обработка с одной стороны, в основном сверление

Плита

Плита

Ступица барабана

Ступица барабана

Отлнвки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, открытой коробчатой формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с ребрами, буртами, бобышками, отверстиями и углублениями. Углубления, выступы, отверстия высотой 忘75 мм до 5 шт. Внутренние полости с прямолинейными поверхностями со свободным широким выходом наружу. Применяется незначительная обработка с двух сторон? включая точение, растачивание

Отлнвки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, открытой коробчатой формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с ребрами, буртами, бобышками, отверстиями и углублениями. Углубления, выступы, отверстия высотой 忘75 мм до 5 шт. Внутренние полости с прямолинейными поверхностями со свободным широким выходом наружу. Применяется незначительная обработка с двух сторон? включая точение, растачивание

•гостью поверхности получаемых отливок.

Наиболее универсальным способом получения отливок, пригодным как для единичного, так и для массового производства отливок массой от десятков граммов до десятков тонп, является литье в разовые песчаные формы. В металлических формах получают разнообразные фасонные отливки массой от долей до 100 кг, хотя в отдельных случаях масса отливки составляет сотни килограммов (например, чугунные трубы, получаемые центробежным способом, и др.). Прн литье в металлические формы целесообразна серия для мелких отливок св. 400 шт.( для крупных отлнвок св. 20 шт.

Литьем в оболочковые формы получают в основном коленчатые валы н ребристые цилиндры, станины электродвигателей, корпуса токарных патронов, нагревательные комфорки бытовых электроплит, детали различных двигателей, компрессоров, насосов, вентиляторов, текстильных машин, гидроаппаратуры, кондиционеров и т. д. Максимальные размеры отливок до 1000Х1000 мм, масса отливок до 200 кг. Учитывая необходимость изго

товления нагреваемой металлической оснастки, целесообразна серия не ме-

-нее 300—500 шт.

ЛиТьем по выплавляемый! моделям изготовляют мелкие отливки сложной конфигурации массой до 1,5—2 кг, реже до 5—6 кг, для которых требуются повышенная точность и малые параметры шероховатости поверхности. При данном способе имеется возможность максимально приблизить заготовку по размерам и конфигурации к готовой детали. При использовании деревянных пресс-форм для изготовле- f ния моделей целесообразна серия 50 100 шт*, гипсовых ——200 шт., металлических —несколько тысяч.

Точность отливок, получаемых различными способами, приведена в табл. 1 [3].

Данные относятся к отливкам II— III группы сложности на размеры до 500 мм включительно, расположенных в одной части формы. Точность размеров, оформляемых в двух н более частях формы, а также отливок повышенной сложности и больших габари* тов может быть ниже.

На характеристики точности отливок влияет их сложность, вид модель-

Продолжение табл. 2

Продолжение таб". 2

Н6ОН ，%0冃g ёй匚Adj

Отливка

Характеристикигруппы сложности отливок

HIUOH |§5 ёй县dj

Характеристики

Отливкагруппы сложности от血вок

IV.

Отливки ответственного назначения. Открытой коробчатой, сферической, цилиндрической формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с ребрами, бобышками, выступами н углублениями. Углубления, выступы, ребра высотой более 75 мм до 5 шт. Внутренние полости в основном с прямолинейными поверхностями со свободным выходом наружу. Применяется механическая обработка с трех-четырех сторон, включая шлифование

1V

То же

Отливки ответственного назначения. Открытой и закрытой коробчатой, цилиндрической и сферической формы.5 Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные. Углубления, выступы, отверстия, ребра высотой более 75 мм до 10 шт. Внутренние полости средней сложности с прямолинейными и криволинейными поверхностями со свободным и затрудненным выходом наружу. Применяется механическая обработка с четырех-пяти сторон, включая шлифование, притирку, полирование. Предъявляются требования по химическому составу и механическим'свойствам, герметичности при давлении 12・10§ Па .

V

Корпус

Отливки особо ответственного назначения. Закрытой коробчатой, цилиндрической, сферической нли комбинированной формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с примыкающими патрубками, фланцами. Углубления, выступы, ребра, отверстия высотой до 75 мм до 15 шт. Внутренние полости сложной конфигурации с наличием ленточных и кольцевых каналов со свободным и затрудненным выходом наружу. Применяется механическая обработка с нятн・шестн сторон, включая хонингование, полирование. Предъявляются требования по химическому составу, механическим свойствам, микроструктуре. Герметичность при давлении до 30*10^ Па

ОтливкаОтливкаVIVIСтанинаСтанинаНаибольший .размер от-ЛИВ1Ш, ммТочность в условных баллах при группе сложностиКлассы точности поГОСТ 26645「8g при группе сложностиI—11ill—IVV71ИШо1УV—VIДо 501,001,25L63—6Зт—63151—2001,251,602,05т—7т5т—7T77201—5001,602,002,57т—%7?—%7т—9т501—2000、2,002,503,157—97—99d 2000до 2,5до 3,15до 4,07—9до адр ЮНаибольший .размер от-ЛИВ1Ш, ммТочность в условных баллах при группе сложностиКлассы точности поГОСТ 26645「8g при группе сложностиI—11ill—IVV71ИШо1УV—VIДо 501,001,25L63—6Зт—63151—2001,251,602,05т—7т5т—7T77201—5001,602,002,57т—%7?—%7т—9т501—2000、2,002,503,157—97—99d 2000до 2,5до 3,15до 4,07—9до адр Ю8. Точность чугуйных отливок в зависимости от их сложности и* наибольшего габаритного размера [3]8. Точность чугуйных отливок в зависимости от их сложности и* наибольшего габаритного размера [3]Примечание, При оценке точности в условных баллах за единицу принята достижимая точность отливок I—II групп сложности с наибольшим размере» до 50 мм.Примечание, При оценке точности в условных баллах за единицу принята достижимая точность отливок I—II групп сложности с наибольшим размере» до 50 мм.s кокиль становится нецелесообразным, …даже с учетом возможной выгоды, в табл. 4, а от применяемого техно-получаемой при механической обра-логического процесса — в табл. 5 [15].Сотке вследствие повышения точностиПриведенный диапазон изменения от- отливок»s кокиль становится нецелесообразным, …даже с учетом возможной выгоды, в табл. 4, а от применяемого техно-получаемой при механической обра-логического процесса — в табл. 5 [15].Сотке вследствие повышения точностиПриведенный диапазон изменения от- отливок»

Отливка

Отливка

VI

VI

Станина

Станина

Наибольший .размер от-

ЛИВ1Ш, мм

Точность в условных баллах при группе сложности

Классы точности по

ГОСТ 26645「8g при группе сложности

I—11

ill—IV

V71

И

Шо1У

V—VI

До 50

1,00

1,25

L6

3—6

Зт—6

31

51—200

1,25

1,60

2,0

5т—7т

5т—7T

77

201—500

1,60

2,00

2,5

7т—%

7?—%

7т—9т

501—2000

、2,00

2,50

3,15

7—9

7—9

9

d 2000

до 2,5

до 3,15

до 4,0

7—9

до а

др Ю

Наибольший .размер от-

ЛИВ1Ш, мм

Точность в условных баллах при группе сложности

Классы точности по

ГОСТ 26645「8g при группе сложности

I—11

ill—IV

V71

И

Шо1У

V—VI

До 50

1,00

1,25

L6

3—6

Зт—6

31

51—200

1,25

1,60

2,0

5т—7т

5т—7T

77

201—500

1,60

2,00

2,5

7т—%

7?—%

7т—9т

501—2000

、2,00

2,50

3,15

7—9

7—9

9

d 2000

до 2,5

до 3,15

до 4,0

7—9

до а

др Ю

8. Точность чугуйных отливок в зависимости от их сложности и* наибольшего габаритного размера [3]

8. Точность чугуйных отливок в зависимости от их сложности и* наибольшего габаритного размера [3]

Примечание, При оценке точности в условных баллах за единицу принята достижимая точность отливок I—II групп сложности с наибольшим размере» до 50 мм.

Примечание, При оценке точности в условных баллах за единицу принята достижимая точность отливок I—II групп сложности с наибольшим размере» до 50 мм.

s кокиль становится нецелесообразным, …даже с учетом возможной выгоды, в табл. 4, а от применяемого техно-получаемой при механической обра-

логического процесса — в табл. 5 [15].Сотке вследствие повышения точности

Приведенный диапазон изменения от- отливок»

s кокиль становится нецелесообразным, …даже с учетом возможной выгоды, в табл. 4, а от применяемого техно-получаемой при механической обра-

логического процесса — в табл. 5 [15].Сотке вследствие повышения точности

Приведенный диапазон изменения от- отливок»

иой оснастки. Например, при ручной и машинной формовке с использованием встряхивания и подпрессовки при обычных давлениях можно применить деревянную модельную оснастку, тогда как при прессовании форм с высоким давлением используют металлическую модельную оснастку, что отражается на себестоимости отливок и становится целесообразным лишь при их определенной серии (обычно не меньше нескольких сот штук).

В основу классификации отливок по сложности положена классификация, установленная Прейскурантом опто

Продолжение табл. 2

Характеристикигруппы СЛОЖНОСТИ отливок

Отливки особо ответственного назначения. Закрытой коробчатой, цилиндрической нлн комбинированной формы. Наружные поверхности образуются сопряжением прямолинейных и криволинейных поверхностей- Углубления, выступы, отверстия ребра высотой св. 75 мм более 15 шт. Внутренние полости особо сложной конфигурации с наличием ленточных и кольцевых каналов, расположенных в два и больше ярусов, с затрудненным выходом наружу. Применяется механическая обработка со всех сторон, включая доводку хонингованием. Предъявляются требования по химическому составу, механическим свойствам, микроструктуре, газонасыщен- ности- Герметичность при давлении св. 30' 105 Па

вых цен № 25-01 [15]. Отлнвки, получаемые в песчаных формах, по выплавляемым моделям, под давлением делятся на шесть групп сложности, а отливки, получаемые в оболочковых формах, в кокиль или центробежным способом — на пять групп* Основными признаками при классифи- капни являются геометрическая форма, конфигурация наружных поверхностей; конфигурация и характер расположения внутренних полостей от* лнвок; технологические особенности изготовления. В табл. 2 в качестве примера ■ приведены конструктивные

признаки отнесения отливок, получаемых в песчаных формах, к различным группам сложности.

В табл. 3 приведена ориентировочная точность чугунных отливок, изготовляемых в песчаных формах, в зависимости от группы сложности отливок н наибольшего габаритного размера [3].

Себестоимость отливок, кроме материала, их группы сложности и серии, определяется точностью, зависящей от применяемого способа изготовления, и в общем случае увеличивается с повышением точности отливок. Однако это увеличение может быть

перекрыто экояомиеи цри дальнеишей механической обработке более точных литых заготовок, в результате уменьшения или ликвидации припусков на механическую обработку.

Изменение стоимости отливок в за-

висимости от марки чугуна приведено、

носитель ной стоимости охватывает отливки всей группы сложности.

За единицу в табл. 4 принята оптовая цена 1 т отливок массой 0,16—■ 0,25 кг группы сложности I из чугуна СЧ10—СЧ18, изготовляемых в песчаных формах, а в табл. 5 — оптовая цена 1 т тех же отливок, изготовленных из высокопрочного чугуна ВЧ 3 J ВЧ 50 в песчаных формах. Эти значения на базе оптовых цен -1979 г. равны соответственно 314 и 376 р.

Цена отливок, получаемых в кокиль, более низкая по сравнению с отливками, полученными в песчаных форумах (табл. 5). Однако это зависит от серийности выпуска отливок. С уменьшением серийности цена будет сни-

жаться для отливок, изготовляемых в песчаных формах, и при единичном и мелкосерийном производстве литье

АигСоф S^XTC^Q^» HEHAjAh ModBsW3E«-Se.s^ s ^г№№^коёи«Б -&УЮ5 «osstt^&ocs KoffisR-ё ^ xqsqwHOIQHBHqlraLHUOHIO ・寸

g

4

g

1 §

а

и

к

d

7

二

гая>и>₽ «Maws

о°-。40 垃。Izo 0—寸0

6-I—9-0 6Л0

寸0二工-0

SI 二 $w s"7s^0

69-J。二 ZI—I。 ILS 二 —叶

Nu go—90 gIico

со оо Ico 9z 68mg 寸geo

ooiamIaziz — z900

I—30

I—S0 I—8FO

II&01—190

I—ZR0

1093118gо

I—2-г 1—680 IIZO 73-0 II190 118gо

S-I—580 Fl—6、9o za-la9o 氫 118go 63—sso

8吗11▼9"0

8071aа-1 S-7- 电工ZO 18-—-790 63 二—890 啓一390 g『I—£z"。 9«I—990

84I|中-06MIZ9V

-I11

邑—露0

41^0

89=11080 8g“II6zo

ser—8M 2S—Z 二 69 二—760 zql—szo 19二-183 9g-II8Z0

Z 二一8°°。 Z9 二一980 9二，二80

eoe—8 二 e°°I—660

££_—I6o_

I6"I—eo-r°°I—£60

9<N—9g-I 667—58.1 88_rleql gz=——68o 發 11960 §—0160

▼6 二—80-7 I6=—30*1

88=11

&е|6е 二 60sla-I

3心|二

9i7—ear

867—8*1 zzz—6g— Z07—91*1 66-JO-T Z07—S-I zoz—z 二

omcHh HNGCHh Nmxh WXh

JXHh uh 回h mxhzxhxh Z8—69a JLJOJ ^SI3S 001 hm《08 h2 Wz h8 ・09 £ og hW 寸 h寸 h-Й h

—mszzlJOJ gglzlsou

々xooo 寸.HJ ^ooo^s HOBHIALOK4口

•2='93 屮 нй§тенооо sofc K^t as ^KK^SSS QOHQITB515。工 ew -коё^ик^кзи^ I ss^^an-EOS^ 0d口 в CBUKHEmqHSWA』I Ешзиё 寸 SBI ffl гзиияэ^^°iffi^ffl^& ou HonHIMO ладно<о쫧^Е SSKSSSffl^ I-du ・°HHBh3WHdu

.лтносительная стоимость Г т отливок из высокопрочного чугуна

Масса отливок.

кг

0,16-0,25

l,gl,6

ь,з—10

63^100

630^1000

Литье

Серия отливок, тыс, шт.

100^200

20-*75

12 = 3@

4f7,5

1,5 7,5

В песчаную форму

В оболочковую форму

В металлическую форму (кокиль)

В облицованный кокиль По выплавляемым моделям -

1,0-1,75 1,56—2,58 0,85—1,49

1,21—1,81

4,28—6,09

0,82—1,53

1,4—2,21

0,7—1,3

1,07—1,64

2,82—4,17

0,69—1,35 1,14—1,78

0,59—1/6

0,97—1,5

1,96—2,93

0,58—1,17 1,01—1,46

0,49—1

0,88—1,35 (1,7—

2,39) *а

0,51—1,03

(0,95—

1/2) *»

• 0,44—0,88

0,83—1,23

о：二 ВЧ 35—вч 50, изготонлеиных по различным технологическим процессам марок d —

*х Для отлнвок массой

*2 Для отливок массой

св. 250 кг, св. 10 кг.

Примечание, При уменьшении серий отлнвок до пределов, целесооб- разных для сопоставления всех приведенных в табл. 5 способов получения отливок, цена на отливки, полученные в песчаную форму, возрастает на 10—12 % f литьем по выплавляемым моделям — на 15 %, лнтьем в кокиль — на 2°%， литьем в оболочковые формы — на 25 %.

2. ФИЗИЧЕСКИЕ

И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧУГУНА

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

Плотность чугуна. Пренебрегая- сравнительно малым влиянием ряда элементов в обычном чугуне, можно рассчитать плотность чугуна [2]

-100 — 15Ссв —Ср —

—2,7S — 14,5 X

р=юо： _х(Р — °」)二屈 s + 7,87-0,05Si— 十

'一 —0.065Al

.15Ссв I Ср _ I 2,7s l十 7,67 十 2?4 — "r

,14,5(Р—0,1) 1

十 7^2 J *

где C, S, P — массовые доли элементов, %; Сг •— массовая доля графита, %; По— пористость, %; 15Ссв; 2,7 S； 14,5 (Р—0,1) — количество карбидов железа, сульфидов марганца н фос- фидной эвтектики соответственно.

Приведенная формула дает вполне удовл етвор и тел ь ны е совпадения с экс- периментальными данными.

В табл. 6 приведена плотность различных групп чугунов [2, 20].

Наибольшей плотностью характеризуются белые чугуны, не содержащие свободных графитовых включений, и

6* Плотность чугуна

S3

Группа Чугуна

Марка чугуна

Структура

Плотность, тДг*

Белый

Перлит, карбиды

7,4—7,75м

С пластинчатым графитом

СЧ15, СЧ18.

СЧ20-СЧ25

СЧЗО, СЧ35

Ферритная, ферритноперлитная

Перлитная

Перлитная

6,8—7,2I

7,0—7,3®

7,2—7,4°

Высокопрочный с вермику- лярным или шаровидным графитом

ВЧ 35-ВЧ 45

ВЧ 60-ВЧ 80

ВЧ 100

Ферритная Перлитная Бейнитная

7,1-7,2Е

7,2-7,3S

7,2-7阳a

Ковкий-

КЧ 30—6+Kq 37—12 КЧ 45—74-КЧ 6J3

Ферритная Перлитная

7,2—7,24

7,3—7,53

Легированный

Никелевый с 34—36 % №

Никелевый с медью типа ЧН15Д7Х2 — нере- зист

Хромовый типа ЧХ28, ЧХ32，

Хромов о-никелевый、

Кремнистый типа С15, С17

Чугун с 12 % Мп

Алюминиевый:

С 5—8 % А1 типа ЧЮ22Ш — чугаль

Аустенитная

二

Ферритная

Ферритная

7А7,76

7,4-7,6£

7,3—7,6с

7,6—7,8S

6,7—7,0¥

7,1-7,3S

6,4—6,7Я

5,6—6,0

% При увеличении содержания алюминия до 30 % получается чугуи под названием

пирофераль; его

А^зшхлопяко пхимическке CBO"TBaqyrysB

некоторЕемегнрованные чугуны (хр? мовы-никелевые》хромоникелевые у серх чугунов плотность обычно

тем больЕ'чем

выше прочность

qyryH-

ВЕСОКОПРОиннй чугун прн прочих DB§X условиях (ОАННаковом СОАер， ，^NKKS кремнз перпнта к графита) арактерзуется большей плотностьЮх немугун с пластинчатым трафнтом" Однако во многнх случаях шз §он* ность может ож^ии?о^ на практике шокчем у серых чугун。вследствие зпее вьтсокого содержання углерода н кремния нлн больше* ^^^SH=W^§S большей плотностью также харак- тернзуютсн аустенитные нугуны》вслед* • ствне более плотного строен!!ООО* бенно 口рн мегнрованнн ннкемем н ень* шютность которых бомьЕ ©ем у желез

Прн легнрованнн марганцем плот* ность аустеннта несколько понижается* Еще меньЕе плотность ееррнтньга кремннепях к аикжннневьтх чугунов* Во всех случаях- на плотность ОТАМ， вок влияет порнстость (газовая》усаа дойнаявелнчнна §8^-0» колеблется обыин。от5 Ao 13 2/ в завкснмостх от состава чугунхарактера крнстам, мнзапни S техно;юг11ескх факторов (зффектнвнозн гштаннТОХЕННЬГ стенкмпКоторв nwos oqe， рень》определнзтся технологичность конструкнн онй-sws- HaFSTbEee

SHaqelse нмеют условия пнтання*s・ Лростатниескнмнапо-ТЮА КОГОРЕМ 口 ронсхоннт зтверкеване ойкет^^- до* тому плотность в верхних частям крупных 0Tмнвок м。茨ет бить на 5炉 меньше” чем в ннжннх частях” а вентре — HaloMeHbE 尸 чем на керкферин*

Плотность графнтрзнрованног。qy* Гуна умень 日 аетсх так%е с yEe/IHq ннем ТОЛЩИНЕ стенкн отмнвкн вслеа， ствне увелмнення степени грнтнза* ，инн к укрупнення грнта〔6

ТОНЕННа

зенкмм・• • 3 12-5 25 37 Плотност

Амз • • • 7.23 74 73 8 732 С увелниенЕем жесткостн 今 орма Уменьшается IrpeAycaAoqHoe расЕнре-

5 3 2 1 —6 6 6 6

О О О О О

>—* к—* ь—> к—* ►—*

5 3 3「О 二за

第5 5 5 5

8 5 2 О 0 6 3 3 2

,4 4 5 5

I 6 8 О

а 二 м^

в

нне・ а следовательно* н усадоиная

7・ Тешюфшнческне свойства серого чугуна в wssnion^s от температуры

nopsCTOCTb・

30^52^ оч^ий^к- полу#

сенные в металпнческне

ФОРМЕ- ПрН

проин次 paBEBIX условиях более пнот・

Ksro- чем отлнвк-нзготовленные

наных 今Ормах- тепм-нзниескне свойства* коэф- вннмент нннейног。 расЕнрення § УАезьная теплоемкость с н тетьлопр? водность А зависят от составам струк* тур£ иугуна также от температуры, поззму значения =х приводят в со* ответствуклцем ннтерваме температур, С ТЮВЕЕенкем температурзнаиепня с обычно увзмтваютса А умеит шается (табт 7)-20 Козффнцнент мннного расЕНР? нмя a S удельная теплоемкость п

реальньтх ЕеоднороАНЮ

структур.

в том числе чугун-может быть Опре- ，делена до правилу смеЕення-

я нн с —■ - - - ・ ГАеу $ :二 X—§s с структур。 ных составляющих (Та6л・ 8)； й^2『•： йа — количественное содержаннех・ Теплопроводность сплавов S смесей в отлннне от §w§SKKreKHW а н тешю- емкостн с не может 6blть определена Яо правилу смешения, Влнннме отмель* НХ злемемтов на нго§од^омо>доз» расчетным путем можно установить лишь приближенно 〔6

На «ох^кдк^адн а н удельную теплоемкость с влннет главным Образом состав чугуна хи тештопровод* ность А I степень граентнзацнАН; персность структур” неметаммннескнд вк』юе!шя н т・ т

козеенннентлннейногсрасЕнреннн определяет не только нзменення раз*

Структурная составляющая<488, 1ЛС至靑УФеррит12,0—460—72,8—12,647075,5Аустенит18—1950241,8Цементит6,0—6,561549,0Перлит10,0—48650,3—11,651,9Графит1,4—3,7795355,8Структурная составляющая<488, 1ЛС至靑УФеррит12,0—460—72,8—12,647075,5Аустенит18—1950241,8Цементит6,0—6,561549,0Перлит10,0—48650,3—11,651,9Графит1,4—3,7795355,8.—Чугун喘册Дж/(кг-℃)“1000С20 ， Дж/(кр.℃)Вт/(м.℃)一 1lГепый с пластинчатым графитом(ГОСТ 1412—85): vc410-C41810—11502—544586—62846,0—54,4CU20—CU30、10—11502—544586—62841,8—50,2СЧ35*11,5—12,0502—544628—67037,6—46,0Высокопрочный(ГОСТ 7293—85):. вч 35—ВЧ 4511,5—12,5460—502586—62837,6—46,0ВЧ 60-ВЧ 80 •10—11502—523628—67033,5—41,9一 вч юо9—10523—565628—67029,3—37,6Ковкий (ГОСТ 1215—79); КЧ 30—6-7- КЧ 37—1210,5—11,0460—511586—62854,4—62,8кч 45—5ч- КЧ 65—310,3—10,8527—544628—67050,2—54,4Легированный (ГОСТ 7769—82): никелевый ЧН20Д2Ш ..17—19.二460—50217,4с 35-37. % Ni1,5—2,5—Кромистый:ЧХ16、,32,5ЧХ22——.25,5ЧХ28 ,9—10二 、17,4.ЧХ329—10—19,8 鹏кремнистый?ЧС514—17 *2二21,0 MЧС15, ЧС174,7—10,5алюминиевый: ЧЮ22Ш17,5 *i二.15,1-28,0*»ЧЮЗО22—23 *2——.—Чугун喘册Дж/(кг-℃)“1000С20 ， Дж/(кр.℃)Вт/(м.℃)一 1lГепый с пластинчатым графитом(ГОСТ 1412—85): vc410-C41810—11502—544586—62846,0—54,4CU20—CU30、10—11502—544586—62841,8—50,2СЧ35*11,5—12,0502—544628—67037,6—46,0Высокопрочный(ГОСТ 7293—85):. вч 35—ВЧ 4511,5—12,5460—502586—62837,6—46,0ВЧ 60-ВЧ 80 •10—11502—523628—67033,5—41,9一 вч юо9—10523—565628—67029,3—37,6Ковкий (ГОСТ 1215—79); КЧ 30—6-7- КЧ 37—1210,5—11,0460—511586—62854,4—62,8кч 45—5ч- КЧ 65—310,3—10,8527—544628—67050,2—54,4Легированный (ГОСТ 7769—82): никелевый ЧН20Д2Ш ..17—19.二460—50217,4с 35-37. % Ni1,5—2,5—Кромистый:ЧХ16、,32,5ЧХ22——.25,5ЧХ28 ,9—10二 、17,4.ЧХ329—10—19,8 鹏кремнистый?ЧС514—17 *2二21,0 MЧС15, ЧС174,7—10,5алюминиевый: ЧЮ22Ш17,5 *i二.15,1-28,0*»ЧЮЗО22—23 *2——亂 Теплофизические свойства чугуна亂 Теплофизические свойства чугуна

Структурная составляющая

<488, 1ЛС

至靑

У

Феррит

12,0—

460—

72,8—

12,6

470

75,5

Аустенит

18—19

502

41,8

Цементит

6,0—6,5

615

49,0

Перлит

10,0—

486

50,3—

11,6

51,9

Графит

1,4—3,7

795

355,8

Структурная составляющая

<488, 1ЛС

至靑

У

Феррит

12,0—

460—

72,8—

12,6

470

75,5

Аустенит

18—19

502

41,8

Цементит

6,0—6,5

615

49,0

Перлит

10,0—

486

50,3—

11,6

51,9

Графит

1,4—3,7

795

355,8

.—

Чугун

喘册

Дж/(кг-℃)

“1000

С20 ， Дж/(кр.℃)

Вт/(м.℃)

一 1l

Гепый с пластинчатым графитом

(ГОСТ 1412—85): vc410-C418

10—11

502—544

586—628

46,0—54,4

CU20—CU30、

10—11

502—544

586—628

41,8—50,2

СЧ35*

11,5—12,0

502—544

628—670

37,6—46,0

Высокопрочный

(ГОСТ 7293—85):. вч 35—ВЧ 45

11,5—12,5

460—502

586—628

37,6—46,0

ВЧ 60-ВЧ 80 •

10—11

502—523

628—670

33,5—41,9

一 вч юо

9—10

523—565

628—670

29,3—37,6

Ковкий (ГОСТ 1215—79); КЧ 30—6-7- КЧ 37—12

10,5—11,0

460—511

586—628

54,4—62,8

кч 45—5ч- КЧ 65—3

10,3—10,8

527—544

628—670

50,2—54,4

Легированный (ГОСТ 7769—82): никелевый ЧН20Д2Ш ..

17—19

.二

460—502

17,4

с 35-37. % Ni

1,5—2,5

—

Кромистый:

ЧХ16、,

32,5

ЧХ22

—

—

.25,5

ЧХ28 ,

9—10

二 、

17,4.

ЧХ32

9—10

—

19,8 鹏

кремнистый?

ЧС5

14—17 *2

二

21,0 M

ЧС15, ЧС17

4,7

—

10,5

алюминиевый: ЧЮ22Ш

17,5 *i

二.

15,1-28,0*»

ЧЮЗО

22—23 *2

—

—

.—

Чугун

喘册

Дж/(кг-℃)

“1000

С20 ， Дж/(кр.℃)

Вт/(м.℃)

一 1l

Гепый с пластинчатым графитом

(ГОСТ 1412—85): vc410-C418

10—11

502—544

586—628

46,0—54,4

CU20—CU30、

10—11

502—544

586—628

41,8—50,2

СЧ35*

11,5—12,0

502—544

628—670

37,6—46,0

Высокопрочный

(ГОСТ 7293—85):. вч 35—ВЧ 45

11,5—12,5

460—502

586—628

37,6—46,0

ВЧ 60-ВЧ 80 •

10—11

502—523

628—670

33,5—41,9

一 вч юо

9—10

523—565

628—670

29,3—37,6

Ковкий (ГОСТ 1215—79); КЧ 30—6-7- КЧ 37—12

10,5—11,0

460—511

586—628

54,4—62,8

кч 45—5ч- КЧ 65—3

10,3—10,8

527—544

628—670

50,2—54,4

Легированный (ГОСТ 7769—82): никелевый ЧН20Д2Ш ..

17—19

.二

460—502

17,4

с 35-37. % Ni

1,5—2,5

—

Кромистый:

ЧХ16、,

32,5

ЧХ22

—

—

.25,5

ЧХ28 ,

9—10

二 、

17,4.

ЧХ32

9—10

—

19,8 鹏

кремнистый?

ЧС5

14—17 *2

二

21,0 M

ЧС15, ЧС17

4,7

—

10,5

алюминиевый: ЧЮ22Ш

17,5 *i

二.

15,1-28,0*»

ЧЮЗО

22—23 *2

—

—

亂 Теплофизические свойства чугуна

亂 Теплофизические свойства чугуна

8・ Теплофизические свойства структурных составляющих чугуна

меров в зависимости от температуры, но и напряжения, образующиеся в отливках. Уменьшение а является полезным с этих позиций и облегчает условия получения качественных отливок. Но в случае совместной работы чугунных деталей с деталями из цветных сплавов или других материалов, имеющих больший коэффициент линейного расширения, приходится стремиться к увеличению значения а для чугуна.

Теплоемкость и теплопроводность имеют большое значение для таких отливок, как отопительные трубы, изложницы, детали холодильных установок и двигателей внутреннего сгорания и т. д,, так как определяют равномерность распределения температуры в отливках и интенсивность отвода теплоты.

В табл. 9 приведены теплофпзические свойства чугунов различных групп [6, 9, 20].

Коэффициент линейного расширения а. Наибольшее влияние на коэффициент а оказывает углерод, в особенности в связанном состояинп. Одному проценту углерода соответствует примерно в 5 раз большее количество цементита, чем графита. Поэтому графитизирующие элементы (Si, Al, Ti, Ni, Си и др.) повышают, а антиграфитизирующие (Cr, V, W, Мо, Мп и др.) уменьшают коэффициент линейного расширения*

Наибольшим значением а отличают-ч ся аустенитные никелевые чугуны, а также ферритные алюминиевые чугуны типа чугаль и пирофераль. Поэтому при достаточно высоком содержании Ni, Си, Мп значение а резко увеличивается. Однако при содержании № А 20 % а понижается и достигает минимума при 35—37 % Ni* Форма графита существенно влияет на коэффициент линейного расширения лишь при низких температурах; а высокопрочного чугуна с шаровидным- графитом несколько выше, чем a qy・： Гуна с пластинчатым графитом. ：

Удельная теплоемкость с чугуна, как； и железа, увеличивается с повышением, температуры (см. табл. 7) и характеризуется скачкообразным повыше-. нием при фазовом преврашении Fea—> т Fe^; затем удельная теплоемкость чугуна резко падает, но с дальнейшим Повышением температуры вновь увеличивается [14].

Графитизация понижает удельную: теплоемкость чугуна; отсюда с белого чугуна несколько выше, чем серого и высокопрочного (см. табл. 9).

Теплопроводность чугуна в большей мере, чем другие физические свойства, зависит от структуры, ее дисперсности и мельчайших загрязнений, т. е. является структурно-чувствительным свойством.■

Графитизация повышает теплопро-j водность; следовательно, элементы J увеличивающие степень графитизациД и размер графита, повышают, а эле-Я менты, препятствующие графитизацнД и увеличивающие дисперсность стр у к-1 турных составляющих, понижают 喝 [6]. Указанное влияние графитизаци J меньше-для шаровидного графита (смЛ табл. 9).Т

Форма графита, его выделение и распределение также влияют на теплопроводность. Например, высокопрочный чугун имеет более низкую теплопроводность, чем серый чугун. Тепло-' Проводность чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ) выше, чем у ЧШГ, и близка к 九 серого чугуна с пластинчатым графитом [9].

Высоколегированные чугуны характеризуются, как правило, более низкой теплопроводностьЮл чем обычные.'

В интервале 20—200 ℃.В интервале 20—900 ℃*В интервале 20—5。0 ℃.

.Электрические свойства. Удельное электрическое сопротивление pf, максимальная магнитная проницаемость "max, остаточная индукция (намагничивание) Вг и коэрцитивная сила Нс чугуна также определяются его составом и структурой.

^казанные свойства чугуна зависят 0T температуры. В частности, повы- 咏ние температуры приводит сначала к медленному, затем к более быстрому

понижению степени насыщения, коэрцитивной силы, остаточной индукции. Максимальная магнитная проницаемость при этом увеличивается [6].

Удельное электрическое сопротивление серого чугуна может быть прибли» женно оценено по уравнению [6];

pj = 10,4十 14,4С「+ 3,2С(；в +

+ (10,3+ 15,7) Si + (5-г7,2) Мп ++ 11 Р.

//62Материалы с повышенными технологуескими свойствами10. Электромагнитные свойства чугуна [6, 9* 14, 20]Чугуа(hjo»Umax "1 °* Гн/мВг, Тл"ь А/мБелый一45—70226—2890,65—0,75398-875Серый с пластинчатым гра- фито^ (ГОСТ 1412—85): счю—СЧ18СЧ20—СЧЗОСЧ3545—8565—105 80-—120565—1256440—754314—5650,4—0,50,4—0,55 .0,55—0,7398—7% 398—796 796-1034Высокопрочный(ГОСТ 7293—85):ВЧ 35—ВЧ 45ВЧ 60—В4 80ВЧ 100，40—5055—6560—751256-2512 377—1256 377--7540,35—0,500,55—0,700,55—0,75119—278318—796796—875КоВК1!Й(ГОСТ ⑵ 5—79):КЧ 35—6+КЧ 37—12КЧ 45—5+ КЧ—飯一330—3840—451874—2890377—10050,55—0,70 0,60—0,75127—278318—796Легированный никелевый: ЧН11Г7Ш宀 ЧН15Д7Х2 кроммстый;ЧХ16.ЧХ22ЧХ28，ЧХ32 кремнистый: • ЧС5ЧС15, ЧС17алюминиевый: ЧЮ22Ш.41030марганцевый ЧГ8ДЗ*1 Чугун с пластиича100—110140—17062—7372—8387—9980—94100—20060—70130—140150—240*1 130—160.тым графитоь1,28—1,381,29—3,771,26—1,271,26^-1,271,38-3,770,0145—0,016562Материалы с повышенными технологуескими свойствами10. Электромагнитные свойства чугуна [6, 9* 14, 20]Чугуа(hjo»Umax "1 °* Гн/мВг, Тл"ь А/мБелый一45—70226—2890,65—0,75398-875Серый с пластинчатым гра- фито^ (ГОСТ 1412—85): счю—СЧ18СЧ20—СЧЗОСЧ3545—8565—105 80-—120565—1256440—754314—5650,4—0,50,4—0,55 .0,55—0,7398—7% 398—796 796-1034Высокопрочный(ГОСТ 7293—85):ВЧ 35—ВЧ 45ВЧ 60—В4 80ВЧ 100，40—5055—6560—751256-2512 377—1256 377--7540,35—0,500,55—0,700,55—0,75119—278318—796796—875КоВК1!Й(ГОСТ ⑵ 5—79):КЧ 35—6+КЧ 37—12КЧ 45—5+ КЧ—飯一330—3840—451874—2890377—10050,55—0,70 0,60—0,75127—278318—796Легированный никелевый: ЧН11Г7Ш宀 ЧН15Д7Х2 кроммстый;ЧХ16.ЧХ22ЧХ28，ЧХ32 кремнистый: • ЧС5ЧС15, ЧС17алюминиевый: ЧЮ22Ш.41030марганцевый ЧГ8ДЗ*1 Чугун с пластиича100—110140—17062—7372—8387—9980—94100—20060—70130—140150—240*1 130—160.тым графитоь1,28—1,381,29—3,771,26—1,271,26^-1,271,38-3,770,0145—0,0165ЛНВККЛНВКК®°„ные чугуны также характеризуются 請;嚣Pi, чем обычные.Магнитные свойства. В соответствии С тпебованиями, предьявляемыми и де・ таЛЯМ> чугун может применяться в ка- честБ0 ферромагнитного (магнитно- мягкого) или паромагнитного мате-®°„ные чугуны также характеризуются 請;嚣Pi, чем обычные.Магнитные свойства. В соответствии С тпебованиями, предьявляемыми и де・ таЛЯМ> чугун может применяться в ка- честБ0 ферромагнитного (магнитно- мягкого) или паромагнитного мате-Структурное составляющиеТ магнитного превращения, ℃Вг, Тл%，а/m^■max"°* Fh/mФеррит Цементит768212©,гз71,6—79,6 43776283--12 566Структурное составляющиеТ магнитного превращения, ℃Вг, Тл%，а/m^■max"°* Fh/mФеррит Цементит768212©,гз71,6—79,6 43776283--12 566Характеристика структурных составляющих чугунаХарактеристика структурных составляющих чугуна

/

/

62Материалы с повышенными технологуескими свойствами

10. Электромагнитные свойства чугуна [6, 9* 14, 20]

Чугуа

(hjo»

Umax "1 °* Гн/м

Вг, Тл

"ь А/м

Белый一

45—70

226—289

0,65—0,75

398-875

Серый с пластинчатым гра- фито^ (ГОСТ 1412—85): счю—СЧ18

СЧ20—СЧЗО

СЧ35

45—85

65—105 80-—120

565—1256

440—754

314—565

0,4—0,5

0,4—0,55 .0,55—0,7

398—7% 398—796 796-1034

Высокопрочный

(ГОСТ 7293—85):

ВЧ 35—ВЧ 45

ВЧ 60—В4 80

ВЧ 100，

40—50

55—65

60—75

1256-2512 377—1256 377--754

0,35—0,50

0,55—0,70

0,55—0,75

119—278

318—796

796—875

КоВК1!Й

(ГОСТ ⑵ 5—79):

КЧ 35—6+КЧ 37—12

КЧ 45—5+ КЧ—飯一3

30—38

40—45

1874—2890

377—1005

0,55—0,70 0,60—0,75

127—278

318—796

Легированный никелевый: ЧН11Г7Ш

宀 ЧН15Д7Х2 кроммстый;

ЧХ16.

ЧХ22

ЧХ28

，ЧХ32 кремнистый: • ЧС5

ЧС15, ЧС17

алюминиевый: ЧЮ22Ш.

41030

марганцевый ЧГ8ДЗ

*1 Чугун с пластиича

100—110

140—170

62—73

72—83

87—99

80—94

100—200

60—70

130—140

150—240*1 130—160.

тым графитоь

1,28—1,38

1,29—3,77

1,26—1,27

1,26^-1,27

1,38-3,77

0,0145—0,0165

62Материалы с повышенными технологуескими свойствами

10. Электромагнитные свойства чугуна [6, 9* 14, 20]

Чугуа

(hjo»

Umax "1 °* Гн/м

Вг, Тл

"ь А/м

Белый一

45—70

226—289

0,65—0,75

398-875

Серый с пластинчатым гра- фито^ (ГОСТ 1412—85): счю—СЧ18

СЧ20—СЧЗО

СЧ35

45—85

65—105 80-—120

565—1256

440—754

314—565

0,4—0,5

0,4—0,55 .0,55—0,7

398—7% 398—796 796-1034

Высокопрочный

(ГОСТ 7293—85):

ВЧ 35—ВЧ 45

ВЧ 60—В4 80

ВЧ 100，

40—50

55—65

60—75

1256-2512 377—1256 377--754

0,35—0,50

0,55—0,70

0,55—0,75

119—278

318—796

796—875

КоВК1!Й

(ГОСТ ⑵ 5—79):

КЧ 35—6+КЧ 37—12

КЧ 45—5+ КЧ—飯一3

30—38

40—45

1874—2890

377—1005

0,55—0,70 0,60—0,75

127—278

318—796

Легированный никелевый: ЧН11Г7Ш

宀 ЧН15Д7Х2 кроммстый;

ЧХ16.

ЧХ22

ЧХ28

，ЧХ32 кремнистый: • ЧС5

ЧС15, ЧС17

алюминиевый: ЧЮ22Ш.

41030

марганцевый ЧГ8ДЗ

*1 Чугун с пластиича

100—110

140—170

62—73

72—83

87—99

80—94

100—200

60—70

130—140

150—240*1 130—160.

тым графитоь

1,28—1,38

1,29—3,77

1,26—1,27

1,26^-1,27

1,38-3,77

0,0145—0,0165

ЛНВКК

ЛНВКК

®°„ные чугуны также характеризуются 請;嚣Pi, чем обычные.

Магнитные свойства. В соответствии С тпебованиями, предьявляемыми и де・ таЛЯМ> чугун может применяться в ка- честБ0 ферромагнитного (магнитно- мягкого) или паромагнитного мате-

®°„ные чугуны также характеризуются 請;嚣Pi, чем обычные.

Магнитные свойства. В соответствии С тпебованиями, предьявляемыми и де・ таЛЯМ> чугун может применяться в ка- честБ0 ферромагнитного (магнитно- мягкого) или паромагнитного мате-

Структурное составляющие

Т магнитного превращения, ℃

Вг, Тл

%，а/m

^■max"°* Fh/m

Феррит Цементит

768

212

©,гз

71,6—79,6 4377

6283--12 566

Структурное составляющие

Т магнитного превращения, ℃

Вг, Тл

%，а/m

^■max"°* Fh/m

Феррит Цементит

768

212

©,гз

71,6—79,6 4377

6283--12 566

Характеристика структурных составляющих чугуна

Характеристика структурных составляющих чугуна

Электрическое сопротивление с по「 вышением температуры возрастает.

Средние значения удельного электрического сопротивления структурных составляющих (р^Х 10Г, Ом-м): 10 феррита; 20 перлита; 140 цементита; 30 графита параллельно базису, 4200 перпендикулярно базису. Таким образом, максимальным удельным электрическим сопротивлением обладает графит и цементит. Поэтому

сопротивление 而 чугуна увеличивается как при графитизации, особенно заметно для графита пластинчатой фор' мы, так и при увеличении в структуре цементита. Существенно влияет также дисперсность структуры металлической матрицы чугуна. Удельное электри* ческое сопротивление увеличивается с переходом структуры от феррит к перлиту, сорбиту, трооститу и мар тенситу (табл* 10). Высоким удельны^

ицрским сопротивлением харак・ зпект* аустенитная структура. ЧаХны, межкристаллическая по- “鸞黑 всякого рода включения повышают удельное электря- сопротивление. Поэтому от- :鸞н имеют тем меньшее pf, чем пивк цх плотность. Высоколегиро-

'Магнитные свойства в большей степени, чем какие-либо другие, зависят от структуры металла, что определяет разделение магнитных свойств на первичные и вторичные. К первичным относятся индукция, насыщение (4л/), проницаемость в сильных полях н температура магнитного превращения, ^ги свойства зависят от количества и состава ферромагнитных фаз и не зависят от их формы и распределения. К вторичным свойствам от носятся гистерезисные характеристики: инд)^к- иия, насыщение и проницаемость в слабых и средних, полях, коэрцитивная сила, остаточный магнетизм. Вторичные свойства мало зависят от состава фаз и определяются главным образом формой и распределением структурных составляющих.

Основными ферромагнитными составляющими чугуна являются феррит и цементит, характеризующиеся следу- ю?нмн данными [6] (табл. 11).

Цементит является более жесткой магнитной составляющей, поэтому в качестве магнитно-мягкого материала всегда применяется серый, а не белый :У「ун. Графитизация приводит к рез- ому понижению % и ннтеисивному

повышению р.тах, в особенности при распаде последних остатков карбидов. При этом влияние графита, как н других немагнитных фаз, зависит также от формы и величины включений* Наиболее благоприятной в этом отно* шении является глобулярная форма. Поэтому ковкий и высокопрочный чугун характеризуются большей индукцией и магнитной проницаемостью и меньшей коэрцитивной силой, чем серый чугун при той же матрице (см. табл. 10).

Таким же образом влияет укрупнение эвтектического и ферритного верна и уменьшение < количества перлита. Поэтому отпуск после закалки способствует улучшению маг нит ио-мягких свойств.

Немагнитные (парамагнитные) чу-' гуны применяются в тех случаях, когда требуется свести к минимуму потери мощности (крышки масляным выключателей, концевые коробки трансформаторов, нажимные кольпа на электрод)ашинах и т. д.) или когда необходимо минимальное искажение магнитного поля (стойки для магнитов и т. п.). В первом случае, наряду С низкой магнитной проницаемостью, требуется высокое электрическое сопротивление; этому требованию чугун удовлетворяет даже в большей степени, чем цветные сплавы. Во втором случае необходима особо низкая магнитная проницаемость. Поэтому в ряде случаев и не удается заменить цветные сплавы аустенитными чугунами для второй группы отливок [6]«

В зависимости от состава различают аустенитные немагнитные чугуны:

никелевые типа нирезист с тем или иным количеством хрома;

никельмарганцевые типа номаг с тем или иным содержанием меди и алюминия, превосходящие чугуны первой

КлассХарактеристика стойкости,металла.- Уменьшение массы металла гпри коррозиир/(м2* ч)мм/год1Вполне стойкие<0,1<0,122Достаточно стойкие0J—1,0 .0,12—1,23Относительно стойкие1,0-3,01,2—3,64Малостойкие3,0—10,03,6—12,05Нестойкие■ >10,0>12,0КлассХарактеристика стойкости,металла.- Уменьшение массы металла гпри коррозиир/(м2* ч)мм/год1Вполне стойкие<0,1<0,122Достаточно стойкие0J—1,0 .0,12—1,23Относительно стойкие1,0-3,01,2—3,64Малостойкие3,0—10,03,6—12,05Нестойкие■ >10,0>12,012・ Классы стойкости металлов12・ Классы стойкости металлов-I = (h・c-/J I HHmoddox Й8Л0М0 <&s «оволк«sffi«H35s BnHHEN QFIHhHJOIrBHE ййазиолк SS8SOM л&оломо ш^от едомолог koHhosduаНННВ15Н клк м*-I = (h・c-/J I HHmoddox Й8Л0М0 <&s «оволк«sffi«H35s BnHHEN QFIHhHJOIrBHE ййазиолк SS8SOM л&оломо ш^от едомолог koHhosduаНННВ15Н клк м*

Класс

Характеристика стойкости

,металла

.- Уменьшение массы металла гпри коррозии

р/(м2* ч)

мм/год

1

Вполне стойкие

<0,1

<0,12

2

Достаточно стойкие

0J—1,0 .

0,12—1,2

3

Относительно стойкие

1,0-3,0

1,2—3,6

4

Малостойкие

3,0—10,0

3,6—12,0

5

Нестойкие

■ >10,0

>12,0

Класс

Характеристика стойкости

,металла

.- Уменьшение массы металла гпри коррозии

р/(м2* ч)

мм/год

1

Вполне стойкие

<0,1

<0,12

2

Достаточно стойкие

0J—1,0 .

0,12—1,2

3

Относительно стойкие

1,0-3,0

1,2—3,6

4

Малостойкие

3,0—10,0

3,6—12,0

5

Нестойкие

■ >10,0

>12,0

12・ Классы стойкости металлов

12・ Классы стойкости металлов

-I = (h・c-/J I HHmoddox Й8Л0М0 <&s «оволк«sffi«H35s BnHHEN QFIHhHJOIrBHE ййазиолк SS8SOM л&оломо ш^от едомолог koHhosduаНННВ15Н клк м*

-I = (h・c-/J I HHmoddox Й8Л0М0 <&s «оволк«sffi«H35s BnHHEN QFIHhHJOIrBHE ййазиолк SS8SOM л&оломо ш^от едомолог koHhosduаНННВ15Н клк м*

группы по немагнитности, но уступающие им по жаропрочности, жаростойкости и сопротивлению коррозии;

марганцевые с тем или иным содержанием меди и алюминия, являющиеся наиболее дешевыми, но обладающие более низкими прочностными и физическими свойствами.

Представляют интерес также ферритные высоколегированные алюмт ниевые чугуны, характеризующиеся особенно низкой магнитной проницаемостью (см. табл. 10).

Коррозионная стойкость чугуна. Коррозионное разрушение чугуна вызывается электрохимическими, реМе, чисто химическими процессами. Коррозия может быть равномерной, местной, межкристаллитной избирательной.

В общем случае коррозия оценн- вается обычно как скорость уменьшения массы материала и выражается в г/(м2> ч) или в мм/год. В зависимости от этих потерь различают классы стойкости при коррозии в сильно- и среднеагрессивных средах (табл. 12).

Сопротивление коррозии зависит как от особенностей металла, так и от внешних факторов — состава и температуры среды, доступа кислорода, движения раствора или газа от но* сительно металла. В частности, по вышеиие температурь! и скорости движения среды увеличивает скорость коррозии.

К факторам, связанным с особенностями металла, относятся структура, кимический состав, шлаковые и газовые включения, напряжения н состояние поверхности.

По, сопротивлению коррозии серые чугуны с пластинчатым и шаровидным графитом в различных средах могут бьпь отнесены к различным классам стойкости (табл. 13). В сравнительно чистом и сухом воздухе эти чугуны весьма стойки благодаря образованию пассивирующей пленки (скорость коррозии 〜0,025 мм/год). Коррозия н& чинает возрастать при загрязнении атмосферы, главным образом сернистыми газами. При этом состав и тип чугуна, в частности форма графита и карактер матрицы, оказывают сравнительно небольшое влияние. Единственным элементом, полезным в этих уело* виях, является медь.

Роль состава и структуры чугуна также не очень велика при коррозии в природных, промышленных, лечебных и морских водах, хотя чугун марок ВЧ, особенно перлитный, обладает более высокой коррозионной стойкостью в морской воде, че?л чугун марок СЧ. Главное влияние в этй^ условиях, как и при атмосферной коррозии, оказывают состав среды и плотность отливок. Растворы солей,『出 драты которых придают воде кислот* ный характер, значительно ускоряв коррозию, а соли, дающие при гидр0' лизе щелочные растворы, замедяяЮ^ коррозионный процесс.

Г-Чу百со1g я1 § III 1 §1у1 о 1 11 21 о1 1 11 U Г8ОО^缪寸Z 8寸.OOz ОО ОО1.I1q° = °111ООООF d35韋方1 оО|O 111оо о葬з I L!亍纟1о §м о ^°6 2^ и а匚^《н "1 О^ fe ОТ1§.ООООоя ^总生ойй g ^ * ^家СЧш ш оОООО舒諸1 W 空三1 11ОООО3 Б. Н, Арзамас* в !||| 鼻 Ь § U dс о di 38 a击2 x黑好2В И Др,Г-Чу百со1g я1 § III 1 §1у1 о 1 11 21 о1 1 11 U Г8ОО^缪寸Z 8寸.OOz ОО ОО1.I1q° = °111ООООF d35韋方1 оО|O 111оо о葬з I L!亍纟1о §м о ^°6 2^ и а匚^《н "1 О^ fe ОТ1§.ООООоя ^总生ойй g ^ * ^家СЧш ш оОООО舒諸1 W 空三1 11ОООО3 Б. Н, Арзамас* в !||| 鼻 Ь § U dс о di 38 a击2 x黑好2В И Др,В условиях подземной корроз"： существенное влияние оказывают тах^ факторы, как состав и электрически сопротивление почвы, характер к/ такта, наличие блуждающих токов и 理 В частности, с увеличением злектр啸 ского сопротивления почвы с 100—胃 до 20 000 Ом* см скорость корр°зИ

Г-Ч

у

百

со

1

g я

1 § III 1 §1

у

1 о 1 11 2

1 о1 1 11 U Г

8ОО

^缪

寸Z 8寸

.OOz ОО ОО1.I

1q° = °111

ОООО

F d35

韋方

1 оО|O 111

оо о

葬

з I L!亍纟1

о §м о ^°

6 2^ и а

匚^《н "

1 О^ fe ОТ1§.

ООООо

я ^总生ой

й g ^ * ^家

СЧш ш о

ОООО

舒諸

1 W 空三1 11

ОООО

3 Б. Н, Арзамас

* в !||| 鼻 Ь § U dс о di 3

8 a击2 x黑好

2В И Др,

Г-Ч

у

百

со

1

g я

1 § III 1 §1

у

1 о 1 11 2

1 о1 1 11 U Г

8ОО

^缪

寸Z 8寸

.OOz ОО ОО1.I

1q° = °111

ОООО

F d35

韋方

1 оО|O 111

оо о

葬

з I L!亍纟1

о §м о ^°

6 2^ и а

匚^《н "

1 О^ fe ОТ1§.

ООООо

я ^总生ой

й g ^ * ^家

СЧш ш о

ОООО

舒諸

1 W 空三1 11

ОООО

3 Б. Н, Арзамас

* в !||| 鼻 Ь § U dс о di 3

8 a击2 x黑好

2В И Др,

уменьшается в 3 раза [6]. Несколько большее сопрогивление коррозии в почве оказывают чугуны марок КЧ и ВЧ, особенно в агрессивной среде.

В общем случае для этих чугунов коррозионная стойкость повышается по мере измельчения графита и уменьшения его количества, при однофазной структуре матрицы, а также при уменьшении содержания Si, S, Р. Повышают сопротивление коррозии модифицирование, а также легирование Си (до 1,4 %), № (д。3,0 %), Сг (до 1,0 %). Для работы в щелочной среде рекомендуются чугуны, содержащие 0,8— 1,0 % Ni и 0,6—0,8 % Сг или 0,35— 0,5 % Ni и 0,4—0,6 % Сг.

Однако при воздействии на металл сильных реагентов, кислот н щелочей следует применять высоколе! прован- ные чугуны. В этих случаях основное значение приобретает химический состав чугуна. Роль структуры, особенно формы выделения графита, значительно меньше. При прочих равных условиях наилучшими являются аустенитная или ферритная структура. Компактный или пластинчатый графит мало различаются по своему влиянию, если последний разобщен, сравнительно невелик и равномерно распределен.

Повышение сопротивления чугуна коррозии в агрессивных средах достигается легированием элементами, которые обладают высоким потенциа- лом (Си, Ni, Мо) и являются более устойчивыми, либо способны образовать защитные пассивирующие пленки (Сг, Si, Al) в гой или иной средеf либо обладают обоим и этими свойс1вами [6].

Химическая стойкость чугуна в кн・ слотах резко увеличивается при содержании кремния 〜1,5 %. Сплавы ЧС15, ЧС17 стойки в азотной, фосфорной, уксусной и, что особенно важно, в серной кислоте при любых концентрациях н температуре и в смеси HNO3 и H2SO4, Ферросилиды стойки также в растворах солей, но легко корродируют под воздейс1вием соляной кислоты, крепких щелочей и фтористых соединений. Для повышения стойкости в кислоте НС1 сплавы легируют до 4,0 % Мо (ЧС15М4, ЧС17МЗ). Эти сплавы известны под названием антихлор. Антихлор устой

чив в соляной кислоте любой концец. трации при всех температурах, в азоь иой кислоте любой концентрации,； лимонной, пикриновой, серной и фос^ форной кислотах, перекиси водорода четыреххлористом углероде, железнол； купоросе. Недостатком этих сплавов является большая хрупкость, плохая обрабатываемость и низкие механнч& ские свойства. Поэтому применяют ферросил иды только в условиях, когда необходима низкая скорость корро. зил, не выше 0,25 мм/год.

В условиях воздействия щелочей используют обычно чугуны, легированные никелем (хромом). Наилучшие результаты достигаются при и с поль- зова丑ни высоколегированных чугунов типа неризист (например, ЧН15Д7Х2). Эти иугунн стойки также в холодных разбавленных растворах серной кислоты. В соляноп кислоте чугун этого типа менее стоек, а в азотной — нестоек (см. табл. 13).

При большом содержаний хрома (12—35 %) чугун оказывается химически стойким во многих средах, кислотах, щелочах, солях и особенно в азогной кислоте благодаря образованию оксидной пассивирующей пленки. В соляной кислоте оксидная пленка на этих сплавах разрушается вследствие воздействия хлоридов.

Жаростойкость характеризует работоспособность чугуна при повышенных н высоких гемпературах в уело виях действия малых нагрузок, 2<огда главной причиной разрушения отливок является образование окалины или трещин. Наблюдается также необратимое изменение размеров отливок, которое принято называть постом, >К простой кость оценивается по окали- ностойкости ——увеличению массы отливки в г/(м2- ч) и ростоустойчивссти — уменьшению плотности чугуна или увеличению длины образца за 150 ч выдержки при соответствующей температуре. Для жаростойких чугунов при соответствующей температуре У恥' /и/чеиие лтассы образца не должно превосходить 0,5 г/м2, а длины 0,2 %* Рост чугуна возрастает с повышением температуры и продолжителъностп вы* держки, увеличением числа циклов колебаний температуры (особенно ПР" переходе через критический интервал)»

ЛРТИ изменения температуры и ^пеХности среды (рис. 1,а). Прн- Т；* вызывающими рост чугуна, ^^ются также графитизация н другие фазовые превращения, протека- г , е с увеличением объема фаз, 爲Гленне основного металла и легн・ 驚院нх элементов, растворение гра- Ц^а и порообразование, релаксация напряжений.

В наиболее неблагоприятных уело виях например при циклическом^изме- нении температуры в агрессивной среде необратимое увеличение объема может достигать 20, а иногда 50— 100%. Характерными признаками роста являются резкое понижение механических свойств и образование сетки разгара на поверхности отливок.

Измельчение и уменьшение количества графита и размера эвтектического зерна, замена перлита ферритом в структуре повышают окалиностойкость и ростоустойчивость чугунов марок СЧ. Этому способствуют уменьшение содержания С и Si, замена обычного чугуна модифицированным, низкое легирование Сг, № и другими элемеи-

тами.тами.Более высокой окалиностой-

тами.

тами.

костью н ростоустойчивостью обладает высокопрочный чугун (рис. 1,6). Ковкий чугун с типичным для него выделением углерода отжига занимает при одной и той же матрице промежуточное 將I。* 趾^ между чугунами марок На воздухе чугун марки СЧ сохра- няет повышенную стойкость при температурах до 450—500 ℃, а в атмо- сфере печных газов лишь до 350 ℃, ® ^™сФеРе водяного пара ие выше ^^ С Явление роста в высокопроч- 尚冨嚣?Уне с шаровидным графитом 1очш1) практически не наблюдается ПРД температурах до 400—500 ℃.

ирн более высоких температурах пс?Уе1 нрнменять специальные леги- ? аннме чугуны. Наиболее часто для повышения жаростойкости используют легнрование Si, Al и Сг.

и п：%"“® SJ и А】 на окалииостойкость зн，о 箍黑$产昔 qy，a не одно- бавках°РН небольших до-

чугун ^ элементов в обычный сматпирЯр^астинчатЬ1М графитом рас- С S^ сво^ва у也ma黑а.

значительное количество Si

У〃勿〃 tiuK/iod нагревовУ〃勿〃 tiuK/iod нагревовРис. 1. Изменение объема (а) [8] и рост [7] чугуна (Ь) в зависимости от числа циклов нагрева до 900 ℃:Рис. 1. Изменение объема (а) [8] и рост [7] чугуна (Ь) в зависимости от числа циклов нагрева до 900 ℃:а — серый чугун с пластинчатым графитом; нагрев; i — в водороде; 2 — в вакууме; 3 — в атмосфере печных газов;

У〃勿〃 tiuK/iod нагревов

У〃勿〃 tiuK/iod нагревов

Рис. 1. Изменение объема (а) [8] и рост [7] чугуна (Ь) в зависимости от числа циклов нагрева до 900 ℃:

Рис. 1. Изменение объема (а) [8] и рост [7] чугуна (Ь) в зависимости от числа циклов нагрева до 900 ℃:

4 — в СО2: 6 — чугуны с ферритной основой: / — марки СЧ состава 3,27—» 3,43 % С; 2,19-2,23 % Si； 0,47 — 0,68 % Мп, 0,13-0,20 % Р, до 0,15 % S;

2 — марки ВЧ того же состава, кроме того, до 0,Qi % Si 0,05—0,077 % Mg; 1,5^1,95 % Ni

в белых чугунах резко понижает их жаростойкость. Однако прн достаточно высоком содержании Si и А1 стойкость чугуна против окисления и роста резко повышается.

Благоприятные результаты действия высоких концентраций Si на окалииостой кость и ростоустойчивость связаны с получением стабильной структуры графит 4- кремнеферрнт. По мере увеличения содержания Si критические точки располагаются при более высокой температуре. Так, при 6 % Si точка Ас】 располагается около 950 ℃, а при 7 % Si — около 1000 СС. Кремний, входя в твердый раствор, повышает температуру образования непрочной вюститной фазы (Fe3O4), т. е. увеличивает стойкость металлической основы против окисления.

Влияние А1 на жаростойкость чугуна проявляется прежде всего путем образования им защитных оксидных пленок [1 ]. Алюминий повышает температуру возникиовеиия вюститной фазы и способствует образованию оксидных пленок с шпииельиым типом решетки (FeO-А12О3).

На уменьшение роста и окисления отливок хром влияет уже при небольших количествах (0,5—1,5 %; рис. 2, а). Ввод хрома в таких количествах тор-

^нс* 2' Влияние содержания легирующих элементов на окисление (увеличение массы) (С н линейный рост (tf) чугуна при 】223 —1273 К【26]:сь,(“>^нс* 2' Влияние содержания легирующих элементов на окисление (увеличение массы) (С н линейный рост (tf) чугуна при 】223 —1273 К【26]:сь,(“>увеличение содержания Si в обычном и высокопрочном чугуне соответственно' увеличение содержания А1; 3 «- увеличение содержания Ст'увеличение содержания Si в обычном и высокопрочном чугуне соответственно' увеличение содержания А1; 3 «- увеличение содержания Ст'ЧугунХарактеристика условийЧугунХарактеристика условийХромистые чугуныКремнистые чугуныЧХ1В воздушной среде до 500 ℃То же, до 600 ℃ЧС5В топочных н генераторныхЧХ2газах, в воздушной среде до 700 ℃■ЧХЗ» до 650℃ЧС5ШТо же, до 800 ℃UX16》до 900 ℃ЧС13В кислотах, кроме плавико-ЧХ28В расплавах солей до 900 ℃, в газовых средахЧС15вой и соляной^ до 200 ℃ То жедо 1100—1150 ℃ЧС174X32 .То жеЧХ28ПВ цинковых расплавахАлюминиевые чугуныдо 550 ℃ЧЮХШВ атмосфере воздуха и печ-Никеле вые чугуныЧЮ7Х2ных газов до 650 ℃ЧНМШТо же, до 750 ℃Термостойкость до 500 ℃ЧЮ6С5》'до 800 ℃ЧН19ХЗШЧН11Г7ШЖаростойкость до 600 ℃ То жеЧЮ22ШВ воздушной среде до 1000— 1100 °C, повышенная в газо-ЧЮЗОвой среде, содержащей S, пары водыВ воздушной среде до 1100℃ЧугунХарактеристика условийЧугунХарактеристика условийХромистые чугуныКремнистые чугуныЧХ1В воздушной среде до 500 ℃То же, до 600 ℃ЧС5В топочных н генераторныхЧХ2газах, в воздушной среде до 700 ℃■ЧХЗ» до 650℃ЧС5ШТо же, до 800 ℃UX16》до 900 ℃ЧС13В кислотах, кроме плавико-ЧХ28В расплавах солей до 900 ℃, в газовых средахЧС15вой и соляной^ до 200 ℃ То жедо 1100—1150 ℃ЧС174X32 .То жеЧХ28ПВ цинковых расплавахАлюминиевые чугуныдо 550 ℃ЧЮХШВ атмосфере воздуха и печ-Никеле вые чугуныЧЮ7Х2ных газов до 650 ℃ЧНМШТо же, до 750 ℃Термостойкость до 500 ℃ЧЮ6С5》'до 800 ℃ЧН19ХЗШЧН11Г7ШЖаростойкость до 600 ℃ То жеЧЮ22ШВ воздушной среде до 1000— 1100 °C, повышенная в газо-ЧЮЗОвой среде, содержащей S, пары водыВ воздушной среде до 1100℃14. Жаростойкость некоторых легированных чугунов (ГОСТ 7769—82) [20]14. Жаростойкость некоторых легированных чугунов (ГОСТ 7769—82) [20]Приме чан и е. X — хром; Н 一 никель; 51 — молибдеи; Г — марганец; ^ —^ремний; JO — алюминий; П — фосфор; Ш—чугун с шаровидным гра-Приме чан и е. X — хром; Н 一 никель; 51 — молибдеи; Г — марганец; ^ —^ремний; JO — алюминий; П — фосфор; Ш—чугун с шаровидным гра-

^нс* 2' Влияние содержания легирующих элементов на окисление (увеличение массы) (С н линейный рост (tf) чугуна при 】223 —1273 К【26]:сь,(“>

^нс* 2' Влияние содержания легирующих элементов на окисление (увеличение массы) (С н линейный рост (tf) чугуна при 】223 —1273 К【26]:сь,(“>

увеличение содержания Si в обычном и высокопрочном чугуне соответственно' увеличение содержания А1; 3 «- увеличение содержания Ст'

увеличение содержания Si в обычном и высокопрочном чугуне соответственно' увеличение содержания А1; 3 «- увеличение содержания Ст'

Чугун

Характеристика условий

Чугун

Характеристика условий

Хромистые чугуны

Кремнистые чугуны

ЧХ1

В воздушной среде до 500 ℃

То же, до 600 ℃

ЧС5

В топочных н генераторных

ЧХ2

газах, в воздушной среде до 700 ℃■

ЧХЗ

» до 650℃

ЧС5Ш

То же, до 800 ℃

UX16

》до 900 ℃

ЧС13

В кислотах, кроме плавико-

ЧХ28

В расплавах солей до 900 ℃, в газовых средах

ЧС15

вой и соляной^ до 200 ℃ То же

до 1100—1150 ℃

ЧС17

4X32 .

То же

ЧХ28П

В цинковых расплавах

Алюминиевые чугуны

до 550 ℃

ЧЮХШ

В атмосфере воздуха и печ-

Никеле вые чугуны

ЧЮ7Х2

ных газов до 650 ℃

ЧНМШ

То же, до 750 ℃

Термостойкость до 500 ℃

ЧЮ6С5

》'до 800 ℃

ЧН19ХЗШ

ЧН11Г7Ш

Жаростойкость до 600 ℃ То же

ЧЮ22Ш

В воздушной среде до 1000— 1100 °C, повышенная в газо-

ЧЮЗО

вой среде, содержащей S, пары воды

В воздушной среде до 1100℃

Чугун

Характеристика условий

Чугун

Характеристика условий

Хромистые чугуны

Кремнистые чугуны

ЧХ1

В воздушной среде до 500 ℃

То же, до 600 ℃

ЧС5

В топочных н генераторных

ЧХ2

газах, в воздушной среде до 700 ℃■

ЧХЗ

» до 650℃

ЧС5Ш

То же, до 800 ℃

UX16

》до 900 ℃

ЧС13

В кислотах, кроме плавико-

ЧХ28

В расплавах солей до 900 ℃, в газовых средах

ЧС15

вой и соляной^ до 200 ℃ То же

до 1100—1150 ℃

ЧС17

4X32 .

То же

ЧХ28П

В цинковых расплавах

Алюминиевые чугуны

до 550 ℃

ЧЮХШ

В атмосфере воздуха и печ-

Никеле вые чугуны

ЧЮ7Х2

ных газов до 650 ℃

ЧНМШ

То же, до 750 ℃

Термостойкость до 500 ℃

ЧЮ6С5

》'до 800 ℃

ЧН19ХЗШ

ЧН11Г7Ш

Жаростойкость до 600 ℃ То же

ЧЮ22Ш

В воздушной среде до 1000— 1100 °C, повышенная в газо-

ЧЮЗО

вой среде, содержащей S, пары воды

В воздушной среде до 1100℃

14. Жаростойкость некоторых легированных чугунов (ГОСТ 7769—82) [20]

14. Жаростойкость некоторых легированных чугунов (ГОСТ 7769—82) [20]

Приме чан и е. X — хром; Н 一 никель; 51 — молибдеи; Г — марганец; ^ —^ремний; JO — алюминий; П — фосфор; Ш—чугун с шаровидным гра-

Приме чан и е. X — хром; Н 一 никель; 51 — молибдеи; Г — марганец; ^ —^ремний; JO — алюминий; П — фосфор; Ш—чугун с шаровидным гра-

т графитизацию эвтектоидного це- М?：； @ измельчает включения гра- ?% н' повышает сопротивляемость окислению металлической основы «ппрпствие повышения температуры об- „ания вюститной фазы. Максимального уровня эти свойства дости- 型т при Сг> 15 %. Большинство жаропрочных хромистых чугунов (>¥о % Сг) относятся к типу белых чугунов. .

Никель повышает жаростойкость да- же ппп относительно небольших до- бавках (до 1,5—2,0). Однако это влияние ощутимо лишь в области относительно низких температур. Жаростойкость непрерывно повышается с ростом концентрации в них Ni. Жаростойкими при 1220 К являются чугуны, содержащие не менее 25 % Ni. При таких концентрациях никеля чугуны имеют однофазную ^аустенитную структуру металлической основы.

Наиболее эффективно для повышения жаростойкости и сохранения других свойств комплексное легирование, вапрнмер, Сг и Ni, Сг и Си, Si и А1 и др.

В табл. 14 приведены марки и области применения некоторых жаростойких легированных чугунов.

МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧУГУНА

Чугун является своеобразным композитным материалом, механические н эксплуатационные свойства которого Зависят от характеристик металличе^ ской основы (прочность, пластичность, твердость и др.), а также формы, размеров, количества и распределения графитовых включений. При этом решающее значение в ряде случаев Нмеет либо графит, либо металлнче- Ская основа. Например, модуль упру- г℃ти чугуна в решающей степени Зависит от формы и величины графн- товнх включений, а твердость в основ- *°м определяется свойствами металлической основы. Такие свойства, как временное сопротивление разрыву, Ударная вязкость, длительная прочность, зависят как от свойств металлн- ческрй основы, так и от формы или

размеров и количества графитовых включений. Свойства структурных составляющих металлической основы чугуна приведены в табл. 15.

Получение той или иной структуры чугуна в отливках зависит от многих факторов: химического состава чугуна, вида шихтовых материалов, технологии плавкп и внепечной обработки металла, скорости кристаллизации и охлаждения расплава в форме, а следовательно, толщины стенкн отливкн, теплофиз и ч ес к и х свойств материала ■формы и др. Структуру металлической основы чугуна можно изменять также термической обработкой отливок, общие закономерности влияния которой аналогичны возникающим при термической обработке углеродистой стали, а особенности связаны с сопутствующими изменениями металлической основы процессами графитизации.

Среди элементов химического состава С и Si определяют формнрова- HPie структуры чугуна, а при заданной технологий литья приведенный размер стен кн отливки 氏亚 характеризует скорость ее охлаждения (友 11P ——отношение площади сечен и я стенки к периметру). Тогда различная структура чугуна в отливках прн литье в песчаную форму получается при [6, 20]

С (Si + 1g К# = К,

где К & 4,5 — для перлитно-цементной структуры; К= 4,5+6,0 для перлитно-графитной структуры; К = 10+ 14 для перлитно-ферритно-графитной структуры; К》14 для ферритнографитной структуры.

Наряду с Si большое значение каи графитизирующий элемент имеет А1, который иногда частично или полностью заменяет Si. Это улучшает свойства чугуна, особенно пластичность. Наиболее благоприятное сочетание характеристик прочности, вязкости и пластичности достигается н алюминиевых чугунах прн содержании в них Si & 1,0 %.

По влиянию небольших добавок других элементов на структуру чугуна и, следовательно, свойства добавки можно разбить на три группы.

Первая группа элементов (Ni, Со, Си) аналогично Si оказывает графитизирующее влияние, способствует раз-

Структурные составляющие чугу<га%, МПа6, %HB JOT, МПаФеррит250—40030—50110—140Перлит800—100015—20.200—260Сорбит1200—140010—15240—300Троостит280—320Бейннт!300—350Мартенсит1400—1800350—550Аустенит400—8004g60140—160Цементит30—юi750—800Фосфидная эвтектика—300—400Графит17一宽130—180Структурные составляющие чугу<га%, МПа6, %HB JOT, МПаФеррит250—40030—50110—140Перлит800—100015—20.200—260Сорбит1200—140010—15240—300Троостит280—320Бейннт!300—350Мартенсит1400—1800350—550Аустенит400—8004g60140—160Цементит30—юi750—800Фосфидная эвтектика—300—400Графит17一宽130—18015. €ве&ет»а основных структ^ных составляющих чугуна [2,後8,况]15. €ве&ет»а основных структ^ных составляющих чугуна [2,後8,况]Примечание. При легировании фаз металлической основы свойства их повышаются. Например феррит, легированный 2 % Si, имеет。口 = 600 МПа.Примечание. При легировании фаз металлической основы свойства их повышаются. Например феррит, легированный 2 % Si, имеет。口 = 600 МПа.Мас. доля элементов, %Чугун%, МПаТвердость нв.1о-\ МПаSiSне болеесчю98143—2293,5-3,72,2—2,60,5—0,80,30,15СЧ15147163—2293,5—3,72,0-2,40,5—0,80,20,15СЧ18176170—2413,4—3,61,9—2,30,5—0,70,20,15СЧ20196170—2413,3—3,51,4—2,20,7—1,00,20,15СЧ21206170—2413,3—3,51,4-2,20,7—1,00,20,15СЧ24235170—2413,2—3,41,4—2,20,7—1,00,20,15СЧ25245180—2503,2—3,41,4-2,20,7—i,00,20,15счзо294181—2553,0—3,21,0—1,30,7—1,00,20,12СЧ35343197—2692,9—3,01,0—1,10,7—1」0,20,12Мас. доля элементов, %Чугун%, МПаТвердость нв.1о-\ МПаSiSне болеесчю98143—2293,5-3,72,2—2,60,5—0,80,30,15СЧ15147163—2293,5—3,72,0-2,40,5—0,80,20,15СЧ18176170—2413,4—3,61,9—2,30,5—0,70,20,15СЧ20196170—2413,3—3,51,4—2,20,7—1,00,20,15СЧ21206170—2413,3—3,51,4-2,20,7—1,00,20,15СЧ24235170—2413,2—3,41,4—2,20,7—1,00,20,15СЧ25245180—2503,2—3,41,4-2,20,7—i,00,20,15счзо294181—2553,0—3,21,0—1,30,7—1,00,20,12СЧ35343197—2692,9—3,01,0—1,10,7—1」0,20,1216. Механические свойства ^ рекомендуемый состав серого чугуна (ГОСТ 1412—85)16. Механические свойства ^ рекомендуемый состав серого чугуна (ГОСТ 1412—85)rj Примечание. Чугуны марок СЧ25 и выше обычно модифицируют FeSi. 4』"ннх еодержание Si в таблице дано после введения модификатора.rj Примечание. Чугуны марок СЧ25 и выше обычно модифицируют FeSi. 4』"ннх еодержание Si в таблице дано после введения модификатора.

Структурные составляющие чугу<га

%, МПа

6, %

HB JOT, МПа

Феррит

250—400

30—50

110—140

Перлит

800—1000

15—20

.200—260

Сорбит

1200—1400

10—15

240—300

Троостит

280—320

Бейннт

!300—350

Мартенсит

1400—1800

350—550

Аустенит

400—800

4g60

140—160

Цементит

30—ю

i750—800

Фосфидная эвтектика

—

300—400

Графит

17一宽

130—180

Структурные составляющие чугу<га

%, МПа

6, %

HB JOT, МПа

Феррит

250—400

30—50

110—140

Перлит

800—1000

15—20

.200—260

Сорбит

1200—1400

10—15

240—300

Троостит

280—320

Бейннт

!300—350

Мартенсит

1400—1800

350—550

Аустенит

400—800

4g60

140—160

Цементит

30—ю

i750—800

Фосфидная эвтектика

—

300—400

Графит

17一宽

130—180

15. €ве&ет»а основных структ^ных составляющих чугуна [2,後8,况]

15. €ве&ет»а основных структ^ных составляющих чугуна [2,後8,况]

Примечание. При легировании фаз металлической основы свойства их повышаются. Например феррит, легированный 2 % Si, имеет。口 = 600 МПа.

Примечание. При легировании фаз металлической основы свойства их повышаются. Например феррит, легированный 2 % Si, имеет。口 = 600 МПа.

Мас. доля элементов, %

Чугун

%, МПа

Твердость нв.1о-\ МПа

Si

S

не более

счю

98

143—229

3,5-3,7

2,2—2,6

0,5—0,8

0,3

0,15

СЧ15

147

163—229

3,5—3,7

2,0-2,4

0,5—0,8

0,2

0,15

СЧ18

176

170—241

3,4—3,6

1,9—2,3

0,5—0,7

0,2

0,15

СЧ20

196

170—241

3,3—3,5

1,4—2,2

0,7—1,0

0,2

0,15

СЧ21

206

170—241

3,3—3,5

1,4-2,2

0,7—1,0

0,2

0,15

СЧ24

235

170—241

3,2—3,4

1,4—2,2

0,7—1,0

0,2

0,15

СЧ25

245

180—250

3,2—3,4

1,4-2,2

0,7—i,0

0,2

0,15

счзо

294

181—255

3,0—3,2

1,0—1,3

0,7—1,0

0,2

0,12

СЧ35

343

197—269

2,9—3,0

1,0—1,1

0,7—1」

0,2

0,12

Мас. доля элементов, %

Чугун

%, МПа

Твердость нв.1о-\ МПа

Si

S

не более

счю

98

143—229

3,5-3,7

2,2—2,6

0,5—0,8

0,3

0,15

СЧ15

147

163—229

3,5—3,7

2,0-2,4

0,5—0,8

0,2

0,15

СЧ18

176

170—241

3,4—3,6

1,9—2,3

0,5—0,7

0,2

0,15

СЧ20

196

170—241

3,3—3,5

1,4—2,2

0,7—1,0

0,2

0,15

СЧ21

206

170—241

3,3—3,5

1,4-2,2

0,7—1,0

0,2

0,15

СЧ24

235

170—241

3,2—3,4

1,4—2,2

0,7—1,0

0,2

0,15

СЧ25

245

180—250

3,2—3,4

1,4-2,2

0,7—i,0

0,2

0,15

счзо

294

181—255

3,0—3,2

1,0—1,3

0,7—1,0

0,2

0,12

СЧ35

343

197—269

2,9—3,0

1,0—1,1

0,7—1」

0,2

0,12

16. Механические свойства ^ рекомендуемый состав серого чугуна (ГОСТ 1412—85)

16. Механические свойства ^ рекомендуемый состав серого чугуна (ГОСТ 1412—85)

rj Примечание. Чугуны марок СЧ25 и выше обычно модифицируют FeSi. 4』"ннх еодержание Si в таблице дано после введения модификатора.

rj Примечание. Чугуны марок СЧ25 и выше обычно модифицируют FeSi. 4』"ннх еодержание Si в таблице дано после введения модификатора.

мельчению наделений графита. Одновременно эти элементы стимулируют получение более дисперсных перлитных игольчатых и мартенситных структур даже при сравнительно медленном охлаждении.

Вторая группа элементов (Сг, Мо, W, V н др.) в противоположность первой препятствует графитизации с интенсивностью, пропсрцлональной концентрации. При содержании^ превышающем предел растворимости； их в цементите илн феррите, они образуют специальные карбиды.

К третьей группе элементов можно отнести Ti, Zr, Се, Са, Mg, В и др. Эти элементы характеризуются высокой химической активностью, почти целиком расходуются на образование тугоплавких карбидов, сульфидов, ок~ сидов, нитридов, которые могут служить зародышами в процессе последующей кристаллизации н повышать дисперсность металлической основы. Более того, элементы этой группы Alg, Са, Се и др. редкоземельные металлы (РЗМ) входят в состав лигатур для модифицпрования чугуна с целью получения графита вермикулярной илн шаровидной формы.

Влияние графитовых включений на различные эксплуатационные свойства чугуна также многообразно и не одно значно.

При нагружеа-ии чугуна графитовые включения, являясь «надрезами», енгь жают его прочность и пластичность. Это происходит, во-первых, вследствие некоторого уменьшения живого сечения металлической основы из-за полостей, занятых графитом, имеющим небольшую прочность на разрыв, и, во-вторых, что наиболее важно, из-за высокой концентрации напряжений, возникающей в местах графитовых включений, особенно при пластинча' той форме графита. Чем длиннее пластинки графита, тем больше коэффициент концентрации напряжений. Все это приводит к резкой локализации пластических деформаций в металлической основе, исчерпанию нла^ стичности материала в этих местах, развитию трещин и в итоге — к ква- зихрупкому разрушению материала при средних напряжениях и показателях пластичности, более низких, чем прочность и пластичность металлической основы чугуна.

Кроме того, из-за разного коэффп* циента термического расширения графита и металлической основы (см. табл. 8) при охлаждении отливок в чугуне возникают структурные напряжения II рода, которые, постепенно возрастая, достигают предела упругости материала в местах концеытра- щш напряжений (при пластинчатой

Аоиме графита). Поэтому д,叫 лнн・ 叩北аа внешняя нагрузка любой ве- 嚟ннн вызывает необратимые пласта 工кне деформации в материале, и :vrvH с пластинчатым графитом в ли- тпм состоянии, по существу, не имеет предела упругости [5]. Однако он 黑*ет приобрести это свойство в результате «тренировки» различными на・ гоузками, приводящими к упрочнению к^таллической основы в местах концентрации напряжений. Этой же цели могут служить различные варианты термомеханической или термоциклической обработки [21, 22], что особенно важно для высокоточных деталей прецизионных станков и других подобных машин.

Упрочнение металлической основы в местах концентрации напряжений происходит при естественном старении отливок из чугуна с пластинчатым графитом (вылеживании) даже при отсутствии напряжений I рода, из-за протекания релаксационных процессов высоких напряжений II рода. В ре- зуаьта『е возрастает соп ротивл я емость образованию пластических деформаций при нагружении небольшими нагрузками. Указанный процесс интенсифицируется при вылеживании отливок на воздухе, когда добавляется термо- циклическое воздействие изменений погодных условий.

Модуль упругости чугуна Е из-за графитовых включений ниже, чем у его металлической основы, так как образуются дополнительные обратимые деформации полостей, занятых графитом, особенно заметные при больших нагрузках. Поэтому значение Е уменьшается с увеличением нагрузки.

Все отмеченные явления становятся менее заметнымР! при увеличении дис* перенести пластинчатого графита до 100—200 мкм и особенно при его компактных формах (вермикулярный, шаровидный графит). Поэтому ковкий и высокопрочный чугуны при одинаковой структуре металлической основы имеют более высокую прочность, модуль упругости, пластичность; у них появляется предел упругости.

Наличие графитовых включений делает чугун, особенно с пластинчатым графитом, практически не чувствительным к надрезам, что позволяет конкурировать ему с более прочной сталью по сопротивлению усталости и пределу выносливости. Включения графита обеспечивают высокую износостойкость чугуна в условиях трения скольжения со смазкой и т. д.

Серый чугун с пластинчатым графитом. В табл. 16 приведены механические свойства и рекомендуемый химический состав серого чугуна по ГОСТ 1412—85, а в табл. 17 — иекото-

W

о

^ W

w

E

W

о

О

Ё

W

<o

к

【07〕EHAJAhEqb炳OHJ&HJSG&hHHexsw NI

占

S g 2

『 g 心 ? s s см 寻

w

e>

i

讨窮爵

H

W g 6

S ffi 8 co

111

Ооin

2SJ§

h

§ 8 S co寸

111

ООО

h

』4 4，

^ * " - sr ■w萤专0h工 QE3OH

—qlraLHnlugAh IHhBHm в sssaosffl KHHBXAIBm qluodoMU «W3s^§&few^« *йёё«щ BBMShmrMJmldJ^HHBbgwIldH

е не предусмотренные этим стан- ；^том свойства чугуна. В общем 汽;qae, чем меньше графита, мельче н Ублагоприятнее по распределению его 'включения, дисперснее перлит, мельче эвтектическое зерно, тем выше указанные свойства. Однако если %, ^ т；в，Ф зависят как от графита, так 『металлической основы, то Е — главным образом от графита, а НВ — почти полностью от структуры металлической основы. Малая иувствнте/ь-

ность серого чугуна к надрезам иллю

стрируется следующими данными по

НВ

сопротивлению усталости чугуна внбраннн [24]:

%, МПа 140 о”，МПа: без над- 65

реза

с надрезом 65

175 210 255

84 105 140

80 95 120

при

300

163

130

Влияние легирующих элементов на механические свойства чугуна марок СЧ показано на рис. 3, а изменение прочности серого чугуна в зависимости от толщины стеики отливки, получаемой в песчаной форме,——на рис, 4.

Для различных групп отливок путем варьирования содержания химического состава основных элементов и легирования чугуна небольшими добавь ками обеспечивают комплекс оптимальных эксплуатационных свойств. Так, Для блоков цилиндров карбюраторных Двигателей чугун легируют Сг (0,2— 0,5 %) и Ni (до 0,2 %), а для автомобильных дизелей дополнительно Си (0,2—0,4 %). Необходимые свойства Д/я тракторных двигателей обеспечи- Вают повышенным (до 1,4 %) содержа* нием Мп.

Гильзы карбюраторных двигателей Изготовляют из чуг)ша СЧ25 с обыч* ным (0,14%) и повышенным (0,17—• °,2^ %) содержанием фосфора.

Д?я ребристых цилиндров двига« теле^ воздушного охлаждения исполь* #Х"п чУгуи, легированный Sb (0,5— 濟 9”，Cr (0,4—0,6%) и Ni (0, J 鹄5%№(0,65%) н Р(О,65-

В станкостроении для повышения вердостп средних по развесу отливок аряду с модифицированием чугуна и SiCa применяют ковшевое легирование Си (0,3—0,4 %) и Q?

О 0.5 “ 戸 2" %6 % Легирующий элемент

Рис, 3. Влияние легирующих элементов на прочность и твердость чугуна с ила* стинчатым графитом состава: 3,2 % С: 1,85 % Si; 0,7 % Мп; 0,14 % Р [6]

Толщина, стенки

Рнс, 4. Изменение прочности серого чугуна различных марок в зависимости от тол« щнны стенкн отливки

1& Мех^ическне свойства ВЧШГ (ГОСТ 7293一85)Чугун%, МПа J о。*，МПа [仇 ％НВне менее1& Мех^ическне свойства ВЧШГ (ГОСТ 7293一85)Чугун%, МПа J о。*，МПа [仇 ％НВне менееФерритный чугунФерритный чугунВЧ35ВЧ40ВЧ 45ВЧ 50ВЧ 60ВЧ 70ВЧ 80ВЧ 100Чугун с вермнюферритныйПерлитный350 I 400 1Перлит! 450 500Пе 600 700 800Бе юоо /лярным граф 330—380 500—600220I2501ю-феррнтныи31013201рлитный чугу370420480 нннтный чур700 нтом (не реп2215чугунн322咐2шментирован3—82140—170 140—202140—225 153—245192—277 228—302 248—351270—360ГОСТом) [9]135—170190—250ВЧ35ВЧ40ВЧ 45ВЧ 50ВЧ 60ВЧ 70ВЧ 80ВЧ 100Чугун с вермнюферритныйПерлитный350 I 400 1Перлит! 450 500Пе 600 700 800Бе юоо /лярным граф 330—380 500—600220I2501ю-феррнтныи31013201рлитный чугу370420480 нннтный чур700 нтом (не реп2215чугунн322咐2шментирован3—82140—170 140—202140—225 153—245192—277 228—302 248—351270—360ГОСТом) [9]135—170190—250При растяженииПри сжатииПри крученвяЕ.10-3, МПаОт, МПа%, МПаа2, %%, МПат_1, МПаФерритный ЧШГПерлитный ЧШГБейннтный ЧШГ165—175175—185180—190120—150160—200240—4001000— 14001500—20001800—22000,28— 0,29 0,28— 0,29 0,28— 0,2912—204—82—4400—460500—780700—900130—160180—230220—300ЧугунПри срезе<Р, %. При вибрации с нагрузкой, равной [/300,2кДж/м sПри изгибе工в，МПаМПаJ, МПа%, МПаФерритный ЧШГПерлитный ЧШГЬейнитвый ЧШГ320—40€400—55С550—70(65—7575—8080—8510—148—107—10150—200 80—200 а)—150235—258750—900850—12001200—1460При растяженииПри сжатииПри крученвяЕ.10-3, МПаОт, МПа%, МПаа2, %%, МПат_1, МПаФерритный ЧШГПерлитный ЧШГБейннтный ЧШГ165—175175—185180—190120—150160—200240—4001000— 14001500—20001800—22000,28— 0,29 0,28— 0,29 0,28— 0,2912—204—82—4400—460500—780700—900130—160180—230220—300ЧугунПри срезе<Р, %. При вибрации с нагрузкой, равной [/300,2кДж/м sПри изгибе工в，МПаМПаJ, МПа%, МПаФерритный ЧШГПерлитный ЧШГЬейнитвый ЧШГ320—40€400—55С550—70(65—7575—8080—8510—148—107—10150—200 80—200 а)—150235—258750—900850—12001200—146019. Механические свойства высокопрочного чугуна, не предусмотренные ГОСТ 7293—85 [4, 2 0]19. Механические свойства высокопрочного чугуна, не предусмотренные ГОСТ 7293—85 [4, 2 0]

1& Мех^ическне свойства ВЧШГ (ГОСТ 7293一85)

Чугун

%, МПа J о。*，МПа [仇 ％

НВ

не менее

1& Мех^ическне свойства ВЧШГ (ГОСТ 7293一85)

Чугун

%, МПа J о。*，МПа [仇 ％

НВ

не менее

Ферритный чугун

Ферритный чугун

ВЧ35

ВЧ40

ВЧ 45

ВЧ 50

ВЧ 60

ВЧ 70

ВЧ 80

ВЧ 100

Чугун с вермню

ферритный

Перлитный

350 I 400 1

Перлит! 450 500

Пе 600 700 800

Бе юоо /лярным граф 330—380 500—600

220I

2501

ю-феррнтныи

3101

3201

рлитный чугу

370

420

480 нннтный чур

700 нтом (не реп

22

15

чугун

н

3

2

2

咐

2

шментирован

3—8

2

140—170 140—202

140—225 153—245

192—277 228—302 248—351

270—360

ГОСТом) [9]

135—170

190—250

ВЧ35

ВЧ40

ВЧ 45

ВЧ 50

ВЧ 60

ВЧ 70

ВЧ 80

ВЧ 100

Чугун с вермню

ферритный

Перлитный

350 I 400 1

Перлит! 450 500

Пе 600 700 800

Бе юоо /лярным граф 330—380 500—600

220I

2501

ю-феррнтныи

3101

3201

рлитный чугу

370

420

480 нннтный чур

700 нтом (не реп

22

15

чугун

н

3

2

2

咐

2

шментирован

3—8

2

140—170 140—202

140—225 153—245

192—277 228—302 248—351

270—360

ГОСТом) [9]

135—170

190—250

При растяжении

При сжатии

При крученвя

Е.10-3, МПа

От, МПа

%, МПа

а

2, %

%, МПа

т_1, МПа

Ферритный ЧШГ

Перлитный ЧШГ

Бейннтный ЧШГ

165—175

175—185

180—190

120—150

160—200

240—400

1000— 1400

1500—

2000

1800—

2200

0,28— 0,29 0,28— 0,29 0,28— 0,29

12—20

4—8

2—4

400—460

500—780

700—900

130—160

180—230

220—300

Чугун

При срезе

<Р, %. При вибрации с нагрузкой, равной [/300,2

кДж/м s

При изгибе

工в，МПа

МПа

J, МПа

%, МПа

Ферритный ЧШГ

Перлитный ЧШГ

Ьейнитвый ЧШГ

320—40€

400—55С

550—70(

65—75

75—80

80—85

10—14

8—10

7—10

150—200 80—200 а)—150

235—258

750—900

850—1200

1200—1460

При растяжении

При сжатии

При крученвя

Е.10-3, МПа

От, МПа

%, МПа

а

2, %

%, МПа

т_1, МПа

Ферритный ЧШГ

Перлитный ЧШГ

Бейннтный ЧШГ

165—175

175—185

180—190

120—150

160—200

240—400

1000— 1400

1500—

2000

1800—

2200

0,28— 0,29 0,28— 0,29 0,28— 0,29

12—20

4—8

2—4

400—460

500—780

700—900

130—160

180—230

220—300

Чугун

При срезе

<Р, %. При вибрации с нагрузкой, равной [/300,2

кДж/м s

При изгибе

工в，МПа

МПа

J, МПа

%, МПа

Ферритный ЧШГ

Перлитный ЧШГ

Ьейнитвый ЧШГ

320—40€

400—55С

550—70(

65—75

75—80

80—85

10—14

8—10

7—10

150—200 80—200 а)—150

235—258

750—900

850—1200

1200—1460

19. Механические свойства высокопрочного чугуна, не предусмотренные ГОСТ 7293—85 [4, 2 0]

19. Механические свойства высокопрочного чугуна, не предусмотренные ГОСТ 7293—85 [4, 2 0]

(0,2—0,3 %). При толщине стенки более 15——20 мм используют легирование Си (0,8—1,0 %) и Сг (0,3—0,5 %). Для средних и тяжелых отливок, в которых допускается наличие в микроструктуре карбидных включений, применяют комплексное легирование чугуна Мо (0,3—0,8 %), Ni (0,7—1,2 %) и Сг (0,2—0,6 %). В отдельных случаях для повышения твердости применяют легирование В (0,04 %) совместно с Си (0,4—0,6 %) или Ni (0,5—0,6 %).

Максимальная прочность чугуна при плавке в индукционных печах достигается при отношении Si/C = 0,85+1,0 (при постоянной степени эвтектич- ности). При получении чугунов СЧЗО, СЧ35, в случае ваграночной плавки, более низкое отношение Si/C = 0,6+0,7 компенсируют повышенным содержанием Мп (1,0—1,5 %).

Герметичность отливок из чугуна зависит как от графитовой, так и от усадочной пористости; при этом, чем ниже эвтектичность серого чугуна, тем большее значение приобретают условия эффективного питания при затвердевании отливок (градиент температур, обеспечивающий направленное затвердевание, достаточный металлостатический напор).

Несмотря на наличие графита, герметичность чугуна достаточно велика, если в отливке отсутствуют литейные дефекты. Так, при испытании водой или керосином при давлении до 10— 15 МПа втулки толщиной 2 мм имеют полную герметичность. Чугунные отливки с мелким графитом и низким содержанием Р при отсутствии волосяных трещин могут противостоять давлению жидкости до 100 МПа и газов до 70 МПа.

Свариваемость серого чугуна значительно хуже, чем у углеродистой стали； поэтому газовая и дуговая сварка, как и заварка дефектов (особенно крупных) иа отливках, проводится по особой технологии.

Обрабатываемость серого чугуна обратно пропорциональна его твердости. Она улучшается по мере увеличения количества феррита в структуре, а также по мере повышения однородности структуры, т. е. при отсутствии в ней включений фосфид- иой эвтектики, карбидов, обладающих

повышенной твердостью. Наличие графита полезно, так как стружка полу* чается крошащейся и давление на инструмент уменьшается.

Высокопрочный чугун с шаровидным или вермикулярным графитом (ВЧШГ, ВЧВГ). Отличительной особенностью ВЧШГ являются его высокие механические свойства (табл. 18, 19), обусловленные шаровидной формой графита, который не оказывает сильного надрезывающего воздействия на металлическую основу, вследствие чего вокруг сфероидов графита в меньшей степени возникает концентрация напряжений. При этом ВЧШГ, как и другие чугуны, можно получать со всеми известными структурами металлической основы, выбирая состав металла, в том числе его легирование, технологию производства и методы термической обработки (табл. 20).

Кроме того, ВЧШГ имеет хорошие коррозионную стойкость (не ниже, чем СЧ, см. табл. 13), жаростойкость (рис. 1,6), хладостойкость, антифрикционные свойства, обрабатываемость и может подвергаться сварке и автогенной резке.

ВЧШГ имеет хорошие литейные свойства: высокую жидкотекучесть, незначительную склонность к образованию горячих трещин. Вместе с тем его склонность к образованию усадочных раковин и литейных напряжений выше, чем у СЧ, и находится на уровне этих свойств для стали или ковкого чугуна.

Наиболее существенным для механических свойств ВЧШГ является получение графита правильно шаровидной формы. Шаровидная форма графита зависит от состава металла, условий модифицирования, шихтовых материалов и других условий плавки и от скорости охлаждения отливки. Чем больше скорость охлаждения, тем ближе к шаровидной форме и дисперсией включения графита. Для получения заданных свойств в отливках с большей толщиной стенки уменьшают содержание С и Si в чугуне с повышением хх соотношения (табл. 20). Для получения чугуна высоких марок используют легирование небольшим количеством Ni, Сг. Си? Мо*

20. Рекомендуемые химический состав н термическая обработка ВЧШГ [4,

Чугун

Мас, дол?4

Рекомендуемая термическая обработка

с1

Si

gJieM---

Р

s

Ст

Си

Ni

Толщина стенки, мм

До 50

50—100

>100

до 50

50 — 100

>100 J

Мп

не более

•ВЧ 35

3,3—3,8

3,0—3,5

2,7—3,2

1,9—2,9

1,3-17

"8—1,5

0,2-0,6

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,015 0,01 0,01

0,05 0 1

一

ВЧ 40

3,3—3,8

3,0—3,5

2,7—3,2

1,9—2,9

L2-17

0,5—1,5

0,1

ВЧ 45

ВЧ 50

3,3—3,8

3,2—3,7

3,0—3,5 3,0—3,3

2,7—3,2

2,7—3,2

],9—2,9

1,9—2,9

2,2—2,6

0,5—1)5

0,8—1,5

U,2—0,6 о,з—О7

0,1

0,1

0,1

0,15

0,15

0,15

0,15

0,15

—

Без обработки

ВЧ 60

ВЧ 70

ВЧ 80

ВЧ 100

3,2—3,6

3,2—3,6

3,2—3,6

3,2—3,6

3,0—3,3 3,0—3,3

2,4—2,6

2,6—2,9

2,6—2,9

3,0—3,8

2,4—2,8

2,6—2,9

—

0,3—0,7 0,4—07 0,4—0,7 0,4—О/ 0,4-0,7

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,3

0,4

0,6

0,6

0,4

0,6

0,6

0,8

Нормализация

Двойная нормализация

Закалка и отпуск

зависи- составазависи- состава

зависи- состава

зависи- состава

Некоторые примеси оказывают вредное влияние на процесс модифицирования, а следовательно, н на свойства ВЧШГ. Поэтому их содержание должно быть ограничено (0,009 % РЬ; 0,13 % Sn; 0,026 % Sb; 0,04 % Ti; 0,08 % As; 0,3% Al).

Получение ШГ в чугуне возможно при обработке расплава сфероидизирующими металлами (Mg, Са, Се и др.) н их смесями с другими металлами или неметаллами. Чаще всего применяют магниевые лигатуры на основе Ni, Си, Si или Са. Чтобы подавить демодифицирующие влияния примесей, всегда имеющихся в чугуне, в лигатуры к магнию дополнительно вводят один или несколько РЗМ.

Способы получения чугуна с вер- микулярным графитом принципиально не отличаются от способов получения ВЧШГ, за исключением меньшего количества глобуляризирующих элементов, вводимых в расплав при модифицировании.

Механические свойства чугуна с вер- микулярным графитом ближе к свойствам чугуна с шаровидным графитом, а литейные свойства — к чугуну с пластинчатым графитом. ВЧВГ обладает меньшей чувствительностью к изменению толщины стенки отливки, чем чугун с пластинчатым и шаровидным графитом [4, 19], и вследствие этого может более успешно использоваться в качестве конструкционного материа

ла для крупногабаритных массивных деталей.'

Изменение механических свойств ВЧШГ и ВЧВГ при повышенных температурах приведено в табл. 21. Прочность до 400—450 ℃ изменяется незначительно, причем она сначала несколько снижается при 150—200 ℃, как у многих железоуглеродистых сплавов, а затем снова возрастает при 350—400 ℃.

Модуль упругости у всех〉типов чугуна монотонно снижается с повышением температуры.

По герметичности высокопроч иый чугун значительно превосходит серый вследствие отсутствия графитовой пористости л пригоден для деталей, работающих под давлением до 40 МПа.

Хорошая износостойкость обусловливает частое использование его для деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания н трения при высоких давлениях и затрудненной смазке。 Наиболее благоприятной в этом случае металлической основой нелегироваиного ВЧШГ является перлитная, характеризующаяся меньшим коэффициентом трения /. У перлитного чугуна (НВ 270) / = 0,63 при давлении 1,4 МПа, / — 0,52 при =2,5 МПа, а при перлитно-ферритной основе (НВ 207) / соответственно 0,7 и 0,62.

Сила резания ВЧШГ на 50—60 % выше, чем у СЧ той же твердостиf но

при эквивалентных значениях ав обрабатываемость ВЧШГ лучше, чем СЧ. Параметры шероховатости обработанной поверхности у ВЧШГ ниже, вследствие обособленности выделений

графита в нем.

Ковкий чугун. Отливки из черно

сердечного ковкого чугуна получают путем графитизирующего отжига отливок из белого чугуна. Они характеризуются повышенными ов и 6 вследствие образования при отжиге хлопьевидного графита, более компактного, чем в СЧ с пластинчатым графитом (табл. 22). Металлическая основа у КЧ,

как и у других чугунов, может быть ферритной или перлитной в

мости от его химического (табл. 23) и применяемого режима термической обработки.

Основные преимущества отливок из КЧ заключаются в однородности их свойств по сечению, практическом отсутствии напряжений. КЧ примеНяется преимущественно для отливок с толщиной стенок 3—50 мм, что связано со стремлением обеспечить безусловное получение структуры БЧ при литье и однородность строения и свойств во всех сечениях отливки. :анбольшую прочность можно полу- Ить 11PH высокодисперсном перлите -малом количестве н наибольшей ком- ктности графита, а наибольшую астично'сть — при феррите и таком Же гРафнте (табл. 24).

Влияние температуры на химические свойства К1! проявляется главным образом выше 400 ℃ (см. табл. 21) и выражается в понижении ав и %,% и повышении 6. Ферритный КЧ характеризуется более низким порогом хрупкости, чем перлитный КЧ (обычно при —80 ℃); с возрастанием твердости перлитного КЧ порог хрупкости повышается.

Если отливки из КЧ не имеют литейных дефектов, они могут быть герметичны при давлениях 20 МПа и выше.

Перлитный КЧ обладает высокой износостойкостью в условиях работы со смазкой при давлении до 20 МПа и быстро изнашивается при трении без смазочного материала. Перлптно-фер- ритный К1^ нмеет сравнительно низкие антифрикционные свойства в условиях работы со смазкой и весьма хорошие при работе без смазочного материала.

Обрабатываемость КЧ примерно такая же, как и высокопрочного чугуна.

Объемная и линейная усадка велики у белого чугуна как при крнсталли- зации, так и в твердом доперлитном состоянии при сравнительно небольшом предусадочном расширении* Вследствие этого в сложных отливках легко образуются горячие и холодные трещины. Поэтому сложные отливки практически невозможно получать в металлических формах, оказывающих существенное сопротивление усадке. Для

g

Ma

昼虱

т<фиа«ы

1 If

с BSM

о

9 ci

4ШШКЫМ

9寸《" ^ n

■FSHM

CM О 0

Я 一

•ПП«СН№

O CO

ля ежедствам”

CD СО а т—1 т—1 云

§

1 1

1 1 1

о

9 00 00 a

У 1

3

g CO 1 co

ОО

寸

g

CM

ОО Ю

6 g I a 二回 co 11

CM g — co co

o8

寸о co

3 一寸

Z CM

CM

ОО

Z I 8i

好+!

CM

«о

耳

oo z Z oo co

2* 1 co

0 - 1

3 寸

b О 1§

g

? ] Si

g

о CM "

?

oS cm eaco Й 一

6

QO OO 工二H 寸

a o?二

S CM g* 爲西 ： co g

1倡

о Ф CO 寸

o S ^ HW 8 —

6 О о

& ""

亡q

—6 a

So嗒

co

О

1 1

1 1

G

1虐

吧《弍

co 一

co

ОО

g

g

坞У

6

co

9 9寸

О CM CD

OO —

О О

со I

О О coc

RU

О 9

目之

£d'心

jyT占

О 9 ©

W次&

战<г£

в W§ &

c?心 6g g

А

Ь

3冬 w谷

幫

В 4

a' S

Межшнчесжме м технологические свойства чугуна

„„еньшения склонности чугуна к об- кованию трещин следует понижать ^ минимума содержание Р, S, сни- 鴉содержание N и О в чугуне, использовать оптимальные темпера- туры заливки и т. д.“

沌 сравнении с КЧ высокопрочный чугун обладает лучшими литейными '//ее высокими механическими свей- сгвамм возможностью во многих слу- чаЯХ обходиться без термической обра- боткн, а также возможностью применен ия* для деталей любых массы и пазмеров. Поэтому отливки из КЧ 2 последние годы заметно вытесняются

отливками из высокопрочного чугуна, особенно там, где это оказывается экономически целесообразно.

Антифрикционный чугун- Антифрикционные свойства, являющиеся комплексными (учитывают износостой

кость, прирабатываемость, износ сопряженной детали! и пр.), для ряда чугунов весьма высокие и в некоторых условиях могут быть лучше, чем у бронз. Марки антифрикционного чугуна, предусмотренные ГОСТ 1585—85f н условия их применения приведены

в табл. 25. В качестве антифрикционного может быть использована (в зависимости от условий эксплуатации)

Чугун

6, %

НВ - ю-\ МПа

не менее

КЧ 30—6

294

100—163

КЧ 33—8

323

100—163

КЧ 35—10

333

100—163

КЧ 37—12

362

110—163

КЧ 45—7

441

7 *工

150—207

КЧ 50—5

490

5

170—230

КЧ 55—4

539

4 *1

192—241

КЧ 60—3

588

3

200—269

КЧ 65—3

637

3

212—269

КЧ 70—2

686

2

241—285

КЧ 80—1,5

784

1,5

270—320

22. Механические свойства КЧ по ГОСТ 1215—79

*1 По согласованию изготовителя с потребителем допускается понижение на 1 %.

Чугун

Способ выплави и

Химический состав, %

С

Si

Мас. доля С н Si

Мп

Р

S

Ст

23. Рекомендуемый состав ковкого чугуна [9, 20]

КЧ 30—6

Вагранка

2,6—2,9

1,0-1,6

3,7—4,2

0,4—0,6

0,18

0,20

0,(Й

КЧ 33—8

КЧ зю

КЧ 37—12

КЧ 45—7

КЧ 50-5

КЧ 55—4

КЧ 60-3

Вагранка — электропечь

Электропечь — электропечь

Вагранка — электропечь

2,5—2,8

2,4—2,7

Перл

2,5—2,8

1Л—1,3

1,2-1,4

ИТНОГО KJ

1,1,3

3,6-4,0

3,6—4,0

асса

3,6—3,9

0,3—0,6

0,2—0,4

0,3—1,0

0,12

0,12

0,1€

0,20

0,06

0,20

0,06

0,96

0.08

КЧ 65-3

КЧ 70-2

Kq 80—1,5

Электропечь — электропечь

21,7

1,2-1,4

3,6—3,9

0,3—1,0

(0,10

0,06

0;(»

Ферритного класса

名

SPSTS* с ЗОЯЕВпяягхх HOMXds^snsxs ovo^nHMPSS

Чугун

При растяжении

При сжатии

При кручении

£.10-», МПа

00,2，МГ1а・

п-1, мп

ос，М I

U

2, %

тв, МПа

т_1( МПа

КЧ 30—6

155

190

70

90—120

0,23

10—18

340

ПО

КЧ 3”8

160

210

一 80

90—120

0,25

10 —18

345

120

КЧ 35—10

166

220

80

90—120

0,27

10—18

■ 350

130

КЧ 37—12

170

230

85

9120

0,29

10—18

370

130

Перлитный

176—185

300—500

110—140

140—180

0,28—0,29

3,5—6,0

460—720

180—210

24. Механические свойства КЧ, не предусмотренные ГОСТ 1215——79 [9, 20]

Чугун

При срезе

<Р, %, при вибрации с нагрузкой, равной 1/3од 2

%，кДж/мР

При изгибе

%' мт

G«l0-\ МПа

От, МПа

0И, МПа

K4 3上6

270

63

13—15

120

120

310

КЧ 33—8

290

64

13-15

130

130

330

КЧ 35—10

300

65

13—15

140

140

340

КЧ 37—12

300

70 口

13—15

160

140

350

Перлитный

360—500

68—75

10—13

50—160

180—220

900—1200

25. Структура и условия применения антифрикционного чугуна по ГОСТ 1585—85

Чугув

НВ.10-1, МПа

Микроструктура

Предельные режимы работы

Термическая обработка вала.

Графит

Металлическая основа

О, МПа

"，m/с

叫

МПа. м/с

АЧС-1

180—241

Пластинчатый

Перлитная

5,0

14,0

5 0,3

12,0

2,5

Закалка, нормализация

АЧС-2

180—229

То же

》

10,0 0,1

0,3

3,0

2,5

0,3

АЧС-3

160—190

Перлитно-ферритиая

6,0

1,0

5,0

Без обработки

АЧС-4

180—229

Перлитная

15,0

5,0

40

Закалка, нормализация

АЧС-5

280—290 (литой);

140—180

(закаленный)

Аустенитная

20,0

30.)

1,0

0,4

20,0

12,5

АЧС-6

100—120

»

Перлитная пористая

9,0

4,0

9,0

Без обработки

АЧВ-1

200—260

Шаровидный

Перлитная

L5 20,0

10 1,0

12,0

20,0

Закалка, нормализация

АЧВ-2

167—197

То же

Перлитно-ферритнаи

1,0

12,0

5,0

1,0

3,0 12,0

Без обработки

АЧК-1

187—229

Хлопьевидный

Перлитная

20,0

2,0

20,0

Закалка, нормализация

АЧК-2

167—197

То же

Ферритно-перлитная

0,5 12,0

5,0

1,0

2,5 12,0

Без обработки

Примечание. Для некоторых марок чугуна два предельных значения для р и соответственно для v указывают до- иустимые соиетання знаиенн它 каждого нз зтих показателей.

——Механические свойстваМеханические свойства •Чугун篇а/зоо»НВ* МПаЧугун飢6, %НВ, МПаХромистые «отуныАлюминиевые чугуныЧХ11702,52030—2080чюхш 訂390二1830—3560ЧХ21502,52030—2080ЧЮ6С51202360—2940чхз1503,02230—3560ЧЮ7Х2 *11202540—2940чхзт *л2004400—5860ЧЮ22Ш2902350—3560ЧХ9Н5〃3504900—6070ЧЮЗО2003560—5360ЧХ163503,03900—4400ЧХ16М2 “170—™-4900—6070Марганцевые чугуныЧХ22 *2903,03330—6070ЧГ6СЗШ *上4902150—25404Х22С290—21ьи—ззЗОЧГ7Х4 *11504900—58604X284Х28П3702006,01,52150—2640 2450—3900ЧГ8ДЗ150—1760—28504Х28Д2 *丄НХ323903903900—63502450—3330Никелевые чугунычнхт2801960—2800Кремнистые чугунычнхмд.2901960—2800чнмш49021830—2800ЧС51501400—2940ЧН2Х2902150—2800ЧС5Ш2902230—2940ЧН4Х2 *12001,5*24600—6450ЧС131002940—3900ЧН11Г7Ш3901200—2500ЧС15602940—3940ЧН15ДЗШ3401200—2500ЧС17403900—4500ЧН15Д7150—12 00—2 500ЧС15М4603900—4500ЧН19ХЗШ34041200—2500ЧС15МЗ60—3900—4500ЧН20Д2Ш500251200—2200——Механические свойстваМеханические свойства •Чугун篇а/зоо»НВ* МПаЧугун飢6, %НВ, МПаХромистые «отуныАлюминиевые чугуныЧХ11702,52030—2080чюхш 訂390二1830—3560ЧХ21502,52030—2080ЧЮ6С51202360—2940чхз1503,02230—3560ЧЮ7Х2 *11202540—2940чхзт *л2004400—5860ЧЮ22Ш2902350—3560ЧХ9Н5〃3504900—6070ЧЮЗО2003560—5360ЧХ163503,03900—4400ЧХ16М2 “170—™-4900—6070Марганцевые чугуныЧХ22 *2903,03330—6070ЧГ6СЗШ *上4902150—25404Х22С290—21ьи—ззЗОЧГ7Х4 *11504900—58604X284Х28П3702006,01,52150—2640 2450—3900ЧГ8ДЗ150—1760—28504Х28Д2 *丄НХ323903903900—63502450—3330Никелевые чугунычнхт2801960—2800Кремнистые чугунычнхмд.2901960—2800чнмш49021830—2800ЧС51501400—2940ЧН2Х2902150—2800ЧС5Ш2902230—2940ЧН4Х2 *12001,5*24600—6450ЧС131002940—3900ЧН11Г7Ш3901200—2500ЧС15602940—3940ЧН15ДЗШ3401200—2500ЧС17403900—4500ЧН15Д7150—12 00—2 500ЧС15М4603900—4500ЧН19ХЗШ34041200—2500ЧС15МЗ60—3900—4500ЧН20Д2Ш500251200—220026 Механические свойства легированного чугуна по ГОСТ 7769—8226 Механические свойства легированного чугуна по ГОСТ 7769—82

——

Механические свойства

Механические свойства •

Чугун

篇а

/зоо»

НВ* МПа

Чугун

飢

6, %

НВ, МПа

Хромистые «отуны

Алюминиевые чугуны

ЧХ1

170

2,5

2030—2080

чюхш 訂

390

二

1830—3560

ЧХ2

150

2,5

2030—2080

ЧЮ6С5

120

2360—2940

чхз

150

3,0

2230—3560

ЧЮ7Х2 *1

120

2540—2940

чхзт *л

200

4400—5860

ЧЮ22Ш

290

2350—3560

ЧХ9Н5〃

350

4900—6070

ЧЮЗО

200

3560—5360

ЧХ16

350

3,0

3900—4400

ЧХ16М2 “

170

—™-

4900—6070

Марганцевые чугуны

ЧХ22 *

290

3,0

3330—6070

ЧГ6СЗШ *上

490

2150—2540

4Х22С

290

—

21ьи—ззЗО

ЧГ7Х4 *1

150

4900—5860

4X28

4Х28П

370

200

6,0

1,5

2150—2640 2450—3900

ЧГ8ДЗ

150

—

1760—2850

4Х28Д2 *丄

НХ32

390

390

3900—6350

2450—3330

Никелевые чугуны

чнхт

280

1960—2800

Кремнистые чугуны

чнхмд

.290

1960—2800

чнмш

490

2

1830—2800

ЧС5

150

1400—2940

ЧН2Х

290

2150—2800

ЧС5Ш

290

2230—2940

ЧН4Х2 *1

200

1,5*2

4600—6450

ЧС13

100

2940—3900

ЧН11Г7Ш

390

1200—2500

ЧС15

60

2940—3940

ЧН15ДЗШ

340

1200—2500

ЧС17

40

3900—4500

ЧН15Д7

150

—

12 00—2 500

ЧС15М4

60

3900—4500

ЧН19ХЗШ

340

4

1200—2500

ЧС15МЗ

60

—

3900—4500

ЧН20Д2Ш

500

25

1200—2200

——

Механические свойства

Механические свойства •

Чугун

篇а

/зоо»

НВ* МПа

Чугун

飢

6, %

НВ, МПа

Хромистые «отуны

Алюминиевые чугуны

ЧХ1

170

2,5

2030—2080

чюхш 訂

390

二

1830—3560

ЧХ2

150

2,5

2030—2080

ЧЮ6С5

120

2360—2940

чхз

150

3,0

2230—3560

ЧЮ7Х2 *1

120

2540—2940

чхзт *л

200

4400—5860

ЧЮ22Ш

290

2350—3560

ЧХ9Н5〃

350

4900—6070

ЧЮЗО

200

3560—5360

ЧХ16

350

3,0

3900—4400

ЧХ16М2 “

170

—™-

4900—6070

Марганцевые чугуны

ЧХ22 *

290

3,0

3330—6070

ЧГ6СЗШ *上

490

2150—2540

4Х22С

290

—

21ьи—ззЗО

ЧГ7Х4 *1

150

4900—5860

4X28

4Х28П

370

200

6,0

1,5

2150—2640 2450—3900

ЧГ8ДЗ

150

—

1760—2850

4Х28Д2 *丄

НХ32

390

390

3900—6350

2450—3330

Никелевые чугуны

чнхт

280

1960—2800

Кремнистые чугуны

чнхмд

.290

1960—2800

чнмш

490

2

1830—2800

ЧС5

150

1400—2940

ЧН2Х

290

2150—2800

ЧС5Ш

290

2230—2940

ЧН4Х2 *1

200

1,5*2

4600—6450

ЧС13

100

2940—3900

ЧН11Г7Ш

390

1200—2500

ЧС15

60

2940—3940

ЧН15ДЗШ

340

1200—2500

ЧС17

40

3900—4500

ЧН15Д7

150

—

12 00—2 500

ЧС15М4

60

3900—4500

ЧН19ХЗШ

340

4

1200—2500

ЧС15МЗ

60

—

3900—4500

ЧН20Д2Ш

500

25

1200—2200

26 Механические свойства легированного чугуна по ГОСТ 7769—82

26 Механические свойства легированного чугуна по ГОСТ 7769—82

каждая из трех разновидностей чугуна： серый с пластинчатым графитом, высокопрочный с шаровидным графитом и ковкий. Однако в данном случае ГОСТ регламентирует не механические свойства, а химический состав по легирующим элементам и микроструктуру: форму, размеры и распределение графитовых включений, тип структурных составляющих металлической основы, их количество и дисперсность.

ЛЕГИРОВАННЫЙ ЧУГУН

СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ

По химическому составу различают несколько групп легированных чугунов: хромистые, кремнистые, алюмн- ииевые, марганцевые и никелевые (ГОСТ 7769—82), а по условиям эксплуатации: жаростойкие, жаропрочные, износостойкие, коррозионно-стойкие и немагнитные. При этом часто один и тот же легирующий элемент придает чугуну одновременно несколько специальных свойств. Жаростойкость ,коррозионная стойкость и магнитные свойства легированных чугунов приведены в разделе физические и химические свойства чугуна (см, табл. 10, 13, 14; рис. 1, 2).

Механические свойства легированного чугуна приведены в табл. 26—29.

Хромистые чугуны применяются главным образом как жаростойкие, коррозионно-стойкие и износостойкие материалы. Износостойкость чугуна определяется структурой и твердостью. Большая часть высокохромистых чугунов успешно работают в условиях ударного абразивного изнашивания и истирания. Износостойкие чугуны при НВ 4000 МПа и более могут обрабатываться резцами с пластинами ВК4, ВК6М.

С увеличением содержания Сг увеличивается склонность чугуна к образованию усадочных раковин и холодных трещин. Вследствие этого при высоком содержании Сг необходимо предусматривать установку прибылей для питания отлнвок и обеспечивать равномерное охлаждение отливок в форме и при термической обработке.

Кремнистые чугуны применяют главным образом как окалино-, росто* н коррозионно-стойкие материалы. Механические свойства кремнистых чугунов относительно низкие как при нормальной, так и повышенных температурах (см. табл. 26, 27) и понижаются с увеличением содержания Si. Ударная вязкость ие превышает 50 кДж/м2 (для образцов без надреза). С целью повышения механических свойств кремнистые чугуны иногда легируют Си. Добавка 8—10 % Си в чугун ЧС15 повышает его Оц до 200 МПа и 〃н Д° W0 кДж/м2, однако коррозионная стойкость при этом понижается.

Литейные свойства низкокремнистых чугунов мало отличаются от свойств СЧ или соответственно ВЧШГ.

Высококремнистые чугуны (>12,0 % Si) имеют повышенную усадку и склонны к образованию усадочных раковин. Для предупреждения образования горячих и холодных трещин в отливках из этих чугунов их удаляют из формы сразу после затвердевания и охлаждают в печи, нагретой до 760—800 ℃, или обеспечивают медленное охлаждение в форме. Отливки хрупки и требуют осторожного обращения при механической обработке, транспортировке и монтаже.

Алюминиевые чугуны применяют главным образом как жаростой кие и износостойкие материалы. Увеличение содержания А1 до 12 % приводит к непрерывному снижению прочности, которая в дальнейи!ем стабилизируется. Максимальную твердость имеют чугуны, содержащие 10—17 % Al и св. 26 % А1,

Из всех известных составов алюминиевого чугуна наиболее технологичным является чугун, содержащий 19— 25 % Al (ЧЮ22), причем чугун с шаровидным графитом обладает повышенной прочностью н жаропрочностью (см. табл. 27* 28). Чугун с высоким содержанием А1 обладает повышенной склонностью к образованию усадочных раковин.

Марганцевые чугуны применяют главным образом как немагнитные и износостойкие материалы. В марганцевых антифрикционных чугунах, как и в высоконикелевых, медленное охла-

Износостойкий чугун.

Стрела прогиба на базе 300 мм.

зкденне и отпуск способствует вы паданию большего количества карбидов и снижению степени легированностн аустенита. В структуре антифрикционных марганцевых чугунов содержится 45—55 % аустенита и 10—30 % карбидов в литом состоянии и 80—90 % аустенита и 5—8 % карбидов после закалки. Именно поэтому твердость чугуна в незакаленном состоянии бы- ^^ет выше, чем в закаленном (1800— 290q〃 1400—1800 МПа соответственно).

Обрабатываемость марганцевых чугунов затруднена из-за наличия в структуре карбидов. Эти чугуны имеют повышенную склонность к образова- усадочных дефектов (раковииы. 叩едны и т, о *

27. Прочность легированных чугунов при различных температурах

Чугуи

%, МПа, при температуре, ℃

500

5J) !

700

8U0

900

ЧХ1

147

68

29

qx3

147

78

29

ЧС5

98

49

19

чюхш

235

130

78

ЧЮ6С5

98

49

19

ЧЮ22Ш

275

168

137

78

ЧН19ХЗШ

ЧНПГ7Ш

—

250

300

221

227

—

二

ЧугунКратковременные испытанияДлительная прочностьСкорость J ползучести, %& при'а = 40 МПа 'w2, мнa6, %°н> кДж/м8а, МПаВремя до разрушения, чне менееЧН193ШЧН11Г7ШЧЮ22Ш1801802,0 10,00,520020050120120100100010001001,0-10"4 1,8-10"4 4,0-10"& (700 ℃)ЧугунКратковременные испытанияДлительная прочностьСкорость J ползучести, %& при'а = 40 МПа 'w2, мнa6, %°н> кДж/м8а, МПаВремя до разрушения, чне менееЧН193ШЧН11Г7ШЧЮ22Ш1801802,0 10,00,520020050120120100100010001001,0-10"4 1,8-10"4 4,0-10"& (700 ℃)28. Механические свойства легированного чугуна с шаровидным графитом при 600 ℃28. Механические свойства легированного чугуна с шаровидным графитом при 600 ℃29. Изменение модуля упругости с повышением температуры некоторых легированных чугунов [20 ]29. Изменение модуля упругости с повышением температуры некоторых легированных чугунов [20 ]Чугун20250450550600700800ЧЮ22(П)979379—7369ЧЮ22Ш17816914012812488ЧН19ХЗШ163,5140127124ЧН11Г7Ш162,9—134,6—123,6120Чугун20250450550600700800ЧЮ22(П)979379—7369ЧЮ22Ш17816914012812488ЧН19ХЗШ163,5140127124ЧН11Г7Ш162,9—134,6—123,6120£■•10-3, мПа, при температуре, ℃3£■•10-3, мПа, при температуре, ℃3Примечание. (П) — чугун с пластинчатым графитом.Примечание. (П) — чугун с пластинчатым графитом.ЛатуньТемпература начала плавления, ℃т%а・1№, °C"1好口о Е 全20 ℃20— зоо℃Л9610558,851718244,92389,370,0430,00231Ill 700"9010258,7817,118,4180,03397,750,0450,00186108 900Л 859908,7518,718,7152,40397,750,0470,0016102 900Л 809658,6618,819,1142,35399,370,0540,0015109 800Л709158,6118,919,9⑵,42376,810,0690,00148112 700Л 689098,61920113,04376,810,0720,0015112 700ЛбЗ9008,4420,520,6108,86376,810,0740,0017113 700Л608958,420,721104,67376,810,0750,0025115 600/175980 (Ликвидус)8,6319,60,057102 900Лбб■9058,47—20」119,74376,810,069—102 900ЛатуньТемпература начала плавления, ℃т%а・1№, °C"1好口о Е 全20 ℃20— зоо℃Л9610558,851718244,92389,370,0430,00231Ill 700"9010258,7817,118,4180,03397,750,0450,00186108 900Л 859908,7518,718,7152,40397,750,0470,0016102 900Л 809658,6618,819,1142,35399,370,0540,0015109 800Л709158,6118,919,9⑵,42376,810,0690,00148112 700Л 689098,61920113,04376,810,0720,0015112 700ЛбЗ9008,4420,520,6108,86376,810,0740,0017113 700Л608958,420,721104,67376,810,0750,0025115 600/175980 (Ликвидус)8,6319,60,057102 900Лбб■9058,47—20」119,74376,810,069—102 90030. Физические свойства двойных латуней, обрабатываемых давлением (твердых) [Н, 18]30. Физические свойства двойных латуней, обрабатываемых давлением (твердых) [Н, 18]

Чугун

Кратковременные испытания

Длительная прочность

Скорость J ползучести, %& при'

а = 40 МПа '

w2, мнa

6, %

°н> кДж/м8

а, МПа

Время до разрушения, ч

не менее

ЧН193Ш

ЧН11Г7Ш

ЧЮ22Ш

180

180

2,0 10,0

0,5

200

200

50

120

120

100

1000

1000

100

1,0-10"4 1,8-10"4 4,0-10"& (700 ℃)

Чугун

Кратковременные испытания

Длительная прочность

Скорость J ползучести, %& при'

а = 40 МПа '

w2, мнa

6, %

°н> кДж/м8

а, МПа

Время до разрушения, ч

не менее

ЧН193Ш

ЧН11Г7Ш

ЧЮ22Ш

180

180

2,0 10,0

0,5

200

200

50

120

120

100

1000

1000

100

1,0-10"4 1,8-10"4 4,0-10"& (700 ℃)

28. Механические свойства легированного чугуна с шаровидным графитом при 600 ℃

28. Механические свойства легированного чугуна с шаровидным графитом при 600 ℃

29. Изменение модуля упругости с повышением температуры некоторых легированных чугунов [20 ]

29. Изменение модуля упругости с повышением температуры некоторых легированных чугунов [20 ]

Чугун

20

250

450

550

600

700

800

ЧЮ22(П)

97

93

79

—

73

69

ЧЮ22Ш

178

169

140

128

124

88

ЧН19ХЗШ

163,5

140

127

124

ЧН11Г7Ш

162,9

—

134,6

—

123,6

120

Чугун

20

250

450

550

600

700

800

ЧЮ22(П)

97

93

79

—

73

69

ЧЮ22Ш

178

169

140

128

124

88

ЧН19ХЗШ

163,5

140

127

124

ЧН11Г7Ш

162,9

—

134,6

—

123,6

120

£■•10-3, мПа, при температуре, ℃3

£■•10-3, мПа, при температуре, ℃3

Примечание. (П) — чугун с пластинчатым графитом.

Примечание. (П) — чугун с пластинчатым графитом.

Латунь

Температура начала плавления, ℃

т%

а・1№, °C"1

好口

о Е 全

20 ℃

20— зоо℃

Л96

1055

8,85

17

18

244,92

389,37

0,043

0,00231

Ill 700

"90

1025

8,78

17,1

18,4

180,03

397,75

0,045

0,00186

108 900

Л 85

990

8,75

18,7

18,7

152,40

397,75

0,047

0,0016

102 900

Л 80

965

8,66

18,8

19,1

142,35

399,37

0,054

0,0015

109 800

Л70

915

8,61

18,9

19,9

⑵,42

376,81

0,069

0,00148

112 700

Л 68

909

8,6

19

20

113,04

376,81

0,072

0,0015

112 700

ЛбЗ

900

8,44

20,5

20,6

108,86

376,81

0,074

0,0017

113 700

Л60

895

8,4

20,7

21

104,67

376,81

0,075

0,0025

115 600

/175

980 (Ликвидус)

8,63

19,6

0,057

102 900

Лбб

■905

8,47

—

20」

119,74

376,81

0,069

—

102 900

Латунь

Температура начала плавления, ℃

т%

а・1№, °C"1

好口

о Е 全

20 ℃

20— зоо℃

Л96

1055

8,85

17

18

244,92

389,37

0,043

0,00231

Ill 700

"90

1025

8,78

17,1

18,4

180,03

397,75

0,045

0,00186

108 900

Л 85

990

8,75

18,7

18,7

152,40

397,75

0,047

0,0016

102 900

Л 80

965

8,66

18,8

19,1

142,35

399,37

0,054

0,0015

109 800

Л70

915

8,61

18,9

19,9

⑵,42

376,81

0,069

0,00148

112 700

Л 68

909

8,6

19

20

113,04

376,81

0,072

0,0015

112 700

ЛбЗ

900

8,44

20,5

20,6

108,86

376,81

0,074

0,0017

113 700

Л60

895

8,4

20,7

21

104,67

376,81

0,075

0,0025

115 600

/175

980 (Ликвидус)

8,63

19,6

0,057

102 900

Лбб

■905

8,47

—

20」

119,74

376,81

0,069

—

102 900

30. Физические свойства двойных латуней, обрабатываемых давлением (твердых) [Н, 18]

30. Физические свойства двойных латуней, обрабатываемых давлением (твердых) [Н, 18]

Никелевые чугуны применяют как немагн итные, коррознонн о-стой кие, жаропрочные и хладостойкие материалы. Прочность и твердость никелевых чугунов возрастает с увеличением содержания №, Сг. При получении ШГ механические свойства, особенно пластичность чугуна, заметно возрастают (см. табл. 26). Аустенитный чугун с ШГ обладает высокой жаропрочностью (см. табл. 27, 28). Дополнительное легирование Мо повышает жаропрочность. С целью повышения сопротивления ползучести аустенитные чугуны обычно подвергают гомогенизирующему отжигу при 1020—1050 ℃ в течение 4 ч с последующим охлаждением на воздухе, а затем низ котем пер атурному отпуску. Двойная ТО необходима только для высоконикелевого ЧШГ, применяемого в качестве жаропрочного материала. Для других целей используют только низкотемпературный отжиг.

Чугун ЧН20Д2Г является жаропроч» ным и хладостойким материалом»

ЛАТУНИ

Латуни представляют собой двойные или многокомпонентные медные сплавы, в которых цинк является основным легирующим компонентом. По сравнению с медью они обладают более высокой прочностью (в том числе при повышенных температурах), коррозионной стойкостью, упругостью, технологичностью (литье, обработка давлением, резание), трибологическими характеристиками. Это наиболее дешевые п распространенные в машиностроении медные сплавы.

Двойные латуни, содержащие до 20 % Zn, называются томпаком (латуни, содержащие 14—20 % Zn — полутомпаком).

Диаграмма состояния Си—Zn характеризуется пятью перитектическими реакциями. В результате из жидкого раствора кристаллизуется шесть различных фаз. Практическое значение имеют сплавы, содержащие до 50 % Zn; соответствующая этому содержанию

чаСТЬ диаграммы состояния включает область «-твердого раствора цинка в медИ. Граница растворимости цинка в меди при комнатной температуре равна 39 %; сс-твердый раствор имеет гранецентрированную кристалличе- скую решетку. Фаза В является твердым раствором на основе соединения fuZn с объемно центрированной кристаллической решеткой. Ширина области гомогенности p-фазы меняется в зависимости от температуры: от 37 до 57 % Zn при высоких температурах и от 45 до 49 % Zn при комнатной [7].

В соответствии с диаграммой состоя

ния двойные латуни в зависимости от структуры подразделяются на «-латуни, (а + р)-латуни и р-латуни.

При температуре 454—468 ℃ происходит упорядочение p-твердого раствора, т. е. ниже этих температур наблюдается определенный порядок в расположении атомов меди и цинка в кристаллической решетке р-фазы. Переход неупорядоченного твердого раствора в упорядоченное состояние сопровождается резким падением пластичности и повышением хрупкости сплавов, что затрудняет их обработку

давлением в холодном состоянии.

Таким образом, латуни, содержащие более 39 % Zn, имеют двухфазную структуру а 十 6 или однофазную 0 и обладают низкой пластичностью.

поэтому они хорошо обрабатываются давлением лишь в горячем состоянии, в отличие от а-латуни, которая хорошо обрабатывается в холодном состоянии.

В многокомпонентных (специальных) латунях добавки третьего, четвертого- элемента н более могут повышать прочность, твердость, упругость, коррозионную стойкость, антифрикционные свойства и технологические характеристики. В зависимости от дополнительных легирующих элементов латунь, содержащую А1, называют алюминиевой; Fe и Мп — железомарганцевой; Мп, Sn, Pl — марганцево-оло- вянно-свинцовой и т. д.

Двойные латуни маркируют буквой Л и числом, характеризующим среднее содержание меди в сплаве в %, В обозначении многокомпонентных латуней после буквы Л указывают легирующие элементы. Числа после букв означают содержание легирующих элементов.

По технологическому признаку латуни подразделяют на литейные и обрабатываемые давлением. Для изготовления литейных латуней могут применяться вторичные литейные латуни.

Двойные латуни, обрабатываемые давлением. Физические и механические свойства этих латуней (ГОСТ 15527—70) приведены соответственно в табл. 30 и 31.

86Материалы с повышенными технологическими свойствами

Ла^яи，

87

31. Мехакноские свойства

и температура обработки

двойных латуней, о

бравад

."М&Х давлением [i3> 嘱 24}

Y

Обрабаты-

Температура,Р

Коэффициент трения

наем ость резанием (по сравнению с латунью ЛС63-3), %

Латуэдь

%, МПа

6, %

°уп， МПа

°т* МПа

о_“ МПа

也%

%- кДж/ц1

нВ* МПа

прокатки и прессе" ванкя

8ЖКМ

НИЗК0- температур- ного отжига

начала рекриа- талли- зации

со смазкой

без смазки

Л策：

мягкая твердая

216—255

392—470

45—55 1—3

159

343

62

380

二

82

215

490—590 1270—1420

20

750—850

450^-400

二

300

二

刀驳

мягкая

235—275

44—52

69

125

При 50-106

80

176

490—590

欣一900

650—720

200

335T70

0,074

0,44

циклов 83

полу-

твердая

430—590

2—4

363

295

123

60

1270—1420

20

—

—

—

Л85:

мягкая

235—295

43—55

55

98

При 100-106 циклов 104

80

—

490—610

30

一

—

200

850

—

—

твердая

510—570

2—5

412

495

При 300.106 циклов 137

80

1180-1420

翔

—

Л 80:

мягкая

290—340

45—55

78

120

При 90-10е циклов 103

69,5

157

520-640

30

820-870

650—720

260

320-360

0,015

0,71

твердая

550—670

2—10

4T2 ,

355

При 50-106 циклов 151

40.

1370-1470

30

—

—

Л70:

мягкая

290—340

50—60

98

130

При 50-106 циклов 155

77

167

540—640

—

—

—

200

320—360

—

—

твердая

615—690

3—6

490—590

440

151

57

—

1420-1520

200

320—360

—

—

Л68:•

мягкая

290—340

50—60

39

98

При 100-106 циклов 117

70

167

540—640

30

750—830

眦一650

260—270

300—370

—

—

твердая

510—725

3—12

340--39С

412

147

52

—

1420—1520

—

—

—

Л63:

1370—1560

мягкая

350—440

40—50

78

108

При 10-106 циклов 118

66

137

40

650—850

600—700

300

350—370

0,012

0,39

1370—1560

твердая

665—735

2T

412

470

При 300-106 циклов 151

60

—

—

—

Л60:

390—490

мягкая

360—410

40—50

78

147

При 400- 106 циклов 151

62

78

45

730—820

600—770

—

350—370

0,012

0,45

1520—1620

твердая

635—735

2—4

390

570

При 500* 106

40

—

—

—

циклов 178

I

Латуньу户三аа. 10е, °C-1Pt *10% Ом.мЕ, МПа j20 ℃20 —300 °CЛА85—0,510208,618,6108,8376,8—ЛА77—29308,618,318,51130,07599 960ЛАЖ60—1—19048,221,6—75,30,09102 900ЛАН59—3—28928,419—83,70,0785105 840Л>Шц59—1—18858,522100,40,093103 880ЛН65—59608,618,2—58,60,14109 760ЛМц58—28658,421,2—71,2372,60,108102 900ЛМцА57—3—18708,120,1—670,⑵101 920ЛО90—19958,7518,418,4125,60,054102 900ЛО70—18908,6819,71170,072103 880ЛО62—18858,519,3108,90,078102 900ЛО60—18858,521,421,4100,4376,80,078102 900ЛС63—38858,520,5—117376,80,06996 040ЛС74—39658,717,519,8121,4—0,068102 900ЛС64—29108,520,31170,070102 900ЛС60—19008,520,820,8104,7376,80,065102 900ЛС59—I9008,520,618,25104,7376,80,066102 900ЛС59—1В9008,520,618,25104,7376,80,066102 900ЛЖС58—1—18958,420,4108,90,07103 880ЛК80-38908,217,017,087,9401,90,20101 920刀 Мш68—0,059378,619,1201130,07598 980ЛАМш77—2—0,059858,719,218,5134376,80,06899 960ЛОМш70—1—0,05 J1AHKMu75—2—2,5— 0,5—0,5:9498,619,0117—0,71101 920закалка9408,618,3二92,1二0,137112 700старение—125,60,105—Латуньу户三аа. 10е, °C-1Pt *10% Ом.мЕ, МПа j20 ℃20 —300 °CЛА85—0,510208,618,6108,8376,8—ЛА77—29308,618,318,51130,07599 960ЛАЖ60—1—19048,221,6—75,30,09102 900ЛАН59—3—28928,419—83,70,0785105 840Л>Шц59—1—18858,522100,40,093103 880ЛН65—59608,618,2—58,60,14109 760ЛМц58—28658,421,2—71,2372,60,108102 900ЛМцА57—3—18708,120,1—670,⑵101 920ЛО90—19958,7518,418,4125,60,054102 900ЛО70—18908,6819,71170,072103 880ЛО62—18858,519,3108,90,078102 900ЛО60—18858,521,421,4100,4376,80,078102 900ЛС63—38858,520,5—117376,80,06996 040ЛС74—39658,717,519,8121,4—0,068102 900ЛС64—29108,520,31170,070102 900ЛС60—19008,520,820,8104,7376,80,065102 900ЛС59—I9008,520,618,25104,7376,80,066102 900ЛС59—1В9008,520,618,25104,7376,80,066102 900ЛЖС58—1—18958,420,4108,90,07103 880ЛК80-38908,217,017,087,9401,90,20101 920刀 Мш68—0,059378,619,1201130,07598 980ЛАМш77—2—0,059858,719,218,5134376,80,06899 960ЛОМш70—1—0,05 J1AHKMu75—2—2,5— 0,5—0,5:9498,619,0117—0,71101 920закалка9408,618,3二92,1二0,137112 700старение—125,60,105—32. Физические свойства многокомпонентных латуней, обрабатываемых давлением [10, 17, 18]32. Физические свойства многокомпонентных латуней, обрабатываемых давлением [10, 17, 18]батываемые легирующими компонентныхбатываемые легирующими компонентных(ГОСТ(ГОСТлатуняхлатунях

Латунь

у

户三

а

а. 10е, °C-1

Pt *10% Ом.м

Е, МПа j

20 ℃

20 —

300 °C

ЛА85—0,5

1020

8,6

18,6

108,8

376,8

—

ЛА77—2

930

8,6

18,3

18,5

113

0,075

99 960

ЛАЖ60—1—1

904

8,2

21,6

—

75,3

0,09

102 900

ЛАН59—3—2

892

8,4

19

—

83,7

0,0785

105 840

Л>Шц59—1—1

885

8,5

22

100,4

0,093

103 880

ЛН65—5

960

8,6

18,2

—

58,6

0,14

109 760

ЛМц58—2

865

8,4

21,2

—

71,2

372,6

0,108

102 900

ЛМцА57—3—1

870

8,1

20,1

—

67

0,⑵

101 920

ЛО90—1

995

8,75

18,4

18,4

125,6

0,054

102 900

ЛО70—1

890

8,68

19,7

117

0,072

103 880

ЛО62—1

885

8,5

19,3

108,9

0,078

102 900

ЛО60—1

885

8,5

21,4

21,4

100,4

376,8

0,078

102 900

ЛС63—3

885

8,5

20,5

—

117

376,8

0,069

96 040

ЛС74—3

965

8,7

17,5

19,8

121,4

—

0,068

102 900

ЛС64—2

910

8,5

20,3

117

0,070

102 900

ЛС60—1

900

8,5

20,8

20,8

104,7

376,8

0,065

102 900

ЛС59—I

900

8,5

20,6

18,25

104,7

376,8

0,066

102 900

ЛС59—1В

900

8,5

20,6

18,25

104,7

376,8

0,066

102 900

ЛЖС58—1—1

895

8,4

20,4

108,9

0,07

103 880

ЛК80-3

890

8,2

17,0

17,0

87,9

401,9

0,20

101 920

刀 Мш68—0,05

937

8,6

19,1

20

113

0,075

98 980

ЛАМш77—2—0,05

985

8,7

19,2

18,5

134

376,8

0,068

99 960

ЛОМш70—1—0,05 J1AHKMu75—2—2,5— 0,5—0,5:

949

8,6

19,0

117

—

0,71

101 920

закалка

940

8,6

18,3

二

92,1

二

0,137

112 700

старение

—

125,6

0,105

—

Латунь

у

户三

а

а. 10е, °C-1

Pt *10% Ом.м

Е, МПа j

20 ℃

20 —

300 °C

ЛА85—0,5

1020

8,6

18,6

108,8

376,8

—

ЛА77—2

930

8,6

18,3

18,5

113

0,075

99 960

ЛАЖ60—1—1

904

8,2

21,6

—

75,3

0,09

102 900

ЛАН59—3—2

892

8,4

19

—

83,7

0,0785

105 840

Л>Шц59—1—1

885

8,5

22

100,4

0,093

103 880

ЛН65—5

960

8,6

18,2

—

58,6

0,14

109 760

ЛМц58—2

865

8,4

21,2

—

71,2

372,6

0,108

102 900

ЛМцА57—3—1

870

8,1

20,1

—

67

0,⑵

101 920

ЛО90—1

995

8,75

18,4

18,4

125,6

0,054

102 900

ЛО70—1

890

8,68

19,7

117

0,072

103 880

ЛО62—1

885

8,5

19,3

108,9

0,078

102 900

ЛО60—1

885

8,5

21,4

21,4

100,4

376,8

0,078

102 900

ЛС63—3

885

8,5

20,5

—

117

376,8

0,069

96 040

ЛС74—3

965

8,7

17,5

19,8

121,4

—

0,068

102 900

ЛС64—2

910

8,5

20,3

117

0,070

102 900

ЛС60—1

900

8,5

20,8

20,8

104,7

376,8

0,065

102 900

ЛС59—I

900

8,5

20,6

18,25

104,7

376,8

0,066

102 900

ЛС59—1В

900

8,5

20,6

18,25

104,7

376,8

0,066

102 900

ЛЖС58—1—1

895

8,4

20,4

108,9

0,07

103 880

ЛК80-3

890

8,2

17,0

17,0

87,9

401,9

0,20

101 920

刀 Мш68—0,05

937

8,6

19,1

20

113

0,075

98 980

ЛАМш77—2—0,05

985

8,7

19,2

18,5

134

376,8

0,068

99 960

ЛОМш70—1—0,05 J1AHKMu75—2—2,5— 0,5—0,5:

949

8,6

19,0

117

—

0,71

101 920

закалка

940

8,6

18,3

二

92,1

二

0,137

112 700

старение

—

125,6

0,105

—

32. Физические свойства многокомпонентных латуней, обрабатываемых давлением [10, 17, 18]

32. Физические свойства многокомпонентных латуней, обрабатываемых давлением [10, 17, 18]

батываемые легирующими компонентных

батываемые легирующими компонентных

(ГОСТ

(ГОСТ

латунях

латунях

Полуфабрикаты латуней, обрабатываемых давлен ием, поставляются в виде горяче- н холоднокатаных, протянутых и прессованных изделии (проволока, полосы, листы, ленты, трубы и др.) в мягком (отожженном), полутвердом (степень обжатия 10—30 %), твердом (30—50 %) и особо твердом (более 60 %) состоянии.

Многокомпонентные латуни, обра-

давлеиием. Основными

компонентами в миого-

15527——70) являются алюминий, железо, кремний, марганец, мышьяк, никель, олово и свинец. Алюминий,

никель, олово и кремний повышают прочность, коррозионную стойкость и улучшают антифрикционные характеристики, Железо, измельчая зерно, повышает температуру рекристаллизации и твердость латуни. Марганец повышает ее жаростойкость. Мышьяк предохраняет латуни от обесцинкива- ния в агрессивных пресных водах.^ Добавки свинца в латуни улучшают ее? обработку резанием.茎

Физические и механические свойч ства многокомпонентных латуней, о囲 рабатываемых давлением, приведен» в табл. 32, 33. Механические свойстве латуней при низких температурам

„прлставлены в табл. 34. Эта латуни 関Пинаются деформационным накле- за исключением латуни

У；白 КМн75—2—2,5—0,5—0,5. Эта 常пшь является дисперсионно-твердейшим сплавом, который упрочняется 工 только при деформационном нагеле но и в результате закалки н старения. Она обладает высокой пластичностью в закаленном состоя- ннн и высокими прочностными и упру- ГИМИ свойствами после старения. Упрочнение сплавов обеспечивается холодной деформацией после закалкн. 'Все двойные латуни обладают достаточной прочностью и отлично обрабатываются давлением как в горячем, так и в холодном состоянии (за исключением латуни Л60, которая хорошо обрабатывается в горячем состоянии).

Кроме высоких механических и литейных свойств латунь Л96 отличается высокой коррозионной стойкостью и не склонна к обесцинкиванию и коррозионному растрескиванию. Ее применяют для изготовления радиаторных, конденсаторных и капиллярных трубок.

Латуни Л90, Л85, Л80 обладают хорошими механическими и коррозионными свойствами. Оии применяются для изготовления змеевиков, сильфонов, деталей теплотехнической и химической аппаратуры.

Латунь Л90 хорошо сваривается со сталью при совместной прокатке, в связи с чем успешно применяется для плакировки и изготовления биметалла. Отличаясь красивым золотистым цветом, латунь Л90 применяется для изготовления фурнитуры и украшений. Из латуни Л85 изготовляют гибкие шланги, детали холодильного оборудования, конденсаторные трубки.

Латунь Л80 идет на изготовление проволочных сеток в целлюлозно-бумажной и шиферной промышленности.

Латунь Л70 в основном применяется "я химической аппаратуры. Латунь 订68 применяется для изготовления Деталей холодной штампов кой и глу- бок°й вытяжкой. Из латуней Л68 “ Л63 изготовляют полосы, листы, *нты, прутки, трубы, проволоку, фольгу И профили различных разме- ^Qb. Латунь Л63 используется для изготовления крепежных изделий, де

талей автомобилей н конденсаторных труб. Латунь Л60 устойчива к общей коррозии и применяется в основном для толстостенных патрубков, шайб, деталей машин.

Алюминиевые латунн обладают повышенными механическими свойствами и коррозионной стой костью. Они хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии (за исключением латуни ЛАН59—3—2, которая обрабатывается давлением только в горячем состоянии). Латунь ЛА85—0,5 отличается высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и может обрабатываться волочением. Она служит заменителем золота при изготовлении знаков отличия, фурнитуры и украшений. Латунь ЛА77—2 устойчива к ударной коррозии и применяется в морском судостроении для изготовления конденсаторных труб. Латунь ЛАН59—3—2 применяется в морском судостроении, в электрических машинах и в химическом машиностроении для высокопрочных и химически стойких изделий, работающих при комнатной температуре*

Из латуни ЛАНКМц75—2—2,5— 0,5——0,5 изготовляют цельнотянутые круглые трубы для производства манометрических трубок и пружин в приборах повышенного класса точности. Из латуни ЛЖМц59—1 — 1, обладающей повышенной коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и в морской воде, а также хорошими антифрикционными свойствами, изготовляют детали для авиации и морского флота и вкладыши для подшипников. Латунь ЛН65—5 обладает повышенными механическими и коррозионными свойствами, обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии. Кроме различных видов проката нз нее изготовляют манометрические и конденсаторные трубки в морском судостроении, сетки для бумажной промышленности и другие детали.

Марганцевые латуни кроме хороших механических и технологических свойств (обрабатываются давлением в холодном и в горячем состоянии) обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде, хлоридах и перегретом паре. Латуни ЛМц58—2 и ЛМцА57—3—1 в основном приме-

33. Механические свойства м темп^атуры обработки многокомпонёитных л

ату

Gyn

О-1

4

Латунь

%, МПа

+3

6, %

МПа

ЛА85—0,5: мягкая

твердая

ЛА 77—2: мягкая твердая

ЛАЖ60-1—1： мягкая

твердая

ЛАН59—3—2: мягкая

твердая

ЛЖМц59—1—11 мягкая твердая

ЛН65-5: мягкая твердая

ЛМц58—2 мягкая

твердая

ЛЛ1цА57—3—1J

мягкая твердая

ЛО90—1:

мягкая

твердая

ЛО70—1: мягкая

твердая

ЛО62—1: мягкая

295—390

490—690

340—440 550—650

390—440

690—745

440—540

635—735

412—470

590—735

370—440

655—785

370—440

590—735

390—490

685—735

245—304

470—550

314—370

568—7 毎

370—420

60

3—10

45—52

7—11

45—55

7—10

40—50

7—11

45—55

5—10

45—65

3—6

36—45

5—10

40—50

4—8

42—50

3—6 '

55-65

3-—-10

55—65

7,5 54

10

52

Литая : 88

Пзлу- твердая 186

105 '

Литая 73,5

Литая 19,6 ,

Литая

255—345

165 , Литая :

175

137 637

Литая > 153

89

侬

147

При 100-10е циклов 125

При 150 000 циклов 125

При 60- 10е циклов ПО При 3(ХЬ 106 циклов 206

Литая при 10* 106 циклов 104

5С

58

Л нт

30

Пол

твер

2c

58

IE

52,

55

70

28

56

ая

У- дая

5

твердая

668—735 '

J5

.265

372 '

Полутвердая при 100-10б циклов 142

F

前 обрабатаваем&х давлением [17, 18, 24]“

кДж/м2

НВ, МПа

прокатки и прессования

Температура, ℃

отжига

Коэффициент трения

низкотемпературного отжига

начала рекрис- талли- аации

со смазкой

без смаз

ки

Литая 530

800—850

400

650—700

—

—

1470

—

—

一

—

—

—

—

—

440—540 147Q—1570.

30

720—770

300

400

600—650

—

—

440-785

—

6(Ю—800

—

400

^)0—650

—

—

1620—1720

25

—

—

—

—

—

Полу-

1080—1180

15

700—750

350

350—400

600—650

OQF

0,32

твердая 40,2

1720—1820

—

—

—

118

735—930

25

630—750

400

600—650

0,012

0,39

1520—1620

1570—1670

750—870

300—400

400

600—650

0,008

0,20

540—640

—

—

Литая

785—880

,630—750

300—40С

600—650

0,012

0,32

1180

1180—1760

22,1

—

—

830^-930 1710—18Ф0

490—590

22

30

650—750

7СЮ—900

350

350—370

600—650

550-^720

0,013

仇45

735

1370—1470

—

—

—

—

—

—

610

470—640

650—750

300

550—650

0,0082

0,3

1370—1520

—

—

—

—

—

—

—

Полу- твераая 550

735—830

30

700—780

300—350

550—650

1370—1470

40

—

—

—

—

—.

—

92Материалы с повышенными технолог ическ им и свойствами

1

Латуни-93

Ппополжение табл- 33

Латунь

%, МПа

б, %

Оуп

— …КОЭффНЦНеНТ

МПа

々я，

Литая 760

490

590

Литая

390

1670

610

НВ, МПа

трения

屮，

й

прокатки и прессо- ваиня

низкотемпературного отжига

начала рекристаллизации

отжига

со смазкой

без смаз, ки

38—44

3—10

40—50 3—6

40—55

2—5

55—65 4—6

45—55 3—6

36—50 4—6

35—45 2—5

53—60

3—5

50—60

3—5

40—55 3—5

50—60

2—4

48,4

25,5

8

3,5

137

353

78 412

60—120

390—440

59—98 390—460

103 412

98 412

39

74 470—530

Полутвердая 190

176

412

89

440

98

510—610

78—120

440—490

120

550

140

412

Литая 105

98

412

160

220

456

835

990

При 50-10е циклов 118 167

При 50-10е циклов 159

—)

При 100- 10е циклов 120 147

Литая при 10-106 циклов 104

ф

1 i

1

〃иьи—1： мягкая

твердая

ЛС63—3:

мягкая твердая

ЛС74—3:

мягкая

твердая

ЛС64—2:

мягкая твердая

ЛС60—1:

мягкая твердая

ЛС59—1:

мягкая твердая

ЛЖС58—1 —1: мягкая твердая

ЛК80—3:

мягкая

твердая

ЛМш68—0,05:

мягкая

твердая

ЛАМш77—2—0,05:

мягкая твердая

ЛОМш70—1—0,05:

мягкая

твердая

ЛАНКМЦ75—2—2,5—

0,5—0,5：

закалка старение деформация 50 % деформация 50 % -J- + старение

353—390

55©—610

295—390 540—640

295—390

590—685

310—375

570—660

340—390 570—640

290—412

590—690

340—440 640—735

275—335

570—640

ЗЮ—375

660—735

245—340 490—590

310—375

670—690

530

690

865

1010

705—805

1420—1520

390—490

1270—1370

390—490

1270—1370

490—590

1370—1470

590—680

1470—1570

680—785

1470—1570

735—835

1570—1670

930—1030

1670—1860

490—590

1420—1520

590—680

1570—1670

490—590

1370—1470

2840—2940

40

100

80

90

75 во

70

30

30

25

30

20

700—800

760—820

780—820

640—820

750—850

700—850

720—770

700—850

800—850

二

285

260—270

300

350—400

300—370

400

300—350

350—400

360

350

300—370

350

300—350

550—650

600—650

600—650

620—670

600—650

600—650

600—650

500—600

550—650

600—700

550—650

0,1

0,0135

0,084

0,0082

0；22

0,22

0,17

0,22

0,3

二

70

52

58

70

28

61,4

41,4

38,5

10,9

с

Ир и м е ч а н н е. Режим термической оораоотки латуни ланммц/_

ных образцов при 500 ℃; старение закаленных и деформиро в а н ных на 10% образце^ 〜叩"45入^"力：температура закалки 780 С (выдержка 30 мнн); старение закален '^старение закаленных и деформированных на 50 % образцов при 350 ^С.

34. Изменение механических свойств латуней при низких температурах

Латуяь

Температураиспытания,℃

МПа

6

Л70 деформированная и отожженаая

20

—10

—40

—80

— 120

—180

Л72 деформированная м отожженная

18

—30

—80

Л68:

обожженная прн

550 X, 2

q

20

—78

—183

деформированная

на 40 %

20 一78 —183

Л59:

деформированная

на 25%

20

—78

—183

отожженная прн

550 匕 2

ч

20

—78

—183

JIC59— 1: отожженная прн

550 匕 2

ч

20

—78 — 183

Колоднокатаная,

12%

22

—78

-183

полосы

17

—40 — 196 —253

ЛМи58—2 горячекатаная отожженная

20

0

—40

351365375392420505285294297334392420524589635706547569675376420520362374475437483594431441578666412

'67S'5工力力.38 1 8 0 4 303 286 2 0 8 翳需需 ^79-75-74-欺50-3%10>19-21.24-49,50,28.27.30,羽器

7 6 5 4

19419718518819218565.67.71.78,2703003925806306983914125501371551 96⑷1691 98314371480,-二176147186

5 5 5 7 1 5 6 0 7773 60сга 26a 瓦N—Г 777777 7778 777 676 6 6 6 7^-7

2 4 2 7 9 7

6 6 6 5 5 5

в судостроительной промышлен- /стн а также для изготовления кре- 厶к/х изделий и арматуры.

Оловянные латуни (кроме латуни 力062—1) хорошо обрабатываются да- :ле；нем в горячем и холодном состоя二 иП обладают высокой коррозионной гтпйкостыо в пресной и морской воде. [Яо латунейЛО90—1,ЛО70—1,

笈062—1, Л06ОТ, ЛОМш70-1—0,05 изготовляют конденсаторные трубки,

теплотехническую аппаратуру и де- талн для морского судостроения.

Свинцовые латуни отлично обраба

тываются резанием и обладают высокими антифрикционными свойствами. Латуни ЛС74—3, ЛС63—3, ЛС64—2 применяют в часовой и автотракторной промышленности, латунь ЛСС4—2 используют также в типографском деле. Латуни ЛС60—1, ЛС59—1, ЛС59—1В прпхенхют для изготовления крепежных изделий, зубчатых

колес, втулок.

Кремнистые латуни обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии (ЛК80——3) и применяются для коррозионно-стойких деталей машин.

Полуфабрикаты из латуней, обрабатываемых давлением, поставляются в виде круглого и плоского проката. Характеристики полуфабрикатов приведены в табл. 35 и 36.

Коррозионная стойкость латуни Л90 (снижение массы) под действием морской воды, влажного пара при 100 °C, морского тумана соответственно равна 0,50; 0,48； 0,24 г/(м2- сутки).

Предел выносливости латуни Л80 в холоднотянутом, отожженном со- стоянни равен соответственно 154 МПа ^Ри }00* Ю6 циклов； 117 МПа при 9°. ID' циклов, а при испытаниях в растворах хлористого натрия и угле- ^ic/ibix щелочей 96 МПа при 80 X X 10е циклов и 103 МПа при 60- 10е Циклов соответственно.

Предел выносливости латуни Л70 ；°^ 乎巾。рма艮ни л отжига при 220 a。彳汨 С, 3 q равен соответственно ^ Aja при ЗО-Ю6 циклов и 96 МПа Р【【80-10° циклов, а в соленой воде он E^b：?f соответственно 62 МПа прн /儿艮нклов и 85 МПа прн ЬО'Об 艮нклов.у

厶 ^°РР°знонн?ястойкость латуни

ад П°Д действием морской воды

0,61 г/(м2-сутки), под действием 10 %* ной H2SO4 — 1,46 г/(м2-сутки). Предел выносливости на воздухе н в морской воде составляет соответственно 168 и ИЗ МПа при 50-106 циклов.

Отожженная при 650 ℃ латунь Л60 имеет временное сопротивление g = = 370 МПа, относительное удлинение н сужение соответственно 6 — 56 %; 屮=61 %, предел выносливости j = =151 МПа при 400-106 циклов. При испытании в растворе хлористого натрия q ~ 382 МПа; 6 — 48 %;屮= =69 %; Li = 172 МПа при 10 X X 106 циклов.

Коррозионная стойкость латуни ЛАН 59—32 в г/м2 за 1000 ч составляет: 0,09 под действием щелочи (мягкая латунь)； 0,04 под действием морской воды (мягкая латунь); 1,15 под действием 10 %-ной H2SO4 (полутвердая латунь).

Коррозионная стойкость латуни Л63, отожженной при 650 ℃ и холоднокатаной и отожженной при 200 ℃, составляет: 0,476 й 0,532 г/(м2-сутки) в морской воде; 1,37 и 1,208 г/(м2-сутки) в 1 % -ном растворе H2SO4； 15,18 и26,60 г/(м2-сут- ки) в 1 % -ном растворе HWO3； 0,0682 и 0,0562 г/(м2-сутки) в дистиллированной воде； 0,0031 и 0,0031 г/(м2* сутки) в атмосфере (98 % влажности), 1,46 г/(м2-сутки) в 10 %-ной H2SO4.

Коррозионная стойкость латуни ЛАНКМ 艮 75—2—2,5—0,5—0,5, состаренной после закалки и после холодной прокатки, составляет: 0,0758 и 0,0693 г/(м2* сутки) в морской воде соответственно； 0,768 и 1,174 г/(м2- сутки) в 1 %-ном растворе HtSO4; 7,43 и 7,60 г/(м2* сутки) в 1 %-ном растворе HWO3； 0,0206 и 0,0206 г/(м2-сутки) в дистиллированной воде； 0,00169 и 0,00113 г/(м2- сутки) в атмосфере (98 % влажности).

Коррозионная стойкость мягкой латуни Л)КМк59—1—1 составляет: 0,22 г/(м2-сутки) под действием морской воды； 1,77 г/(м2-сутки) в 10 % -ном растворе H2SO4; 0,58 г/(м2-сутки) в 2 %-ном растворе щелочи.

Коррозионная стойкость латуни ЛМц58—2 составляет 0,40 г/(м2-сутки) в морской воде; 0,70 г/(м2-сутки) в сухом паре при 250 ℃； 1,59 г/(м2-сутки) в 10 %-ном растворе H3SO4;

35. Плоский прокат нз латуни [11, 17, 18, 23]

Полуфабрикат (размеры, мм)

%, МПа

6 %

не менее

Полосы прямоугольные латунные (ГОСТ 6688—75) Прессованные (5X20-5- 25X60);

Л 63

294

30

Л>КМц59—1—1

431

31

ЛМц58—2

421

25

ЛО62—1

343

25

ЛС59—1

372

Тянутые (3X6+10X18)

ЛС59—1

用

Листы и полосы латунные (ГОСТ 931—78)

Горячекатаные листы (прн юлщине 5,6+21, 22, 25: 600 X X 1500 и 1000X2000):

I

Л 63

294

30

ЛО62—1

343

20

ЛС59—1

Холоднокатаные листы (при толщинах 0,4; 0,5; 1,2; 1,3; 1,35; 1,4; 1,5； 1,6; 1,65; 1,8; 2,0； 2,2; 2,5; 2,75; 3,0; 3,5; 4,0+7,5; 8,0; 9,0; 10,0; 11,0; 12,0: 600X1500; 800Х 2000; 1000X2000)

363

18.

i

Холоднокатаные полосы (при толщине 0)4—10,0, ширина 40— 500)

1

Л90：

мягкая-

235

35

полутвердая

294

10

твердая 刀85:

353

3

мягкая

255

38

полутвердая

323

12

твердая Л80:

393

3

мягкая

265

40

полутвердая

333

15

твердая

Л68:

392

3

мягкая

294

42

полутвердая

343

20

твердая

431

особо твердая Л63:

519

мягкая

294

381

четвертьтвердая

343

201

полутвердая

412

ю q

твердая

490

4

особо твердая，

588

-—

Латуни

97

Продолжение т

абл. 35

Полуфабрикат (размеры, ым)

%, МПа

> %

не менее

JIC59—1： мягкая твердая

ЛМа58—2: мягкая полутверд твердая

ЛО62—1 тв

Лента латуи

Толщина 12 0」4一0,22|

Л90: мягкая полутверд

Толщина I 厶 0,1—0,22 1

Л90 твердая

Л85: мягкая полутверд твердая

Л80: мягкая полутверд твердая

Л68: мягкая полутверд Толщина 0,05-0,09 0,25-0,45

"68: твердая Толщина 0/4—0,22

力68 особо т Л63:

мягкая полутверд • твердая

особо твер ^олщина "14—0,22

ая

зрдая

ная (ГОС

Нирана I (0—200 1 (

ая

Uырана I 0—600 1 0

ая

ая

ая

Ширина 10—175 10—600

Ширина 10—300

вердая

ая

дая

Ширина 10—200

Г 2208—75

Толщина ),25—0,45

Толищна ,25—0,45

Толщина 0,1—0,22 0,5—2,0

Толщина 0,25-

0,45

Толшина

0,25— 0,45

)

I Ширина 1 10—250

；Ширина 10—600

Ширина 10—300 20—600

Ширина 10—600

Ширина 10—250

[Толщина 1 0,5—2,0

[Голищна 1 0,5—2,0

Толщина 0,5—1,0

Толщина 0,5—2,0

1 Ширина 1 20—600

I Ширина

1 20—600

：Ширина

1 20—600

Ширина 20—600

343 461

382

421 588 392

235—245 392—421

>353

255—363 323—431

>392

265—372 333—431

>392

234—372 343—441

431—539

>519

294—412 412—539 539—617

>587

25

5

30

15

3

5

35

10

3

38

12

3

40

15

3

42

20

10

38

10

4

4 Б. н.

Арзамасов

и др.

Продолжение табл. 35

Полуфабрикат (размеры, мм)

%’ МПа J 6, %

не ^сиее

Л63:

четвертьтвердая

Толщина I Ширина [Толщина I Ширина I Толщина\ Ширина 0,14—0,40 1 10—175 [0,45—1,41 20—280 | 1,5—2,0 | 20—600

ЛС59—1 мягкая

Толщина I Ширина 1 Тслщина {Ширина | Толщина\ Ширина 0,1-0,4 1 10—175 1 0,45—1,4 |20—280 | 1,5—2,0 | 20—180

ЛС59—1 твераая

Толщина I Ширина

0,35—1,2 1 20—300

ЛС59—1 особо твердая

ЛМц58—2:

мягкая твердая

Толщина I Ширина | ТолЩина\ Ширина

0,14—0,4 1 10—175 |0,45—1,4| 20—280

ЛМц58—2 полутвердая-

Лента латунная радиаторная (ГОСТ 20707—80)

Толщина I Ширина

0,05—0,75 1 10—200

Л63; Л90:

мягкая полутвердая твердая

Л63 четвертьтвердая

Ленты и полосы нз свинцовок латуни (ГОСТ 4442—72)

Ленты толщиной 0,1—2,0, шириной 10—150

ЛС63—3:

мягкая полутвердая

Полосы толщиной 7^5^~5,0, шириной 20—180

ЛС63—3 особо гвердая

Ленты и полосы томпаковые для плакирования (ГОСТ 2205—71)

Ленты*

толщиной 0,7; 0,9; 1,0; 1,1; 1,5; 1,6; 1,7; 2,0

шириной 100—500

Полосы:

толщиной 2,5; 2,6; 3,0； 3,6; 4*0

шириной 100—500

Л90

343—470

343—490

461—587

>587

382—490

567

421工587

>294

343—441

627

20

25

1

30

4

5

8g Круглый фокат мз латуни [13

>

Продолжение табл. 36

23]

Полуфабрикат (размеры, ым)

%, МПа

й.

Р^дуфабрикат (размеры, мм)

%, МПа

6, %

%

Диаметр 10—20

ЛС63—3 полутвердая

Диаметр 10—160

Л062—1 прессованная

Диаметр 3—50

Л062—1 тянутая полутвердая

Диаметр 10—160

ЛЖС58—1—1прессо

ванная

Диаметр 3—50

ЛЖС58—1—1тянутая

полутвердая

Диаметр 10—160

ЛМц58—2 прессованщ|я

Диаметр 3—J2

ЛМц58—2 тянутая полутвердая

Диаметр 12—50 ЛМц58—2 тянучая полутвердая

Диаметр 10—160

ЛЖМц59—1—1 прессованная

Диаметр 3—12

ЛЖМц59— 1—1 тянутая полутвердая

Диаметр 12—50

ЛЖМц59— 1—1 тянутая полутвердая

Диаметр 10—160 ЛАЖ60—1—1 прессованная

Проволока латунная (ГОСТ 1066—80) круглая диаметром 仇/— /2; квадратная н шестигранная со стороной 3— 12:

Л80; Л68; Л63; ЛС59—1： мягкая, полутвердая, твердая

прутки латунные. Круглое, квадратное и шестигранное сечение (ГОСТ 2060—73)

Диаметр 10—160

JI60：

прессованная

тянутая

Диаметр S—50

Л60 мягкая

Диаметр 340

JI60 полу1вердая

Диаметр 3—12

Л60 твердая

Диаметр 10—160

Л63:

прессованная тянутая

Диаметр 3—50

Л65 мягкая

Диаметр 3—40

JI63 полутвердая

Диаметр 3—12

JI63 твердая

Диаметр 10—160

ЛС59—1 прессованная

Диаметр 3—^50

ЛС59—1 мягкая

Диаметр 3—40

ЛС59—1 полутвердая

Диаметр 3—12

"С59—1 твердая

Диаметры 3—9t5; 10—14； /5—20

ЛС63—3 тянутая твердая

•

294 Ж

333

Ж

470

294 294

334

372

441

価

333

392

490

490—588

30 30

30

17

9

М 40

30

15

19

18

22

15

5

1

353

363

392

294

441

392

441

412

431

490

441

441

12

20

15

20

10

25

20

20

28

15

17

18

4*

100Материалы с повышеияымя технологическими свойствами

Продолжение табл. 36

Продолжение табл.

Полуфабрикат (размеры, мм)

%, МПа

6, %

.Полуфабрикат (размеры, мм)

%, МПа

Проволока латунная для холодной высадки (ГОСТ 12920—67;

ГОСТ 1666—80)

Диаметры /,2; /,32;

1.4; 1,45: 1,5; 1,6; 1J; 1、8; 2,0; 2,16; 2,2; 2,35; 2,4; 2,5; 2,6; 2,64; 2,85; 3Q; 3,26; 3,35; 3,48; 5,5； &6; 3,85; 4,0; 4,1; 4,38; 4,43; 4,8; 5,0; 5,2; 5,28;

6,8; 6,0; 7,0; 7,1; 7,8; &0; 8,3; 8,85; 9,0; 10t0 Л63:

полутвердая твердая

Проволока нз свинцовой латуни (ГОСТ 19703—79)

Диаметр 0,46—12

ЛС63~3:

мягкая

полутвердая твердая

Диаметр 0,45—6,5

ЛС63—3 особо твердая Диаметр 70—8,0

ЛС63—3 особо твердая

Трубы латунные (ГОСТ 494—76)

Диаметр 3—100; тол- щина стенки 0,5—10 Л63; Л68 тянутая и холоднокатаная

363

>294 392—510 510—617

617—715

617—686

18

32

3

Диаметр 21—195; толщина стенки 7,5—42,5

Л60; Л63; ЛС59—1;

ЛЖМц59—1—1 прессованная

Трубы латунные для теп- лообменных аппаратов (ГОСТ 21646—76)

Наружный диаметр 10— 50; толщина стенок 0у8—3

Л070—1 мягкая ЛОМш70—0,05; Л68; ЛМш68—0,05; ЛА77—2 мягкая

Л68; ЛО70—1 полутвердая

Трубы латунные тонкостенные (ГОСТ "383—75)

Диаметр 1,5—28; толщина стенки 0J5—0?

Л63 тянутая: мягкая

твердая

Л96 тянутая： мягкая

твердая

294 323

343

294

392

206

294 .

1

40

35

35

1

誤

IC

35'

20

0,55 г/(м2-сутки) в 2 %-ном растворе щелочи.

Коррозионная стой кость латуни ЛО90—1 в морской воде составляет 0,4—0,5 г/(м2-сутки), а мягкой латуни ЛО70—1 — 0,55 г/(м2-сутки)； в 10 %-ном растворе H2SO4 — 1,65 г/(м2-сутки).

Коррозионная стойкость полутвердой латуни Л062——1 в морской воде составляет 0,55 г/(м2-сутки), а твердой латуни под действием 10 %-ного

раствора H2SO4—1,51 г/(м2* сутки).

Коррозионная стойкость мягкой латуни ЛС59—1 в морской воде составляет 0,35 г/(м2-сутки), под действием 10 % -ного раствора H2SO4 — 1,42 г/(м2*сутки)； предел выносливости этой латуни на воздухе и в морской воде составляет соответственно 190 и 100 МПа при 50- 10б циклов, а латуни ЛЖМц59— 1—1 на воздухе и в морской воде—соответственно 140 и 80 МПа при 50・1。6 циклов.

5 и У а> ?

1

55 1 1 1 1 1 1 ° 1 1 1 1

Оо

о1...Ю13J1^]

о1111о1о11о1

оооо

S.3

E冬2

2- ~ 1 1 1 § 1 5 1 § 1 1 о оооо

69coz

о S 111 о 1 о 1 о 11

о ОООО

嶷泸

^蕾 1 1 1 gj 1 Й 1 SS S 1

占。

0061S СЧ §ф

1 弋① и 1 о ООООо о © о о

讒範

段匿留窮^嚣^崽露露^段

Ь ~ 2 1 S S 11

窑爾直^^写1 § s Г： § §

4

co - co ю g ю g 寸 rr 寸 咆 r

OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOCO

X

4

mm昌目扌目目吕啓mm目

38. Механические свойства и область применения литейных латуней [И, 17, 23]患

Латунь

Литье

%' МПа

6, %

J, МПа

%, МПа

НВ, МПа

кДж/М®

Область применения

ЛЦ16К4

п

к ц

245—343

295—490

295—490

15

15

При 20- 10е циклов

ЮЭ

115—195

二

980—1080

二

1180

二

Детали, работающие в морской воде, при протек-3

торной защите арматуры胃

до 250 ℃М

ЛЦ14КЗСЗ

245—295

295—390

345—390

7

15

135

880

980

390

Подшипники, втулкия

ЛЦ23А6ЖЗЛ1ц2

540—635

585—685

635—735

7

7

7

29J345

1570

1570

—

Гайки винтов, массивные 瞿 червячные винты, работа- я ющие в тяжелых условиях R

ЛЦЗОАЗ

п

к

275—335

345—440

12

15

二

145—175

780

880

Коррозионно-стойкие де- о тали§

ЛЦ40АЖ

п к

335—930

390—470

20

18

二

245

780

880

Арматура, втулки, под-量

ШИННИКИН

ЛЦ35ЮКА

п к

345

370—450

20

18

175—195

980

830

二

Арматура без притирае- * мых поверхностей, работа- 3 ющих в воде, на воздухе, х масле, жидком топливе до ® 250 ℃

ЛЦ40С

к ц

345—390

200

1

20

При 50- 10е циклов 185

145

780

255

Арматура, втулки, сепараторы для подшипников качении. Литье под дав- / лением

ЛЦ40СД

加 36М 口202c2

1д

К

1200

295—390

295—345

6

В морской воде 100

225—285

690 I —[

880

980

吧1

Зубчатые колеса

ЛЦ38МЦ2С2

П

К

295—390

345—440

10

8

二

215—275

690

780

685

Антифрикционные детали, армировка вагонных подшипников

ЛЦ40Мц1,5

П

К ц

345

345

345

20

20

20

При 20- 10е

циклов 90

155

二

980

980

980

1180

Авиадеталн, несущие силовую нагрузку, неответственные подшипники й арматура, детали, подвергающиеся лужению, заливке баббитом

7Щ40МцЗЖ

п к

д

390—540

540—635

390

18

10

10

При 20 • 106 циклов 135 При 50- 106 циклов в морской воде 80

165—235

880

980

880

1760

Несложные по конфигурации детали ответственного назначения и арматура для морского судостроения, работающие при температуре до 300 ℃, массивные детали (гребные винты, лопасти, сепараторы)

ЛЦ25С2

п

245—295

8

—

—

690—780

—

Штуцера гидросистем автомобилей

ЛЦ40МцЗА

К, Ц

441

15

ИЗО

一

Для деталей несложной конфигурации

Обозначения. П — литье в песок; К — литье в кокиль; Ц — центробежное литье.

Литейные латуни. Согласно ГОСТ 17711—80 существует 10 марок литейных латуней. Литейные латуни в виде чушек (ГОСТ 1020—77) содержат те же элементы, что и латуни, обрабатываемые давлением; от последних литейные латуни отличает,, как правило, большее легирование цинком и другими металлами. Вследствие малого интервала кристаллизации литейные латуни обладают хорошими литейными характер истиками. Свойства литейных латуней приведены в табл. 37, 38.

БРОНЗЫ

Бронзами называют сплавы меди, в которых цинк или никель не являются основными легирующими элемеи* тами.

По химическому составу бронзы подр азде ля ются на две группы: оловянные, в которых основным легиру-

Ющим элементом является олово, и безоловянные, не содержащие олово в качестве легирующего компонента.

По технологическому признаку бронзы делятся на литейные и деформируемые. Литейные бронзы предназначены для фасонных отливок. Деформируемые бронзы хорошо поддаются обработке давлением.

Бронзы по сравнению с латунью обладают лучшими механическими, антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью. В качестве легирующих элементов в бронзе используют олово, алюминий, никель, марганец, железо, кремний, свинец, фос* фор, бериллий, хром, цирконий, магний и другие элементы.

Оловянные бронзы. Бронзы, в кото* рых олово является основным легирующим элементом, называются оловянными.

Наибольшее практическое значение имеют сплавы, содержащие до 20 % Sn. Эта часть диаграммы состояния Си—Sn представляет собой ct-твердый раствор олова в меди, имеющий гранецентрированную кристаллическую решетку. Растворимость олова в меди меняется от 15,8 % при 586 °C до 1 % при 200 ℃. Причем в реальных условиях затвердевания и охлаждения (в песча*

ных и металлических формах) область a-твердого раствора значительно сужается (примерно до 6 %). В равнове- сии с ct-твердым раствором по мере понижения температуры находятся f-, V-, 6-, s-твердые растворы: ₽ — на основе соединения Cu5Sn с объемно центрированной кубической решеткой； V и 6 — на основе Cu31Sn8 со сложной кубической решеткой; е — на основе Cu3Sn с гексагональной плотноупако-, санной решеткой. и

К числу однофазных сплавов отн(Я сятся бронзы с содержанием до 5-3 6 % Sn. В бронзах с более высокий содержанием олова при кристаллизаи цин образуются а- и p-фазы. При ох〃可 ждении при 586 ℃ p-фаза распадаетЗ с образованием эвтектоида (a+v), 1 при 520 ℃ ^-фаза распадается с обра зованием эвтектоида а*6. На этой обычно заканчиваются фазовые пр» вращения в бронзах. 扌

Механические свойства оловянный бронз достаточно высоки. С увеличе-

нием содержания олова возрастает твердость к прочность сплавов, но при этом снижается пластичность.

Оловянные бронзы слабо чувствительны к перегреву и газам, свариваются н паяются, не дают искры при ударах, не магнитны, морозостойки и обладают хорошими антифрикциониы-. мн свойствами.

Добавки фосфора к оловянным брон^| зам значительно улучшают их ме:^^^ нические, антифрикционные и лнт^^ ные характеристики. Для механи^^И| ских свойств оптимальное содсржан!^| £ фосфора 〜0,5 % .При содержании фом^Н! фора выше 0,5 % бронзы охрупчи^^В { ются, особенно при горячей прокат^^М Однако в литейных антифрикцнонны^И бронзах может содержаться до 1,2 %РЦЦ

Небольшие добавки Zr, Ti, Nb и В улучшают механические свойства и обрабатываемость давлением в холодном и горячем состоянии. Никель при его содержании ~ до 1 % повышает механические свойства, коррозионную стойкость и измельчает зерно. Свинец значительно повышает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием, но снижает механические свойства. Цинк, почти не оказывая влияния на механические свойства, улуч-' , шает технологические характернстикИ||

физические свойства оловянных бронз, обрабатываемых давлением

击,17,⑻

Бронза

Температура плавления, СС

т/м3

CC.g, °C'1, при

Вт/(м X Х℃)

PEL, Ом.м

£, МПа

Ликвидус

Солидус

20 ℃

20—

300 ℃

БрОФ6,5—0,4 БрОФ6,5—0,15 6р。① 7—0,2 6р。① 8—0,3 6рОФ4—0,25 ЕрОЦ4—3 6рОЦС4—4—2,5 6рОНС4—4—4

1018

1015

995

995

900

880

1060

1045

887

8,8 8,8

8,6

8,6 8,9 8,8 9

9,1

17,1

17,1 17,0 17,0

17,6 18

18,2

18,1

19,1 19

19,4

71,2

71,2

41,9

41

83,7

83,7

83,7

83,7

0,176 0,176 0,17

0,175 0,091 0,087 0,087 0,09

109 800

109 800

112 700

115 600

98 000

121 600

73 500

70 600

катка, НИИ —катка, НИИ —

катка, НИИ —

катка, НИИ —

оловянных бронз. Железо повышает механические свойства и температуру рекристаллизации, однако повышенное содержание железа ухудшает технологические и коррозионные характеристики бронз.

Оловянные бронзы, обрабатываемые давлением— деформируемые, подразделяются на следующие группы (ГОСТ 5017—74): оловянно-фосфористые бронзы БрОФ8,0—0,3; БрОФ6,5— 一0,4; БрОФ6,5—0,15; БрОФ7—0,2; БрОФ4—0,25; оловяино-цинковые бронзы БрОЦ4—3; оловянно-цинково- свинцовые бронзы БрОЦС4—4—2,5 и БрОЦС4—4—4. 。

Физические и механические свойства бронз приведены в табл, 39, 40. Механические свойства оловянных бронз при низких температурах приведены в табл. 41,

Бронзы БрОФ8—0,3 и БрОФ6,5—ОД применяют для сеток целлюлозно- бумажной промышленности. Бронза Ер。①6,5—0,4 также используется для лружин, деталей машин и подшипников. Бронза БрОФ6,5—0,15 применяется для изготовления лент, полос, прутков, деталей подшипников, 6н・ ^еталлических изделий； бронза БрОФ7—0,2 — для прутков, шестерен, зубчатых колес, втулок и прокладок ^соконагруженных машин; бронза ЬрОФ4—0,25 — для трубок контрольно-измерительных и других приборов.

для манометрических пружин； бронза БрОЦ4—3 — для лент, полос, прутков, применяемых в электротехнике, для токоведущих пружин, контактов, штепсельных разъемов, для пружинной проволоки в химической промышленности, точной механике, для арма- турн, шаберов в бумажной промышленности; бронзы БрОЦС4一4—2,5 и БрОЦС4—4—4 ——для втулок и подшипников в автотракторной и автомобильной промышленности.

Оловянные бронзы, обрабатываемые давлением, могут поставляться, так же как н латуни, в мягком (отожженном), полутвердом, твердом и особо твердом

состоянии.

Бронзы БрОФ6,5—0,4, БрОФ6,5— 0,15 и БрОЦС4—4—2,5 обрабатываются обычно в холодном состоянии (про

волочение), а в горячем состоя- лишь прессованием. Бронза

БрОЦ4—3 хорошо обрабатывается да

влением в горячем и холодном состоянии. Виды и свойства плоского и круглого проката из оловянных бронз приведены в табл. 42 и 43.

Литейные оловянные бронзы. Жидкотекучесть литейных оловянных бронз ниже, чем у других бронз, однако они имеют незначительную объемную усадку, что позволяет получать из этих сплавов фасонные отливки бронзы.

Оловянные шихтовые литейные бронзы в чушках (ГОСТ 614—73) служат

88Механические свойства и технологические характеристики оловянных бронз, обрабатываемых давлением [17, 18, 23, 24]

8

8

От

Коэффициент трения

Температура, ℃

Бронза

МПа

6, %

От, МПа

次

6

НВ, МПа

о

as

^玄

БрОФ6,5—0,15; БрОФ6,5—0,4: литая мягкая

твердая

245—345

295—440

685—785

140

195—

245

580-

640

15—30

60—70

7—12

При 10- 106 циклов 265—335

490—

590

80

61

685—820

1570—2160

0,01

0,12

700—

800

600—

650

350一

370

260

20

БрОФ7—0,2: мягкая

твердая

370—440

880—1080

540

55—65

1—2

При 10- 106 циклов 165

1745

—

835—930

1720—2250

0,011

0,33

—

600—

650

—

—

16,1

БрОФ8—0,3: мягкая

твердая

390—490

980—1180

一

55—65

1—2

—

—

—

880—980

1760—2350

—

—

—

600—

650

—

ЕрОФ4—0,25: мягкая

1

295—375

40—58

При 5-106

85

540—685

J

1

700—

600—

350—

20

циклов

800

650

370

151

твердая

590—685

530

6—10

245

60

1570—1670

БрОЦ4—3: литая

195—295

65

15

390

590—685

700—

600—

400

250

800

650

мягкая твердая

295—390

490—590

—

35-45 3—6

二

—

590—685 1570—1670

二

—

—

—

—

二

ВрОЦС4-4—2,5: литая

185

100

11

13

660

0,016

0,26

—

550—

650

400

一

90

мягкая

295—345

130

35—45

二

390

34

480—685

—

二

—

твердая

540-640

275

2—4

—

1470—1760

БрОЦС4—4—4: мягкая

315—335

130

30—40

360

34

610

0,016

0,26

90

твердая

490—590

1—2

41, Механические бронз при низких U6, 17, 18]

свойства оловянных температурах

Температура, ℃

°в> МПа

6, %

电%总a

ВрОФб,5—0,4

17

615

12

61

—196

825

29

54

—253

930

29

51

—

БрОЦЮ—2

20

245

8

36

175

— 190

305

15

24

205

—253

390

18

38

315

Плоский прокат из оловянных бронз [11, 17]

Полуфабрикат (размеры, мм)

°в* МПа

6, %

Полосы, ленты

(ГОСТ 1761—79)

ТолщинаШирина

1—1040—300

0,1—2Ю—ЗОО

БрОФ6,5—0,15：

мягкая

295

34—38

полутвердая

440

8—10

твердая

665

3—5

особо твердая

745

термообработаиная

590

10

Ленты

БрОЦ4—3: мягкая

295

38

■ полутвердая

440

4—8

твердая

620

2—4

особо твердая

685

—

Полосы и ленты

(ГОСТ 15885—77)

Толщина Ширина

1,53—350—300

0,5—2100—200

ВрОЦС4—4—2,5:

мягкая

295

35

полутвердая

440

10

твердая

540

5

технологическими свойствами*

43, Круглый прокат из оловянных 卜'

бронз [11, 17]

1

Полуфабрикат

(размеры, мм)

МПа

Прутки круглые (ГОСТ 10025—78)

1

Диаметр 6—40

БрОФ6,5—0,15 гянутая

410

м

Диаметр 40—"0 ВрО ① 77,2 прессован-

440

15 I

ная

Заготовки для изготовления проволоки, сеток и поясов поршневых колец

БрОФ6,5—0,15 мягкая

345

55

БрОФ7—0,2 мягкая

355

55

БрОФ8—0,3 мягкая

380—

55

480

БрОФ6,5—0,4 твердая

530

Проволока

Диаметр 0J15—2

БрОФ6(5—0,4 твердая С

880

Диаметр 0,5—2

БрОФ6,5—0,4 мягкая

295

Прутки круглые, квадратные, шестигранные (ГОСТ 6511—60)

升

Диаметр 5—/2

u

БрОЦ4—3 тянутая

430

10 ]

Диаметр 13—15

БрОЦ4—3 тянутая

370

15 U

Диаметр 26—35

БрОЦ4—3 тянутая

335

16 J

Диаметр 36—40

БрОЦ4—3 тянутая

315

16

Диаметр 42—/20 БрОЦ4—3 прессованная

275

25

Проволока круглая, квадратная (ГОСТ 5221—77)

Диаметр 0"—/2

浦

БрОЦ4—3 тянутая

765

шихтой: БРОЗЦ8С4Н1 - для литей- бронзы; БрОЗЦ7С5Н; сроЗЦ13С4 — для бронзы БрОЗЦ12С5; БрО4Ц7С5 — для бронзы БрОЗ, 5I17C5; БрО5ЦбС5 — для бронзы БпО5Ц5С и БрО4Ц4С17. Перечисление литейные бронзы (ГОСТ 613—79) применяются для литья антифрикци- онннх деталей. Кроме того, бронзы брбзН 12c5 н БрОЗЦ7С5Н применяются для арматуры, работающей в воде и водяном паре (БрОЗЦ7С5Н в мор* ской воде и маслах) давлением до 245 МПа.

Литейные нестандартные бронзы 6рО10； БрО19 ответственного назна

чения применяются для арматуры и фасонных отливок; бронза БрО10Ф1 — для подшипников шестерен и втулок ответственного назначения; бронза БрОЮЦ2 — для арматуры, подшипников, фасонных отливок; бронза БрО8Ц4 ——для частей насосов и арматуры; бронза БрОбЦбСЗ ——для паровой и водяной арматуры; бронза ВрО8c12 ——для ответственных подшипников, работающих при высоких давлениях; бронзы БрО5С25 и БрО1С22 — для изготовления подшип

ников и втулок, работающих при малых нагрузках и больших скоростях, малоуплотнительных колец; бронза БрОбЦбСЗ ——для паровой и водяной арматуры. Бронзы БрО5С25, ВрСЙС22, БрО8С12 относятся к группе свинцовистых бронз, к которым относятся сплавы БрСЗО (для подшипников, сальников), БрСбОН2,5 (для подшипников, фасонных отливок). Вследствие невысоких механических свойств двойные

свинцовистые бронзы применяют для втулок и подшипников в виде тонкого слоя на стальной основе. Свинцови- сть倬 бронзы с повышенным содержа- ннем олова (БрО8С12, БрОЮСЮ, ВрО10С2НЗ) характеризуются более высокими механическими свойствами, ^м двойная свинцовистая бронза. Поэтому из этой бронзы изготовляют втулки и вкладыши подшипников без бальной основы. Физические и механические свойства литейных оловяи- нь^ бронз приведены в табл. 44, 45.

Коррозионная стойк ость °^ 0 в я н н ы х бронз в атмо- :верных условиях хорошая. В сель- Kg местности скорость коррозии

бронз БрО5 и БрО8 равна 0,00015— 0,0008 мм/год, в морской атмосфере 0,0001—0,0002 мм/год, в городской 0,0015—0,0018 мм/год. В водяном паре при малых скоростях истечения скорость коррозии оловянных бронз меньше (0,0025 мм/год), при высоких скоростях истечения — 0,9 мм/год, В перегретом до 250 ℃ водяном паре оловянные бронзы устойчивы до давления 2 МПа.

В морской воде оловянные бронзы более стойки, чем медь и латуни. Быстрому разрушению подвергаются оловянные бронзы под действием рудничных вод, содержащих окислительные соли.

Сильное воздействие на оловянные бронзы оказывают соляная и азотиая кислоты; менее активной является серная кислота.

В растворах NaOH скорость коррозии составляет 0,25 мм/год, в растворах аммиака 1,27—2,54 мм/год, в водных растворах этилового спирта <0,0025 мм/год. Скорость коррозии оловянных бронз в сухом четыреххлористом углероде или в хлористом этиле <0,0025 мм/год, а в этих же средах в присутствии влаги 1,27 мм/год.

При комнатной температуре кислород и сухие сернистый газ, газы- галогены или их водородные соединения практически не влияют на оловянные бронзы. При высоких температурах коррозия в газах-галогенах значительно возрастает. Скорость коррозии в - сернистом газе при наличии влаги достигает 2,5 мм/год. Значительна (1,3 мм/год) и скорость коррозии оловянных бронз во влажных парах сероводорода при 100 ℃. Скорости коррозии оловянных бронз в различных средах приведены в табл. 46.

Безоловяниые бронзы по своим свойствам не уступают, а часто превосходят оловянные бронзы; поэтому их широко применяют в машиностроении*

Безоловяннь1е бронзы, обрабатываемые да в лени- е м, выпускаются в соответствии с ГОСТ 18175—78.

Алюминиевые бронзы (двух- и многокомпонентные) имеют большое распространение в машиностроении. Алюминий растворяется в меди, образуя a-твердый раствор замещения с ире*

44. Физические свойства к т

ехиологические характеристики литейных оловяииых брои

"10,

17, 18]

4»

Температура, ℃

Бронза

Температура плавления, ℃

т/м8

а-10е, рт

при 20 ℃

Вт/(м.℃)

Дж/(1сг.вС)

Е, МПа

以.1М, Ом* м

ЛИТЬ^

НИЗКО- темпе- ратур- иого отжига

Линейная

Усадка, %

11

If

goS

БрОЗЦ7С5Н

1022

8,7

17,61

62,8

364,3

83 300

—

—

50

БрОЗЦ12С5

998

8,7

—

—

82 300

—

—

—

60

БрО4Ц4С17

970

8,9

—

—

—

—

—

40

БрО5Ц5С5

—

8,8

19,1

393,6

92 600

—

1250—1300

—

1,1,6

30

90

ВрОЗ,5Ц7С5

—

8,7

—

—

—

—

—

30

90

БрОЮ

1020

8,8

18,5

48,1

368,4

103 900

—

1150

200

1,44

20

20

БрО19

880

8,6

18,8

—

96 000

—

БрОЮФ

934

8,7

17,3

49

427

100 900

0,16

1150

200

1,44

БрОЮЦ2

1015

8,5

17,3

55,3

381

98 000

0,150

1120—1150

1,45—1,51

7

—

БрО8Ц4

1000

8,8

16,6

68,2

355,9

98 000

0,135

1100—1150

1,40—1,54

54

ВрО8c12

940

9,1

17,1

—

—

73 500

—

1150

1,4

45

БрО5С25

940

—

17,6

58,6

—

68 600

1150

1,5

40

БрОбЦбСЗ

967

8,82

17,1

75,4

一

88 200

0,09

1150

1,6

40

БрО8Н4Ц2

810

8,86

17,61

—