Конструкционные материалы

Все металлы и сплавы подразделяют на две группы: черные и цветные.

Наибольшее применение находят черные металлы на основе железа.

Чугун

Чугуном называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14 % углерода, сплавы, содержащие до 2,14 % углерода, называют сталью.

Обычно в структуре чугуна почти весь углерод находится в виде графита, поэтому чем больше в составе чугуна углерода, тем больше образуется графита и тем ниже его механические свойства. В связи с этим содержание углерода в составе чугуна не превышает 4 %. Кроме железа и углерода в состав чугуна входят кремний (1,2 ... 3,5 %), марганец (0,2 ... 1,1 %), фосфор (0,02 ... 0,3 %) и сера (0,2 ... 0,15 %). Сера - вредная примесь, так как придает хрупкость чугуну и делает его густотекучим.

Серый чугун (ГОСТ 1412 — 85) наиболее распространен в промышленности, его маркируют буквами С — серый и Ч — чугун, а затем следуют цифры, указывающие временное сопротивление при растяжении (кгс/мм2). Например, чугун марки СЧ15 характеризуется прочностью при растяжении 15 кгс/мм2 (147 МПа). Характерной особенностью чугуна является то, что разрушающая нагрузка при сжатии в 3 ... 5 раз больше, чем при растяжении, поэтому применять его необходимо для изделий, работающих на сжатие. Твердость чугуна составляет 1400 ... 2600 МПа.

Серый чугун используют для изготовления строительных колонн, фундаментных плит, а также литых малонагруженных деталей различных машин, станков, арматуры.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом имеет наиболее высокие механические свойства. Получают его присадкой в жидкий металл магния в количестве 0,03 ... 0,07 %. Под действием магния графит принимает не пластинчатую, а шаровидную форму и тем самым значительно меньше ослабляет металлическую основу чугуна.

Высокопрочные чугуны не уступают по механическим свойствам литой углеродистой стали, обладая при этом высокой износостойкостью и хорошей обрабатываемостью. Маркируют чугун буквами ВЧ, а затем следуют цифры, показывающие временное сопротивление при растяжении (кгс/мм2) и относительное удлинение (%). Например, ВЧ50-2, ВЧ80-3, ВЧ42-12. Высокопрочный чугун широко применяют для изготовления коленчатых валов в автостроении и дизелестроении, для деталей прокатных станов, траверс прессов, корпусов насосов, вентилей.

Ковкий чугун получают путем высокотемпературного отжига белого чугуна, в результате чего его пластичность значительно повышается. Маркируют ковкий чугун буквами КЧ и цифрами (КЧ37-12, КЧ50-4). Из отливок ковкого чугуна изготовляют детали, работающие при ударных и вибрационных нагрузках. Его применяют для изготовления тонкостенных деталей: картеры редукторов, ступицы, втулки, муфты, звенья и ролики цепей конвейеров, тормозные колодки.