Справочные данные по деталям машин

Главная

Классификация и характеристика чугунов в США

1. Классификация чугунов

Чугуны разделяются на следующие основные группы:

а) Серый чугун (Grey Cast Iron).

б) Белый чугун (White Cast Iron).

в) Легированный чугун (Alloy Cast Iron).

г) Ковкий чугун (Malleable Iron).

д) Перлитный ковкий чугун (Pearlitic Malleable Iron).

е) Ваграночный чугун (Cupola Malleable Iron).

ж) Высокопрочный чугун (Ductile Cast Iron).

з) Аустенитный высокопрочный чугун (Austempered Ductile Iron — ADI).

2. Характеристика чугунов

Серый чугун

Серый чугун обычно содержит 1.7-4.5% углерода и 1-3% кремния. Избыточный углерод находится в виде графитных чешуек, что придает излому чугуна темно-серый цвет. Свойства серого чугуна: прекрасные литейные качества, прекрасная обрабатываемость резанием, ударная вязкость (способность поглощать вибрацию), хорошая износостойкость (самосмазывающие свойства), высокая прочность на сжатие, низкая стоимость. Отливки из серого чугуна широко используются в случаях, когда пластичность не является определяющим фактором. Серый чугун широко используется для изготовления блоков цилиндров автомобилей, труб и трубных фитингов, корпусов вентилей, деталей сельскохозяйственных машин, элементов железнодорожных вагонов и др.

Американский стандарт ASTM A48-76 разделяет серые чугуны на две категории:

- Classes 20А, 20В, 20С, 25А, 25В, 25С, ЗОА, ЗОВ, ЗОС, 35А, 35В, 35С. Эта категория характеризуется прекрасной обрабатываемостью резанием, высокой ударной вязкостью, низким модулем упругости, сравнительной легкостью в изготовлении.

- Classes 40В, 40С, 45В, 45С, 50В, 50С, 60В, 60С. Эта категория чугунов имеет пониженную ударную вязкость, более высокий модуль упругости, более трудная обработка резанием, больше трудностей в производстве.

Цифры в обозначении характеризуют минимальный предел прочности при растяжении: 20 обозначает 20 000 psi; 25-25 000 psi и т. д.

В германской системе обозначений DIN серые чугуны обозначаются буквами GG, после которых идут цифры, обозначающие минимальный предел прочности при растяжении в кг/мм², аналогично системе ГОСТ.

Марка чугуна АСТМ А48-76	𝛔_р, psi	Твердость, НВ
Class 20	20000	143-229
Class 25	25000	170-229
Class 30	30000	187 - 241
Сlass 35	35000	207-255
Class 40	40000	180-250
Class 45	45000	181-255
Class 50	50000	197-269
Class 60	60000	207-289

Белый чугун

В белом чугуне почти весь углерод находится в форме цементита, цвет излома серебристо-белый. Белый чугун очень твердый и хрупкий, пластичность равна нулю. Отливки из белого чугуна имеют очень высокую прочность на сжатие, но менее стойкие к ударным нагрузкам, чем серые чугуны. Белый чугун иногда используется для отливки деталей, требующих максимально высокой износостойкости, но в основном белый чугун используется для производства высокопрочного чугуна.

Легированный чугун

Для изменения физических свойств отливки из чугуна могут легироваться такими элементами, как никель, хром, молибден, медь и марганец. Эти элементы добавляются для увеличения прочности или для улучшения таких свойств, как износостойкость, коррозионная стойкость или термостойкость. Легированные чугуны широко используются для изготовления автомобильных цилиндров, поршней, поршневых колец, тормозных барабанов; для элементов дробильных машин и шлифовальных станков; для некоторых типов пресс-форм и т. д.

Ковкий чугун

Ковкий чугун производится путем графитизирующего отжига отливок из белого чугуна. Долговременный (более 110 часов) отжиг выполняется в печах. При этом высвобождаемый графит принимает компактную скругленную форму в виде хлопьев. Отливки из ковкого чугуна отличаются высокой прочностью, пластичностью, сопротивлением ударным нагрузкам. Ковкий чугун обеспечивает прекрасную поверхность, стабильность размеров, хорошую обрабатываемость резанием, хорошее воспроизведение элементов детали в отливке. Свойства ковкого чугуна оговариваются американскими спецификациями ASTM A47-77.

Американские спецификации	Марка чугуна	Прочность при растяжении, psi	Предел текучести, psi	Удлинение, %	Твердость, НВ
ASTM A179		40000	30000	5
ASTM A47	32510 32520 35018	50000 50000 53000	32500 32500 35000	10 10 18	156 max
ASTM A220	40010 45008 45006 50005 50004 70003 80002 90001	60000 65000 65000 70000 80000 85000 95000 105000	40000 45000 45000 50000 60000 70000 80000 90000	10 8 6 5 4 3 2 1	179228 197241 217269 241285

Перлитный ковкий чугун

Перлитный ковкий чугун содержит углерод в разном виде. Перлитный чугун получают из ковкого чугуна путем перерыва в процессе отжига или повторным нагревом до температуры структурных переходов. Отливки из перлитного чугуна имеют более высокую прочность и износостойкость, чем отливки из обычного ковкого чугуна; эти отливки используются вместо стальных отливок или поковок. Типичное применение: корпуса осей, корпуса дифференциалов, распределительные и коленчатые валы автомобилей, другие детали машин. Свойства перлитного чугуна оговариваются американскими спецификациями ASTMA220-79.

Ваграночный чугун

Другой метод получения ковкого чугуна заключается в использовании вагранок. Ваграночный чугун (Cupola Malleable Iron) отличается хорошей жидкотекучестью и используется для звуковых отливок. Ваграночный чугун хорошо подходит для гальванизации и используется для вентилей, трубных фитингов и подобных изделий. Свойства ваграночного чугуна оговариваются американскими спецификациями ASTM A197-79.

Высокопрочный чугун

В этом чугуне графит находится в шарообразной форме, что достигается добавкой небольшого количества магния или церия. В результате прочность и пластичность этого чугуна приближается к стали, ударная прочность также сравнима с обычными сортами стали. Высокопрочный чугун может размягчаться отжигом и упрочняться нормализацией и охлаждением на воздухе или в масле; он также может свариваться и паяться твердым припоем. Отливки из него характеризуются повышенной прочностью, меньшим прогибом под нагрузкой, хорошей обрабатываемостью, отсутствием трещин. Типичное применение: клапаны, вентили, детали насосов, детали подвесок, ступицы колес, универсальные шарниры, фланцы, различные детали автомобилей и сельскохозяйственных машин.

Американские спецификации	Марка чугуна	Прочность при растяжении, psi	Предел текучести, psi	Удлинение, %	Твердость, НВ
ASTMA536	60-40-18	60000	40000	18	143187
SAEJ434	D4018	60000	40000	18	170 max
ASTMA536	65-45-12	65000	45000	12	156217
SAEJ434	D4512	65000	45000	12	156217
ASTMA536	80-55-06	80000	55000	6	187255
SAEJ434	D5506	80000	55000	6	187255
ASTMA536	100-70-03	100000	70000	3	241302
SAEJ434	D7003	100000	70000	3	241302
ASTMA536	120-90-02	120000	90000	2	255302

Аустенитный высокопрочный чугун

В этом типе чугуна присутствуют большие добавки никеля. Этот чугун характеризуется высокой прочностью, износостойкостью, коррозионной и тепловой стойкостью, прекрасной ударной прочностью. Свойства аустенитного чугуна позволяют отливать из него детали большего размера и более толстых сечений, чем из ковкого чугуна. Аустенитный чугун может заменять стальные поковки при снижении стоимости. Типичное применение: рулевые шарниры, подвески пружин, шестерни, направляющие и ролики, износостойкие пластины, элементы плугов.

Марка чугуна

ASTM 897

Прочность при

растяжении, psi

Предел

текучести, psi

Удлинение, %

Ударная прочность, ft-lb

Grate 1

Grate 2

Grate 3

Grate 4

Grate 5

125000

150000

175000

200000

250000

80000

100000

125000

155000

185000