Пояснения к работе.

Краткие теоретические сведения.
Белые чугуны

Чугуны, кристаллизующиеся в соответствии с диаграммой состояний железо – цементит, где почти весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита, называются белыми.

По структуру белые чугуны бывают доэвтектические (2,14 – 4,3%С), эвтектические (4,3%С) и заэвтектические (4,3 – 6,69%С). Доэвтектический белый чугун имеет структуру перлит, цементит вторичный и ледебурит (рисунок 1, а), эвтектический – ледебурит (рисунок 1, б), заэвтектический – цементит первичный и ледебурит (рисунок 26.1в).

а) б)

в)

Рисунок 26.1 – Микроструктура белых чугунов

Белые чугуны отличаются высокой твердостью (НВ 4500-5000МПа), хрупкостью и для изготовления деталей машин почти не используется. Белые чугуны используются для выплавки стали в сталеплавильных агрегатах и для получения ковкого чугуна путем длительного отжига.

Ковкие чугуны

Ковкий чугун получают путем отжига белого доэвтектического чугуна следующего состава: 2,4-2,9%С; 1,0-1,6%Si; 0.2-1.0%Mn; 0,2%S и до 0,18%P. Отливки выдерживают в печи при температуре 950-970С (рисунок 2) в течении 15-20 часов.

При этом происходит распад цементита, входящего в состав ледебурита, и структура после выдержки состоит из аустенита и графита хлопьевидной формы. Затем отливки охлаждают до температур, соответствующих интервалу эвтектоидного превращения. При охлаждении происходит выделение из аустенита вторичного цементита, его распад и в итоге рост графитных включений. При достижении эвтектоидного интервала температур (760 - 740 С) охлаждение резко замедляют или дают длительную выдержку при температурах несколько ниже этого интервала (720С).

Рисунок 26.2 – Схема режимов отжига на ковкий чугун

В этот период протекает распад аустенита с образованием ферритно – графитной структуры или распад цементита, входящего в состав перлита, с образованием феррита и графита хлопьевидной формы (режим1 на рисунке 26.2).

При быстром охлаждении вторая стадия графитизации устраняется и перлитный ковкий чугун. Таким образом, по структуре металлической основы ковкие чугуны бывают ферритные и перлитные (рисунок 26.3).

а) б)

Рисунок 26.3 – Микроструктура ковких чугунов

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и цифрами. Ковкий чугун марки КЧ30 – 6 имеет временное сопротивление при растяжении В=30кгс/мм2=300МПа и коэффициент относительного удлинения =6%. Ковкие чугуны обладают более высокими значениями временного сопротивления при растяжении и некоторой пластичностью, чем серые чугуны и применяются для изготовления методами литья мелких деталей сложной конфигурации, испытывающих циклические и динамические нагрузки.

Вопросы для закрепления теоретического материала лабораторной работе:

1. Охарактеризуйте белый и ковкий чугуны.

2. Как классифицируются белые чугуны по структуре?

3. Как получают белые чугуны?

4. Какова форма графита в ковких чугунах?

5. Расскажите о структуре и свойствах белых чугунов.

6. Маркировка и применение чугунов.

Задания и порядок выполнения лабораторной работы:

1.Ознакомиться с микроструктурой и свойствами белых чугунов

2.Зарисовать их микроструктуру.

3.Ознакомиться с режимом отжига для получения ковких чугунов, свойствами и маркировкой их.

4.Зарисовать микроструктуру ковких чугунов.

Занятие 27. Порошковые материалы: получение порошков, технология получения изделий из них, применение. Твердые сплавы.

Порошковой металлургией называют область техники, охватывающую совокупность методов изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками без расплавления основного компонента.

Из имеющихся разнообразных способов обработки металлов порошковая металлургия занимает особое место, так как позволяет получать не только изделия различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, которые другим путем получить или очень трудно или невозможно. У таких материалов можно получить уникальные свойства, а в ряде случаев существенно повысить экономические показатели производства. При этом способе в большинстве случаев коэффициент использования материала составляет около 100%.

Порошковая металлургия находит широчайшее применение для различных условий работы деталей изделий. Методами порошковой металлургии изготовляют изделия, имеющие специальные свойства: антифрикционные детали узлов трения приборов и машин (втулки, вкладыши, опорные шайбы и т.д.), конструкционные детали (шестерни, кулачки и др.), фрикционные детали (диски, колодки и др.), инструментальные материалы (резцы, пластины резцов, сверла и др.), электротехнические детали (контакты, магниты, ферриты, электрощетки и др.) для электронной и радиотехнической промышленности, композиционные (жаропрочные и др.) материалы.

Основные преимущества использования порошковой металлургии:

- снижает затраты на дальнейшую механическую обработку, которая может быть исключена или существенно уменьшена. Получает готовое изделие точное по форме и размерам. Обеспечивает высокое качество поверхности изделия.

- использует энерго и ресурсосберегающие технологии. Уменьшает количество операций в технологической цепи изготовления продукта. Использует более чем 97% стартового сырья. Реализует многие последующие сборочные этапы ещё на стадии спекания.

- позволяет получать изделия с уникальными свойствами, используя многокомпонентные смеси, объединяя металлические и не металлические компоненты: изделия различной пористости (фильтры) с регулируемой проницаемостью, подшипники скольжения с эффектом самосмазывания.

- получает более высокие экономические, технические и эксплуатационные характеристики изделий по сравнению с традиционными технологиями.

- упрощает зачастую изготовление изделий сложной формы.

- обеспечивает прецизионное производство - соответствие размеров в серии изделий.