Область применения отливок из белого и ковкого чугуна

Вообще же относительно применения белых чугунов следует заметить, что и в виде отливок на изделия они применяются сравнительно мало, лишь в тех случаях, когда отливают массивные изделия из дешевого материала, обладающие большой поверхностной твердостью.

Такими изделиями являются, например, прокатные валки или литые вагонные колеса (называемые колесами Гриффина). Они отливаются обычно из чугуна с 3-3,5% С и небольшим количеством других примесей (не свыше 1% каждый). При этом условии литье бывает таково, что белый чугун получается не во всей толще, а лишь на большей или меньшей толщине от поверхности; далее же, в глубь отливки, получается уже серый чугун. Относительно белых чугунов следует заметить, что они в большом количестве производятся в качестве полупродукта, в виде так называемых передельных чугунов для получения из них стали.

Ковкие чугуны применяются как наиболее удобный и дешевый материал для мелких изделий сложной формы, от которых не требуется высокой прочности и которые вместе с тем должны отличаться достаточной вязкостью, способностью противостоять ударным, повторно-переменным нагрузкам, давлению газа, пара, воды и т. п.Из них часто делают детали сельскохозяйственных машин, текстильных машин, автомобилей, судов и т. п. Применение для таких изделий серого литейного чугуна или стали нецелесообразно, так как серый чугун не даёт достаточной прочности, особенно в мелких отливках, сталь же вообще представляет материал, неудобный для мелких отливок вследствие высокоплавкости и плохого заполнения формы.Поэтому ковкий чугун в подобного рода изделиях может быть заменен только отливками из недавно изобретенного чугуна с шаровидным графитом или из цветных сплавов (главным образом алюминиевых), по сравнению с которыми он представляет преимущество как более дешевый материал.

21. Режим отжига белого чугуна на ковкий. Сначала выплавляют белый чугун, затем отливки подвергаются длительному отжигу, в результате происходит разложение карбида и образование графита хлопьевидной формы. В результате отливки из белого чугуна которые были хрупкими и твёрдыми стали пластичными и легко обрабатываются резаньем. Термическая обработка отливок из БЧ на КЧ — нормальный технологический процесс, причем графитизирующнй отжиг является всегда основной и обязательной технологической операцией. Он применяется в двух стадиях (I — при высокой и II — при низкой температуре) для разложения свободного цементита и цементита. Сопутствующее при этом в 1 стадии обезуглероживание имеет ограниченные размеры и зависит от окислительного характера среды. Типовой режим отжига отливок включает следующие операции: нагрев до 930—1050° С; выдержку при этой температуре до полного завершения I стадия графитизации; промежуточное охлаждение до 760° С, т. е. несколько выше интервала критических температур; медленное контролируемое охлаждение со скоростью не более 5 °С/ч вплоть до 700° С, т. е. через весь интервал критических температур, или соответствующую выдержку при этой температуре для распада перлита, охлаждение до 550—600° С (медленное, а затем быстрое во избежание образования «белого излома») Для ускорения отжига применяют повышение температуры выдержки отливок на I стадии вплоть до 1050е С, повышение содержания Si в чугуне, увеличение скорости охлаждения отливок в форме; предварительную закалку или низкотемпературную обработку (НТО) отливок при 300—450° С в течение 3—5 ч; модифицирование чугуна Аl, В, Bi, Ti и т. д., проведение отжига отливок без упаковки в контролируемой атмосфере. Нагрев отливок осуществляется обычно с максимальной скоростью, допускаемой конструкцией и мощностью печи. Окончательное охлаждение отливок производится либо медленно с печью до 300° С, либо быстро на воздухе со средней скоростью 100 °С/ч. При замедленном охлаждении в области 350—500° С наступает явление «белого излома», сопровождающееся понижением бв, которое может быть устранено «флекто»-процессом, т. е нагревом до 650° С с последующим быстрым охлаждением. Этому явлению способствует Р, а препятствуют Сu (~1,0%) и в еще большей степени Мо (0,12—0,2%). Отжиг для получения ПКЧ. При этом I стадия остается неизменной, а последующие стадии ТО в зависимости от химического состава, физико-механических свойств и возможностей производства проводятся так, чтобы перлит не распадался или количество его в структуре увеличилось. Получение ПКЧ может производиться либо специальной ТО (нормализацией) частично или полностью отожженного ФеКЧ, либо посредством легирования Мп, Мо и другими элементами, способными задержать развитие II стадии графитизации (эти отливки могут отжигаться совместно с отливками из обычного для получения ФеКЧ состава или по специальному режиму с исключением или сокращением 11 стадии) Остальные виды ТО (закалка, закалка и отпуск и химико-термическая обработка) не отличаются от применяемых для других чугунов и рассматриваются особо.

24. Процессы, протекающие в отдельных зонах вагранки.

Вагранку подразделяют на 4 зоны: I зона нагрева - в этой зоне твердые шихтовые материалы реагируют с газовой фазой, атмосфера окислительная. Fe + C02 - FeO + CO. На поверхности мет кусков шихтовых возможно окисление и др элементов чугуна, кроме того Me может насыщаться S из газа 3Fe + S02 = FeS+2FeO. Известняк в этой зоне разлагается по реакции СаСОЗ - CaO +C02. 2 Зона плавления. Me расплавляется. Процессы окисления насыщения S, обезуглероживание протекают интененвне чем в I зоне Происходят вторичные реакции окисления элементов с закисью железа которые стекают вместе с расплавом. Me реагирует с Si и Мn по реакции Мe + FeO = Fe + MeO. 3 Зона перегрева. Подзоны - (А - редукционная зона Б -кислородная зона). В подзоне А возникает восстоновлеие С02 + С = 2СО, жидкий Me стекает по кускам кокса в виде капель, струек, перегревается, начинаются процессы науглероживания (С + MeO) = [Me] + C02. В этой зоне начинается шлакообразование. В подзоне Б кокс горит по реакции типа Me + 1 \2 О2 = МеО. По реакциям Ме + FeO = Fe + MeO + СО. В этой зоне наблюдается энергичное науглероживание при контакте Me с коксом восстановление элементов по реакции типа: С + (MeO) = [Me] + СО. 4. Зона накопления Me и шлака. В этой зоне немного охлаждается Me, скапливается в горне и контактирует с коксом растворяет углерод а также S кокса Вагранка накопление Me в которой происходит в горне дает чугун с повышенным содержанием С и S В итоге всех хим процессов угарает 15-25% Si, 25-30% Мn, от их первичного содержания. Угарает так же некоторое количество Fe.

22. Синтетический чугун : шихтовые материалы; особенности технологии; плавильная печь

Шихтовые материалы, применяемые для плавки, должны быть обязательно сухими и соответствовать требованиям действующих технических условий и ГОСТов. Требования к шихте определяются типом изготовляемых отливок, т.е. чем выше марка выплавляемого чугуна. При плавке в кислых печах строго ограничивается содержание серы в шихте.

Процесс плавки синтетического чугуна более длительный в равнении с обычным и поэтому несколько менее производительный; в связи с этим расход электроэнергии повышается на 150-200 кВт*ч/т. Плавление шихты ведется при максимальном использовании мощности трансформатора. Первые 5-10 мин работают на «звезде», а затем производится переключение на «треугольника» и максимальную нагрузку. При появлении жидкого чугуна приступают к наводке шлака в кислой печи это выполняют путем присадки в печь сухого кварцевого песка, горелой смеси или 50 % свежего песка и 50 % горелой смеси. для разжижения шлака применяют известняк или известь. Количество присаживаемого песка за период плавки не должно превышать 2% от массы шихты; присадка извести или известняка должна составлять соответственно 10 или 15% от массы песка. Известь «пушонка» не допускается. Вместо известняка можно применять основной мартеновский шлак, бой шамота (использованный ковшевой кирпич, стопорные трубки и др.).

В основную печь вводится известь или известняк для повышения основности шлака (часть известняка загружается перед загрузкой металлической шихты). Шлак должен быть жидкоподвижным, так как при густом шлаке затрудняются процессы нагрева и диффузии в металл, для разжижения шлака в основной печи применяется плавиковый шпат. Слишком жидкий шлак исправляют добавками извести или известняка. Расход известняка в процессе плавления для основных печей составляет 3% от шихты. Когда часть металла или весь металл находится в расплавленном состоянии, недопустима подача в печь.

Плавильная печь. Для выплавки чугуна выбираем дуговую электропечь.