Вопрос9

Модифицированный чугун (высокопрочный)

Высокопрочный чугун, или модифицированный чугун превосходит обычные серые чугуны по прочности и пластичности. Высокопрочный чугун имеет более высокие механические свойства благодаря шаровидной и раздробленной форме графита (а все свойства чугунов находятся в непосредственной зависимости от формы, в которой в них находится углерод). В высокопрочном чугуне графит имеет шаровидную форму. Для получения графита шаровидной формы чугун модифицируют магнием с последующим модифицированием ферросилицием.Высокопрочный чугун обозначается: ВЧ38-17 – ВЧ120-4 (всего девять марок). Буквы обозначают принадлежность данного сплава к высокопрочным чугунам, первые две или три цифры показывают временное сопротивление, вторые одна или две цифры – относительное удлинение.Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства: временное сопротивление 373 – 1180 МПа, относительное удлинение 2 – 17%, твердость НВ 137 – 360, что обусловлено шаровидной формой графита, который в меньшей степени, чем пластинчатый графит в сером чугуне, ослабляет сечение металлической массы и не оказывает на нее надрезающего действия. Этот чугун имеет высокую износостойкость, хорошую коррозионную стойкость, теплостойкость, жаростойкость, хладностойкость и т.д. Высокопрочный чугун широко используют взамен литых стальных заготовок.По составу металлической массы высокопрочный чугун может быть:ферритным; перлитно-ферритным; перлитным;Жидкотекучесть высокопрочного чугуна такая же, как и у серого чугуна при одном и том же химическом составе и прочих равных условиях (температуре заливки, скорости охлаждения и др.), что позволяет получать отливки с толщиной стенок 3 – 4мм сложной конфигурации. Линейная усадка высокопрочного чугуна составляет 1,25 – 1,7%. Это затрудняет изготовление отливок без усадочных дефектов.Отливки из высокопрочного чугуна применяют в тяжелом машиностроении, в металлургической промышленности при работе в условиях больших статических и динамических нагрузках. Это детали прокатного, кузнечно-прессового и горнорудного оборудования, а также дизелей, паровых, газовых и гидравлических турбин массой от нескольких килограммов до нескольких десятков тонн.

Вопрос10

Пластическая деформация

Пластическая деформация - сложный физико-химический процесс, в результате которого наряду с изменением формы и строения исходного металла изменяются его механические и физико-химические свойства. Рассмотрела физическую сущность процесса пластической деформации. При особых условиях охлаждения металл затвердевает в виде большого кристалла правильной формы, называемого монокристаллом. Строение монокристалла определяется соответствующей кристаллической решеткой. B промышленных условиях затвердевание металла начинается одновременно во многих центрах кристаллизации. Поэтому после затвердевания такой металл состоит не из одного кристалла, а из большого числа прочно сросшихся друг с другом кристалликов неправильной формы, называемых кристаллитами или зернами. Металлы такого строения называются поликристаллическими..Пластическая деформация монокристалла сопровождается искажениeм кристаллической структуры, образованием осколков и возникновeниeм остаточных напряжений в кристалле.Эти явления, затрудняя процесс дальнейшей деформации, вызывают изменения механических и физико-химических свойств исходного металла: прочность, твердость, электросопротивление и химическая активность увеличиваются, при oдноврeменном уменьшении пластичности, ударной вязкости, магнитной проницаемости и т. д. Совокупность изменений механических и физико-химических свойств в результате холодной пластической деформации называют упрочнением (или наклепом).Необходимо иметь в виду, что при пластической деформации никакого изменения плотности металла практически не происходит, его объем остается постоянным.При обработке давлением таких металлов происходит пластичecкая деформация отдельных зерен путем скольжения и двойникования (аналогично монокристаллу) и смещение их относительно друг друга. Деформация сопровождается раздроблением зерен и их удлинением в направлении наибольшего течения металла.В результате этого,последиий приобретает строчечную мелкозернистую структуру, отчетливо наблюдаемую под микроскопом Одновременно в зернах, так же как и при холодной деформации монокристалла, искажается кристаллическая структура, oбpазуются кристаллитныe осколки и возникают остаточные напряжения. Рассмотренные явления вызывают упрочнение поликристаллического металла.Если пластическая деформация оказывает упрочняющее влияние на металл, то повышение температуры вызывает его разупрочнение. При незначительном нагреве, увеличивающем подвижность атомов, в холоднодеформированном металле уменьшаются остаточные напряжения и, в некоторой степени, устраняется искажение кристаллической решетки. При этом форма и размеры деформированных зерен не изменяются, строчечная и волокнистая структура металла полностью сохраняются. В результате рассмотренных явлений, называемых возвратом, прочностные свойства металла уменьшаются, пластические - увеличиваются.При неполной горячей деформации рекристаллизация отсутствует, но протекает процесс возврата. Чем больше скорость деформирования и ниже температура металла, тем в меньшей степени происходит разупрочнение. Поэтому, необходимо помнить, что такой деформации нельзя подвергать малопластичные металлы и сплавы.При горячей обработке давлением упрочнение, полученное металлом в процессе пластической деформации, полностью снимается рекристаллизацией, а металл получает Равноосную микроструктуру, причем волокнистое строение сохраняется.Прочность и ударная вязкость волокнистого металла вдоль волокон выше, чем поперек волокон и это свойство деформированного металла используется при разработке технологического процесса изготовления деталей. Заготовку для будущей детали деформируют таким образом, чтобы направление волокон совпадало с направлением максимальных растягивающих напряжений, возникающих в детали при работе, а сами волокна огибали контур детали и не перерезывались при окончательной механической обработке изделия.