Меню
Головна
 
Главная arrow Техника arrow Прикладная механика

Чугуны

Чугун – сплав железа с углеродом, в котором углерода более 2%. Плотность р = 6÷7,8 т/м3. Самый дешевый металлический конструкционный материал, имеющий хорошие литейные и антифрикционные свойства. Чугуны делятся на серый, ковкий и высокопрочный.

В сером чугуне (СЧ15, СЧ20, СЧ45) углерод находится в форме графита. Благодаря низкой стоимости его широко применяют для изготовления корпусных деталей сложной формы, получаемых литьем, при отсутствии жестких требований к габаритам и массе. В станкостроении масса чугунных деталей составляет 60–80%. Недостатком серых чугунов является малая прочность и ударная вязкость, повышенная хрупкость (остаточное удлинение при разрыве < 0,3%). Цифра в обозначении серого чугуна показывает значение предела прочности, например предел прочности СЧ20 составляет 200 МПа.

Ковкий чугун получают путем отжига отливок из белого чугуна, в котором весь углерод находится в связанном состоянии (высокоуглеродистая фаза находится в виде цементита). Он характеризуется более высокими значениями предела прочности, модуля упругости и пластичности. Название "ковкий" условное, заготовки, так же как и из серого чугуна, получают только литьем. Применяют его для литых деталей, допускающих случайную ударную нагрузку.

Обозначается буквами КЧ и значениями σΒ и δ. Например, КЧ50-5 означает ковкий чугун с пределом прочности 500 МПа и относительным остаточным удлинением при разрыве 5%.

Высокопрочные чугуны получают добавлением легирующих элементов (Cr, Mg и др.) и могут подвергаться поверхностной закалке с нагревом ТВЧ и упрочнением наклепом, чугуны с присадкой А1 поддаются азотированию. Из высокопрочных чугунов изготавливают ответственные тяжелонагруженные детали, например коленчатые валы, которые по прочности не уступают кованым и штампованным валам из углеродистых и низколегированных сталей, а по износостойкости превосходят их.

Легкие сплавы

К этой группе материалов относятся сплавы на основе алюминия (плотность ρ = 2,6÷3,0 т/м3) и магния (р = 1,8 т/м3).

В авиационной и космической технике их широко применяют для изготовления корпусных деталей; в общем машиностроении – для изготовления быстроходных деталей (поршней, ползунов), совершающих качательное или возвратно-поступательное движение, чтобы уменьшить возникающие при этом динамические нагрузки, а также для крышек и кожухов, с целью облегчения обслуживания.

По технологии изготовления легкие сплавы делятся на литейные и деформируемые.

Литейные сплавы. По назначению литейные сплавы условно можно разделить на три группы:

  • • сплавы, отличающиеся высокой герметичностью (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ34 и др.);
  • • высокопрочные жаропрочные сплавы (АЛ3, АЛ5, АЛ 19, АЛ33 и др.);
  • • коррозионно-стойкие сплавы (АЛ8, АЛ22, АЛ24 и др.).

В основном применяются сплавы первой группы на основе А1 + Si, называемые силуминами. Они содержат кремния 10–13%, отличаются высокими литейными свойствами, удовлетворительной коррозионной стойкостью, могут длительно работать при температурах 150–200°С.

Поверхности деталей защищают анодированием или лакокрасочными покрытиями. Сплав АЛ2 применяют для изготовления герметичных деталей; АЛ4, АЛ5 – для средних и крупных деталей ответственного назначения; АЛ34 – для сложных по конфигурации корпусных деталей, работающих под большим давлением газа или жидкости.

Жаропрочные сплавы (на основе Λ1 + Si + Си + Mg) выдерживают температуры до 250–300°С. Сплав АЛ5 используют для головок цилиндров двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением и других деталей, работающих при температуре нс выше 250°С; АЛ 19 – для ответственных деталей, работающих в условиях повышенных статических и ударных нагрузок при низких температурах и повышенных (до 300°С).

Сплавы на основе А1 + Mg имеют низкую плотность, высокую коррозионную стойкость в атмосферных условиях, морской воде и щелочных растворах. Эти сплавы хорошо обрабатываются резаньем. Недостатком сплавов АЛ8, АЛ27 является низкая жаропрочность – рабочие температуры не выше 80°С.

Деформируемых сплавы. Эти сплавы поставляются в виде фасонного профиля, листового проката, проволоки и труб.

Основное применение имеют сплавы на основе Al + Си + Mg, называемые дуралюминами (Д1, Д16, Д18, В65, ВД17). Они упрочняются термической обработкой, имеют высокие характеристики прочности и пластичности. Сплав Д1 применяют для лопастей воздушных винтов, узлов креплений строительных конструкций; Д16 – для силовых элементов конструкций самолетов (шпангоуты, нервюры, лонжероны, тяги управления); В65, Д18 – для заклепок; ВД17 – для лопаток компрессоров газотурбинных двигателей, работающих при температуре до 250°С. Дуралюмины хорошо свариваются точечной сваркой, удовлетворительно обрабатываются резаньем.

Жаропрочные сплавы типа ΛΚ4-1 (на основе Λ1 + Си + + Mg + Fe + Ni) хорошо деформируются в горячем состоянии, обрабатываются резаньем, удовлетворительно соединяются контактной сваркой. Fix применяют для изготовления деталей реактивных двигателей (крыльчатки центробежных насосов, диски и лопатки компрессоров), работающих при температурах до 350°С.

Высокопрочные сплавы В95, В96Ц1 (на основе Al + Ζn + + Mg + Си) имеют высокие значения предела прочности п применяются для конструкций, работающих в основном в условиях напряжений сжатия (силовые детали обшивки самолета, стрингеры, лонжероны, шпангоуты и т.п.). Механические характеристики некоторых марок алюминиевых сплавов приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Марка сплава

Твердость, НБ

Литейные сплавы

АЛ 2

170

80

6

50

АЛ 4

260

200

4

70

АЛ9

200

ПО

4

50

АЛЗ

330

280

3

90

АЛ 5

250

180

1

75

АЛ 8

320

170

11

70

АЛЮ

320

220

12

90

Деформируемые сплавы

Д1

410

250

10

Д16

450

320

19

-

Д18

160

60

25

АМг3

230

120

25

-

АМг5П

270

150

23

-

АМц

150

120

22

-

АК8

450

400

8

-

АД33

230

120

19

-

В95

500

400

5

АК4

320

-

8

-

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы