5 заданий по материаловедению, ХГТУ. 
Для отливки деталей автомобилей и ряда машин, работающих в условиях динамических нагрузок, используют ковкие чугуны. Н

1. Для отливки деталей автомобилей и ряда машин, работающих в условиях динамических нагрузок, используют ковкие чугуны. Назначьте марку чугуна, укажите состав, обработку, структуру и механические свойства

Ковкие чугуны с хлопьевидной формой графита получают из белых доэвтектических чугунов, подвергая их специальному графитизирующему отжигу. Графитизирующий отжиг белого чугуна основан на метастабильности цементита и состоит обычно из двух стадий (рис. 1).

Рис. 1. Схема отжига белого чугуна на ковкий

Первая стадия (950…1050 °С) подбирается по длительности такой, чтобы весь цементит, находящийся в структуре отливки, распался на аустенит и хлопьевидный графит. Процесс графитообразования облегчается при модифицировании (например, алюминием и бором). Чугун, полученный таким образом, называется модифицированным.

На второй стадии графитизирущего отжига при температуре эвтектоидного превращения формируется металлическая основа ковкого чугуна. В зависимости от режимов охлаждения ковкие чугуны могут иметь перлитную (непрерывное охлаждение), ферритную (очень медленное охлаждение в интервале 760…720 °С или изотермическая выдержка при 720…700 °С) или ферритно-перлитную (сокращение продолжительности второй стадии отжига) металлические основы. Для получения в модифицированном ковком чугуне перлитной основы рекомендуется увеличивать содержание марганца, хрома и некоторых других элементов, которые повышают устойчивость цементита к распаду на феррит и пластинчатый графит в области температур эвтектоидного превращения.

Ковкие чугуны с перлитной металлической основой обладают высокими твердостью (235…305 НВ) и прочностью (Ств = 650…800 МПа) в сочетании с небольшой пластичностью (5 = 3,0…1,5%). Ковкий ферритный чугун характеризуется высокой пластичностью (5 = 10…12%) и относительно низкой прочностью (Ств = 370…300 МПа).

Существенными недостатками графитизирующего отжига чугунов является длительность (24…60 ч) отжига отливок и ограничение толщины их стенок.

Ковкие чугуны согласно ГОСТ 1215–79 маркируются двумя буквами (КЧ — ковкий чугун) и двумя группами цифр. Первые две цифры в обозначении марки соответствуют минимальному пределу прочности при растяжении (7 В, МПа / 10, цифры после тире — относительному удлинению при растяжении, °'о. Чугуны марок КЧЗО—6, КЧЗЗ—8, КЧ35—10, КЧ37—12, имеющие повышенное значение удлинения при растяжении, относятся к ферритным, а марок КЧ45—7, КЧ50—5, КЧ55—4, КЧ60—3, КЧ65—3, КЧ70—2, КЧ80—1.5 — к перлитным чугунам.

Итак, выбираем КЧ45−7

Химический состав в %

C

Углерод Si

Кремний Mn

Марганец S

Сера P

Фосфор Cr

Хром Fe

Железо

от 2.5%

до 2,8% от 1.1%

до 1.3% от 0.3%

до 1%

до 0.2%

до 0.1%

до 0.08% от 94.52%

до 96.1%

Из ковкого чугуна КЧ45−7 можно изготовлять детали, работающие при высоких статических и динамических нагрузках.

Для повышения твердости, износостойкости и прочности изделий из ковкого чугуна иногда применяют нормализацию или закалку. Закалка с последующим высоким отпуском позволяет получить структуру зернистого перлита.