Скачать презентация урока на виды чугунов материаловедение. Классификация чугунов Ю.А.Дементьев Краевое государственное образовательное учреждение начального профессионального образования «Профессиональное училище. Формы графита: пластинчатый; шаровидный;

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ

ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

НАЧАЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ №1»

Урок по предмету "Основы материаловедения ".

Разработал: преподаватель Фёдорова Н.В.

Чита, 2011

Тема: "Чугуны. Классификация чугунов"

Цели урока :

Обучающая – изучить сущность и понятие о чугунах, классификацию и маркировку чугунов, изображать основные мысли в виде опорных схем; систематизировать содержание материала; обобщать и делать выводы.

Развивающая – развивать стремление к познанию, творческое отношение к изучаемому материалу; ключевые компетенции: учебно-познавательную, информационную, социально- трудовую, коммуникативную; логическое мышление; интерес к предмету, профессиональной деятельности.

Воспитывающая - воспитывать уверенность в своих способностях, уважение к труду и к людям труда, дисциплину, внимательность, собранность, аккуратность, доброжелательную атмосферу на уроке.

Тип урока : формирование новых знаний

Методы урока : объяснительно – иллюстративный, частично – поисковый, эвристическая беседа

Межпредметная связь : химия, основы слесарно – сборочных работ, физика.

Внутрипредметная связь : «Классификация материалов. Механические свойства металлов и сплавов», «Технологические свойства металлов и сплавов»

Материально-техническое оснащение : проектор, ноутбук, учебник «Материаловедение», модуль учебного элемента «Чугуны и их свойства» (01 – 31), карточки - задания

Литература:

1. Ю.Т.Чумаченко, Материаловедение (Металлообработка): учеб. Пособие для НПО –М.: Издательский центр «Просвещение», 2009. – 288с.
2. А.М. Адаскин, Материаловедение (Металлообработка): учеб. Пособие для НПО –М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 204с.

Ход урока

Урок сопровождается презентацией

1. Организационный момент (2–3 мин)

1. Проверка присутствующих(сдача рапорта)
2. Проверка внешнего вида
3. Проверка готовности к уроку.

2 Актуализация опорных знаний умений и навыков и мотивационных состояний.

Преподаватель : Здравствуйте, ребята! Сегодня мы с вами узнаем - что такое чугун; познакомимся с видами чугунов и дадим краткую характеристику каждому виду. Их применение в машиностроении. Запишите в тетрадях тему урока (с помощью мультимедиапроектора на экране высвечиваются и зачитываются тема урока).

) Актуализация знаний

Преподаватель : Сконцентрировать внимание и настроиться на работу нам поможет традиционный блиц- опрос : (быстрый опрос-игра на 2-3 мин. На листиках учащиеся заполняют ответы в виде "+", если согласны с утверждением преподавателя и "-" если не согласны с утверждением преподавателя). (слайд 2)

1. Жидкотекучесть - способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полости литейной формы (+)
2. Кристаллизация – это переход металла из твёрдого состояния в жидкое состояние(-)
3. Ползучесть - способность материала медленно и непрерывно пластически деформироваться….(+)
4. Ковкость - способность металлов и сплавов подвергаться различным методам механической обработки и режущим инструментом.(-)
5. Усадка - способность металлов и сплавов после застывания сокращаться в размерах.(+)

(Взаимопроверка и листики с оценкой передаются преподавателю)

Мотивация:

История.

Преподаватель : Первые сведения о чугуне относятся к 6 веку до нашей эры. В Китае из высокофосфористых железных руд получали чугун, содержащий до 7% Р(фосфора), с низкой температурой плавления, из которого отливали различные изделия. Чугун был известен и античным металлургам 4-5 веков до нашей эры. Производство чугуна в Западной Европе началось в 14 веке с появлением первых доменных печей для выплавки чугуна из руд. Полученный чугун использовали или для передела в сталь в кричном горне, или для изготовления различных строительных деталей и оружия (пушки, ядра, колонны и др.).

В России производство чугуна началось в 16 веке; в дальнейшем оно непрерывно расширялось, и при Петре I Россия по выпуску чугуна превзошла все страны, но через столетие вновь отстала от западно-европейских стран. Появление во второй половине 18 века вагранок позволило литейным цехам отделиться от доменных, т.е. положило начало независимому существованию чугунолитейного производства. В начале 19 века возникает производство ковкого чугуна. Во второй четверти 20 века начинают применять легирование чугуна, что дало возможность существенно повысить его свойства и получать специальный чугун (износостойкие, коррозионностойкие, жаростойкие и т.д.).

В своей специальности вы также можете обнаружить применение чугуна: Колодки чугунные тормозные для вагонов и тендеров железных дорог, чугунные редукторы, промышленные моторы в чугунном корпусе, задвижки фланцевые чугунные и т.д(слайды

3. Формирование новых знаний.

Преподаватель : Сегодня мы с вами разберем тему « Чугуны. Классификация чугунов ». (слайд 1)

Конечная цель изучения сегодняшнего материала - научиться расшифровать марки чугунов. Если я вам сейчас задам простую марку СЧ 15 - 20 и попрошу ее расшифровать, вы даже не знаете о чем вам нужно говорить. Но если вас попросить описать прохожего, который идет по улице, вы, не видя его, знаете, о чем вы должны сказать. (Учащиеся перечисляют: пол, рост, одежда, цвет волос, походка и т.д.).

Классификация чугунов, это как раз и есть тот алгоритм, с помощью которого расшифровывается марка любого чугуна.

Чугун - это сплав железа с углеродом, содержание углерода более 2,14%. (слайд 3)

Чугун получают из железных руд в доменных печах. Кроме основы железа и углерода в чугунах содержаться в малом количестве примеси, а также специально вводимые легирующие элементы. (слайд 4)

Классификация и свойства чугуна.

Чугун, получаемый в доменных печах, подразделяется на передельный чугун, используемый для передела в сталь, и литейный чугун , служащий одним из основных компонентов шихты в чугунолитейном производстве. До 70-х гг. 20 века в доменных печах иногда выплавляли так называемый зеркальный чугун (10-25% Mn), применявшийся в качестве раскислителя при выплавке стали и для получения специальных видов чугуна. При использовании для выплавки чугуна железных руд, содержащих Сг, Ni, Ti и др. легирующие элементы, получают природнолегированные чугуны.

При производстве отливок в чугунолитейных цехах чугун подразделяют: (слайд 6)

1. в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, - на серый , белый и половинчатый (или отбелённый);
2. в зависимости от формы включений графита - на чугун с пластинчатым, шаровидным (высокопрочный чугун ), вермикулярным и хлопьевидным (ковкий чугун ) графитом;
3. в зависимости от назначения - на конструкционный и чугун со специальными свойствами ;
4. по химическому составу - на легированные и нелегированные .

(Преподаватель объясняет признаки классификации сталей. Учащиеся, с помощью модуля учебного элемента, в тетради строят опорную схему)

Подробнее разберем следующие виды чугунов: (слайд №7)

1.Белый чугун получают путем первичной кристаллизации из жидкого сплава при быстром охлаждении. Представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не находящийся в твёрдом растворе железа, присутствует в связанном состоянии в виде карбидов железа Fe3C (цементит), который придает чугуну бело-матовый цвет. Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и плохо обрабатывается, поэтому для изготовления деталей он не используется и применяется как передельный, т.е. идет на производство стали и других видов чугуна. Половинчатый чугун содержит часть углерода в свободном состоянии в виде графита, а часть - в связанном в виде карбидов. Применяется в качестве фрикционного материала, работающего в условиях сухого трения (тормозные колодки), а также для изготовления деталей повышенной износостойкости (прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки).

2. Серый (литейный) чугун (слайд №7) - наиболее широко применяемый вид чугуна (машиностроение, сантехника, строительные конструкции) - имеет включения графита пластинчатой формы. Получают путем первичной кристаллизации при медленном охлаждении. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Поэтому графитовые включения можно считать нарушениями оплошности, ослабляющих металлическую основу. Так как пластинчатые включения наиболее сильно осклабляют металлическую основу, серый чугун имеет наиболее низкие характеристики, как по прочности, так и по пластичности. Свойства графита образовывать смазочные пленки обусловливает снижение коэффициента трения, а значит сопротивление износу, хорошие антифрикционные свойства. Серые чугуны хорошо обрабатываются резанием, обладают способностью рассеивать колебания при вибрациях и переменных нагрузках. Эти чугуны отличаются хорошей жидкотекучестью и малой усадкой. Применяется серый чугун, как конструкционный материал в строительстве и машиностроении для изготовления малоответственных и средненагруженных деталей.

Маркировка серых чугунов:

Буквы СЧ – (обозначают серый чугун)

Цифры – предел прочности на растяжение, кгс/мм 2 ;

Пример СЧ – 18 – Серый чугун, 18 - – предел прочности при растяжении, 18 кгс/мм 2 ;

3.Ковкий чугун (слайд № 8) получают из белого путем термической обработки – отжига. Который заключается в длительной выдержке при температуре 950 оС и медленном охлаждении. В результате графитные включения примут хлопьевидную форму. Эти включения более компактны, они меньше надрезают металлическую основу, и такой чугун оказывается более прочным. Он уже может работать на растяжение.

Ковкий чугун используется для изготовления мелких и средних тонкостенных отливок ответственного назначения, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок (детали приводных механизмов, коробок передач, тормозных колодок, шестерен, ступиц и т.д.). Однако ковкий чугун - малоперспективный материал из-за сложной технологии получения и длительности производственного цикла изготовления деталей из него.

Маркировка ковких чугунов:

Буквы КЧ – (обозначают ковкий чугун)

Цифры –(1 - число -предел прочности при растяжении, кгс/мм 2

Пример КЧ – 35 – 10 - Ковкий чугун, 35 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм 2 , 10 - относительное удлинение,10 %)

4.Высокопрочный чугун , (слайд № 9) характеризующийся шаровидной или близкой к ней формой включений графита, получают модифицированием жидкого чугуна присадками Mg, Ce, Y, Ca и некоторых др. элементов. Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую основу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугуна, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей, при этом сохраняет хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации. Этот чугун конкурирует с углеродистыми сталями и к тому же он дешевле ковкого чугуна и стали. Применяется для изготовления ответственных деталей в автомобилестроении (коленчатые валы двигателей, компрессоров, зубчатые колеса, цилиндры и т.д.). Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей, а также деталей из ковкого или обычного серого чугуна.

Маркировка высокопрочных чугунов:

Буквы ВЧ – (обозначают высокопрочный чугун)

Цифры –(1 - число предел прочности при растяжении, кгс/мм 2 , 2 –относительное удлинение, %)

Пример ВЧ – 42 – 12 - Ковкий чугун, 42 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм 2 , 12 - относительное удлинение,10 %)

5. Антифрикционный чугун (слайд 10) – получают на основе серых, высокопрочных и ковких чугунов.

Антифрикционные чугуны деляться:

1. на основе серых чугунов (АЧС -1, АЧС -2, АЧС -3, АЧС -4, АЧС -5, АЧС - 6).
2. на основе высокопрочных чугунов (АЧВ – 1, АЧВ – 2)
3. На основе ковких чугунов (АЧК – 1, АЧК – 2)

Маркировка антифрикционного чугуна:

Буквы АЧ– (обозначают антифрикционный чугун)

Цифры – номер марки по ГОСТу

Пример АЧС – 2, антифрикционный серый чугун, 2 – номер марки по ГОСТу.

6. Легированные чугуны – чугуны в которые вводятся специальные элементы для улучшения свойств чугунов. (слайд 11)

Применяется для изготовления деталей паровых машин и турбин, дизелей, двигателей внутреннего сгорания и т.д.

Маркировка легированных чугунов:

Обозначение легирующих элементов: (слайд 11)

Х – ХРОМ;

Д – МЕДЬ

Т – ТИТАН

М – МОЛИБДЕН

Н – НИКЕЛЬ

Ю – АЛЛЮМИНИЙ

С – КРЕМНИЙ

Г – МАРГАНЕЦ

Ф - ВАНАДИЙ

Пример: ЧН 1ХМД – легированный чугун, содержание никеля – 1%, содержание молибдена и меди – до 1,5%(слайд 12)

4. Проверка степени усвоения материала(закрепление) (слайд №13).

Преподаватель: Итак, подходит к концу наш урок. Сегодня мы познакомились с вами с составами и видами чугунов, их применения в машиностроении. Чтобы проверить, как усвоен материал, вам предлагается выполнить самостоятельно тестовые задания в ваших контрольных тетрадях. Внимание на экран.

Предлагаю ответить на следующие вопросы:

Форма ответа: сочетание цифры вопроса и буквы ответа.

Варианты ответов:

а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный

Вопросы:

1. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита?
2. Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением?
3. Как называется чугун с шаровидными включениями?
4. Какой чугун переделывается в сталь?
5. Как называется чугун, получаемый в результате отжига?
6. Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита?
7. Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования?
8. Как называется чугун с графитом в виде хлопьев?
9. Какой чугун обладает высокими литейными свойствами?
10. Какой чугун имеет высокую пластичность?

Ответы: (слайд 14)

Преподаватель : Сдайте, пожалуйста, ваши работы.

Кроссворд "Ассоциация"

(На доске через компьютер демонстрируется кроссворд, учащиеся в тетради заполняют правильные ответы ) (слайд 15,16,17)

1. Чугун

Основной компонент чугуна (ЖЕЛЕЗО)

3. Неметалл

Сплавы железа с кремнием, марганцем (ФЕРРОСПЛАВЫ)

5. Легирующий элемент

Составная часть горной породы (КРЕМНИЙ)

7. Неметалл

Выдающаяся личность (ТИТАН)

9. Легирующий элемент

Лес (БОР)

5. Подведение итогов урока

Преподаватель подводит итоги, выставляет оценки, отмечает отличившихся учащихся, акцентирует внимание на их готовности к усвоению материала следующего урока, благодарит за активную и плодотворную работу.

6. Домашнее задание. (слайд 18)

Сообщение: «Чугуны, применяемые в машиностроении»

Выучить классификацию чугунов, и их маркировку(СЧ – 15, КЧ 19 – 40 , ЧМ3Н3Ю4 , АЧС – 5 , ВЧ 10 – 30)

Колодки чугунные тормозные для вагонов и тендеров железных дорог

Колодки чугунные тормозные для вагонов и тендеров железных дорог

Чугунном корпусе сигнализатора /расположен клапан 16, который прижат

Каталог по чугунным редукторам

Задвижки фланцевые чугунные с

Задвижки фланцевые чугунные с

1. Промышленные моторы в чугунном корпусе .

Металлические (чугунные ) корпуса (обечайки), изготовленные по ГОСТу.

Классификация чугунов по структуре металлической основы и в форме...

Чугун - это сплав железа с углеродом, содержание углерода более 2,14%.

ПРИМЕСИ ПОЛЕЗНЫЕ ВРЕДНЫЕ МАРГАНЕЦ – повышает твердость чугуна КРЕМНИЙ – повышает прочность и вязкость, улучшает литейные свойства.. СЕРА - понижает прочность, ухудшает литейные свойства ФОСФОР – повышает хрупкость

в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, - на серый, белый и половинчатый (или отбелённый); в зависимости от формы включений графита - на чугун с пластинчатым, шаровидным (высокопрочный чугун), вермикулярным и хлопьевидным (ковкий чугун) графитом; в зависимости от назначения - на конструкционный и чугун со специальными свойствами; по химическому составу - на легированные и нелегированные. Классификация и свойства чугуна.

Классификация чугунов: 1. По структуре: 1) Первичный чугун – белый или передельный (с = 3,7 %– 4,5%) Fe 3 C – цементит для получения стали. 2)Серый или литейный чугун. марка: СЧ – 15 Маркировка серых чугунов: Буквы СЧ – (обозначают серый чугун) Цифры – предел прочности на растяжение, кгс/мм 2 ; Пример СЧ – 18 – Серый чугун, 18 - – предел прочности при растяжении, 18 кгс/мм 2 ;

3) Ковкий чугун КЧ – 40 – 10, КЧ 40-20 Маркировка ковких чугунов: Буквы КЧ – (обозначают ковкий чугун) Цифры –(1 - число -предел прочности при растяжении, кгс/мм 2 , 2 –относительное удлинение, %) Пример КЧ – 35 – 10 - Ковкий чугун, 35 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм 2 , 10 - относительное удлинение,10 %)

4)Высокопрочный чугун ВЧ- 35 Маркировка высокопрочных чугунов: Буквы ВЧ – (обозначают высокопрочный чугун) Цифры –(1 - число предел прочности при растяжении, кгс/мм 2 , 2 –относительное удлинение, %) Пример ВЧ – 42 – 12 - Ковкий чугун, 42 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм 2 , 12 - относительное удлинение,10 %)

5) Антифрикционный чугун – получают на основе серых, высокопрочных и ковких чугунов. Маркировка антифрикционного чугуна: Буквы АЧ– (обозначают антифрикционный чугун) Цифры – номер марки по ГОСТу Пример АЧС – 2, антифрикционный серый чугун, 2 – номер марки по ГОСТу.

Х – ХРОМ; Д – МЕДЬ Т – ТИТАН М – МОЛИБДЕН Н – НИКЕЛЬ Ю – АЛЛЮМИНИЙ С – КРЕМНИЙ Г – МАРГАНЕЦ Ф - ВАНАДИЙ 6) Легированные чугуны – чугуны в которые вводятся специальные элементы для улучшения свойств чугунов.

ЧН 1ХМД – легированный чугун, содержание никеля – 1%, содержание молибдена и меди – до 1,5%

Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита? Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением? Как называется чугун с шаровидными включениями? Какой чугун переделывается в сталь? Как называется чугун, получаемый в результате отжига? Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита? Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования? Как называется чугун с графитом в виде хлопьев? Какой чугун обладает высокими литейными свойствами? Какой чугун имеет высокую пластичность? Форма ответа: сочетание цифры вопроса и буквы ответа. Варианты ответов: а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный

1.б 2.а 3.г 4. б 5. в 6. а 7. г 8. в 9. а 10. в Ответы:

1. Чугун Транспортирование леса по реке 2. Металл Основной компонент чугуна 3. Неметалл Нежелательный компонент чугуна Кроссворд "Ассоциация"

4. Легирующие добавки Сплавы железа с кремнием, марганцем 5. Легирующий элемент Кожа 6. Неметалл в составе чугуна Составная часть горной породы

7. Неметалл Основной компонент чугуна 8. Легирующий элемент Выдающаяся личность 9. Легирующий элемент Лес

Сообщение: «Чугуны, применяемые в машиностроении» Выучить классификацию чугунов, и их маркировку. Домашнее задание.

«Электрический ток в металлах» - Электрический ток в металлах. Высокотемпературная сверхпроводимость. Оглавление. Ученые надеются получить вещество в сверхпроводящем состоянии при комнатной температуре. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра. Опыт Толмена и Стюарта (ч1). Сверхпроводимость наблюдается не только у элементов, но и у многих химических соединений и сплавов.

«Свойства металла» - Физические свойства металлов. Бронза Латунь Мельхиор Дюралюминий. Самый тяжелый металл – осмий. Плотность металлов. Самый легкий металл – литий. История открытия металлов. Чугун Сталь. Пластичность Электропроводность Теплопроводность Металлический блеск. Презентация по химии по теме «Физические свойства металлов» для учащихся 9 классов.

«Общие свойства металлов» - Все стали имеют свою маркировку. Примеры расшифровки и обозначения сталей. Термин «дюралюминий». Применение легированных сталей. Алюминий. Характеристика. Титан. Самопроверка. Физические свойства. Использование железа и его сплавов. Режущие и измерительные инструменты. Свойства материалов и полуфабрикатов.

«Свойства металлов» - Периодическая система Д. И. Менделеева. При охлаждении образуются сплавы с нужными свойствами: легкоплавкие, жаростойкие, кислостойкие и т.д. Ca - восстановитель. Na - восстановитель. Получение сплавов основано на способности расплавленных Ме растворяться в друг друге. Физические свойства (продолжение).

«Физические свойства металлов» - Лабораторная работа «Физические свойства металлов». Проводят тепло, Модель строения атома. Физические свойства металлов: Кристаллическая решетка металла. Прочные, Не прозрачны, серебристо-серого цвета (исключение медь – красная и золото - жёлтое), Все металлы твердые, исключение Hg, Простые вещества - металлы.

«Электрическая проводимость металлов» - Полупроводниковые выпрямители весьма компактны и обладают высоким КПД. Энергетическая щель Еg = 2? ? область запрещенных энергетических состояний. В результате ток потечет по внешней цепи из р-области в n-область. Поглощенные областью p-n перехода фотоны будут генерировать электроны и дырки. Принципиальная схема контакта двух полупроводников с проводимостью р- и n-типа (а).

Классификация чугуна по диаграмме состояния чугуны с содержанием С от 2.14 до 4.3% - доэвтектические чугуны с содержанием С от 2.14 до 4.3% - доэвтектические чугуны с содержанием С=4.3% - эвтектические чугуны с содержанием С=4.3% - эвтектические чугуны с содержанием С от 4.3 до 6.67% - заэвтектические чугуны с содержанием С от 4.3 до 6.67% - заэвтектические

Маркировка белого чугуна Белые чугуны маркируются по способу их дальнейшего переплава в сталь. М0 Б1 Т1 М-Мартеновский М1 Б2 Т2 Б-Бессемеровский М2 Б3 Т3 Т-Томаовский М3 0,1,2,3-номер серии Назначение:для дальнейшего переплава в сталь и получения ковких чугунов Назначение:для дальнейшего переплава в сталь и получения ковких чугунов

Серый чугун (литейный) Серые чугуны содержат углерод в свободном состоянии в виде пластин графита. Они обладают хорошими литейными свойствами (высокой жидко текучестью, малой усадкой-1%), хорошо обрабатывается резанием, но умеют очень низкую пластичность до 1%. Серые чугуны маркируются по прочности СЧ

Маркировка серых чугунов не модифицированные (содержат крупные пластины графита, которые снижают прочность) СЧ10 СЧ15 СЧ20 СЧ25 не модифицированные (содержат крупные пластины графита, которые снижают прочность) СЧ10 СЧ15 СЧ20 СЧ25 Назначение:гири, гантели,сковородки, батареи, ванны Назначение:гири, гантели,сковородки, батареи, ванны модифицированные (содержит измельчённые пластины графита) СЧ30 СЧ50 СЧ35 СЧ55 СЧ40 СЧ60 СЧ45 модифицированные (содержит измельчённые пластины графита) СЧ30 СЧ50 СЧ35 СЧ55 СЧ40 СЧ60 СЧ45 Назначение:различные детали машин работающие при стационарных условиях Назначение:различные детали машин работающие при стационарных условиях

Отжиг ковкого чугуна В окислительной среде железный лом руда окалина Т= Т вид. = мин V охл.-вместе с печью Результат:получают черно-сердечный перлитный чугун получают более высокие значения прочности КЧ КЧ 60-3 В окислительной среде железный лом руда окалина Т= Т вид. = мин V охл.-вместе с печью Результат:получают черно-сердечный перлитный чугун получают более высокие значения прочности КЧ КЧ 60-3 В нейтральной среде 1) Т вид.=50-60 ч Увеличивается негр. мах)Т вид.=50-60 ч понижается негр. 750 Результат:бело- сердечный ферритный чугун КЧ В нейтральной среде 1) Т вид.=50-60 ч Увеличивается негр. мах)Т вид.=50-60 ч понижается негр. 750 Результат:бело- сердечный ферритный чугун КЧ 37-12

Высокопрочные чугуны Высокопрочный чугун содержат углерод в свободном состоянии в виде шариков (глобул) графита, которые получают путём модифицирования магнием. Маркировка: ВЧ б-8 ВЧ 60-2 ВЧ ВЧ 60-2 ВЧ Назначение: детали машин(коленчатый вал, шестерни, муфты, ступицы колёс) Высокопрочные чугуны являются заменителями стали.

Ковкий чугун Содержит углерод в свободном состоянии в виде хлопьев графита. Маркируются: КЧ G кг/мм-б% Назначение:различные детали машин изготовленные большими партиями Получение ковких чугунов 1) Отливка из белого чугуна с толщиной стенки до 30 мм 2) Термообработка (отжиг)

Слайд 2

Блиц- опрос

1. Жидкотекучесть - способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полости литейной формы (+) 2. Кристаллизация – это переход металла из твёрдого состояния в жидкое состояние(-) 3. Ползучесть - способность материала медленно и непрерывно пластически деформироваться….(+) 4. Ковкость - способность металлов и сплавов подвергаться различным методам механической обработки и режущим инструментом.(-) 5. Усадка - способность металлов и сплавов после застывания сокращаться в размерах.(+)

Слайд 3

Чугун - это сплав железа с углеродом, содержание углерода более 2,14%.

Слайд 4

Слайд 5

ПРИМЕСИ

ПОЛЕЗНЫЕ ВРЕДНЫЕ МАРГАНЕЦ – повышает твердость чугуна КРЕМНИЙ – повышает прочность и вязкость, улучшает литейные свойства.. СЕРА - понижает прочность, ухудшает литейные свойства ФОСФОР – повышает хрупкость

Слайд 6

Классификация и свойства чугуна.

в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, - на серый, белый и половинчатый (или отбелённый); в зависимости от формы включений графита - на чугун с пластинчатым, шаровидным (высокопрочный чугун), вермикулярным и хлопьевидным (ковкий чугун) графитом; в зависимости от назначения - на конструкционный и чугун со специальными свойствами; по химическому составу - на легированные и нелегированные.

Слайд 7

Классификация чугунов:

1. По структуре: 1) Первичный чугун – белый или передельный (с = 3,7 %– 4,5%) Fe3C – цементит для получения стали. 2)Серый или литейный чугун. марка: СЧ – 15 Маркировка серых чугунов: Буквы СЧ – (обозначают серый чугун) Цифры – предел прочности на растяжение, кгс/мм2; Пример СЧ – 18 – Серый чугун, 18 - – предел прочности при растяжении, 18 кгс/мм2;

Слайд 8

3) Ковкий чугун КЧ – 40 – 10, КЧ 40-20 Маркировка ковких чугунов: Буквы КЧ – (обозначают ковкий чугун) Цифры –(1 - число -предел прочности при растяжении, кгс/мм2 , 2 –относительное удлинение, %) Пример КЧ – 35 – 10 - Ковкий чугун, 35 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм2 , 10 - относительное удлинение,10 %)

Слайд 9

4)Высокопрочный чугун ВЧ- 35 Маркировка высокопрочных чугунов: Буквы ВЧ – (обозначают высокопрочный чугун) Цифры –(1 - число предел прочности при растяжении, кгс/мм2 , 2 –относительное удлинение, %) Пример ВЧ – 42 – 12 - Ковкий чугун, 42 - предел прочности при растяжении, 35кгс/мм2 , 12 - относительное удлинение,10 %)

Слайд 10

5) Антифрикционный чугун – получают на основе серых, высокопрочных и ковких чугунов. Маркировка антифрикционного чугуна: Буквы АЧ– (обозначают антифрикционный чугун) Цифры – номер марки по ГОСТу Пример АЧС – 2, антифрикционный серый чугун, 2 – номер марки по ГОСТу.

Слайд 11

6)Легированные чугуны – чугуны в которые вводятся специальные элементы для улучшения свойств чугунов.

Х – ХРОМ; Д – МЕДЬ Т – ТИТАН М – МОЛИБДЕН Н – НИКЕЛЬ Ю – АЛЛЮМИНИЙ С – КРЕМНИЙ Г – МАРГАНЕЦ Ф - ВАНАДИЙ

Слайд 12

ЧН 1ХМД – легированный чугун, содержание никеля – 1%, содержание молибдена и меди – до 1,5%

Слайд 13

Форма ответа: сочетание цифры вопроса и буквы ответа.Варианты ответов:а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный

Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита? Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением? Как называется чугун с шаровидными включениями? Какой чугун переделывается в сталь? Как называется чугун, получаемый в результате отжига? Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита? Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования? Как называется чугун с графитом в виде хлопьев? Какой чугун обладает высокими литейными свойствами? Какой чугун имеет высокую пластичность?

Разработчик:: Кремис Е.П.

Цель: изучить чугуны Задачи:

-изучить:
влияние постоянных примесей на структуру и свойства
чугуна;
классификацию чугунов;
свойства и применение чугунов
маркировку чугунов по ГОСТу;
-научиться:
выбирать тип чугуна для изготовления деталей машин;
расшифровывать марки чугунов.

Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода от 2,14 до 6,67 % называют чугунами.

Ориентировочное влияние элементов на структуру чугуна
Влияние
Элементы
Содержание в %
Относительное графитизирующее
действие
на основную
металлическую
массу
Уменьшение
содержания
перлита
на графит
при
затвердевании
в твердом
состоянии
Увеличение
количества и
укрупнение
+ 1,0
+ 1,0
Кремний
До 3,0
Углерод
Марганец
Более 1,7
» 0,8
То же
Размельчение
перлита
То же
Слабое
размельчение
+ 1,0
От +0,2 до + 0,5
» 1,0
Образование
сернистого
марганца
То же, но уменьшение количества
- 0,2
» -0,2 » 0,5
Фосфор
До 1,0
Образование
фосфидов
Влияет слабо
+ 0,1
» + 0,1 » -0,2
Сера
» 0,2
Образование
сульфидов
Уменьшение
количества
- 2,0
»-2»-4
Никель
» 1,5
Размельчение
перлита
+ 0,4
» + 0,4 » - 0,2
Хром
» 1,0
То же
- 1,2
» - 1,2 » - 3,0
Увеличение
количества и
слабое
размельчение
Уменьшение
количества и
слабое
размельчение
Примечания: 1. Знак «+» обозначает положительное, а знак «-» - отрицательное влияние.

Процесс графитизации.

Процесс графитизации
.
Графит – это полиморфная модификация углерода.
Способы образования графита в чугуне
- из жидкой фазы;
- при разложении ранее образовавшегося цементита.
Графитизацию из жидкой фазы, а также от распада
цементита первичного и цементита, входящего в состав
эвтектики, называют первичной стадией графитизации.
Выделение вторичного графита из аустенита называют
промежуточной стадией графитизации.
Образование эвтектоидного графита, а также графита,
образовавшегося в результате цементита, входящего в состав
перлита, называют вторичной стадией графитизации.

Формы графита: пластинчатый; шаровидный; хлопьевидный; вермикулярный.

Классификация чугунов

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
белый чугун – углерод в связанном состоянии в виде цементита, в
изломе имеет белый цвет и металлический блеск
серый чугун – весь углерод или большая часть находится в
свободном состоянии в виде графита
половинчатый – часть углерода находится в свободном
состоянии в форме графита
высокопрочный
шаровидную форму
ковкий чугун
форму
чугун
графитные
включения
имеют
- графитные включения имеют хлопьевидную

В зависимости от формы графита и
условий его образования различают
следующие группы чугунов
серый – с пластинчатым графитом
высокопрочный – с шаровидным
графитом
ковкий – с хлопьевидным графитом

Схемы микроструктур чугуна в зависимости от металлической основы и формы графитовых включений

Серый чугун
Свойства
Механические свойства серого чугуна зависят от
количества и размера графитных включений. По
сравнению с металлической основой графит имеет
низкую прочность. Поэтому графитные включения
можно считать нарушениями сплошности,
ослабляющими металлическую основу. Так как
пластинчатые включения наиболее сильно ослабляют
металлическую основу, серый чугун имеет наиболее
низкие характеристики, как прочности, так и
пластичности среди всех машиностроительных
чугунов. Уменьшение размера графитных включений
улучшает механические свойства.

Применение

Учитывая малое сопротивление отливок из серого
чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует
использовать этот материал для деталей, которые
подвергаются сжимающим или изгибающим
нагрузкам. В станкостроении это – базовые, корпусные
детали, кронштейны, зубчатые колеса, направляющие;
в автостроении - блоки цилиндров, поршневые кольца,
распределительные валы, диски сцепления. Отливки из
серого чугуна также используются в
электромашиностроении, для изготовления товаров
народного потребления.

Высокопрочный чугун
Свойства
Эти чугуны обладают высокой жидкотекучестью,
линейная усадка – около 1%. Литейные напряжения в
отливках несколько выше, чем для серого чугуна. Изза высокого модуля упругости достаточно высокая
обрабатываемость резанием. Обладают
удовлетворительной свариваемостью.

Применение

Из высокопрочного чугуна изготовляют тонкостенные
отливки (поршневые кольца), шаботы ковочных
молотов, станины и рамы прессов и прокатных станов,
изложницы, резцедержатели, планшайбы.
Отливки коленчатых валов массой до 2..3 т, взамен
кованых валов из стали, обладают более высокой
циклической вязкостью, малочувствительны к
внешним концентраторам напряжения, обладают
лучшими антифрикционными свойствами и
значительно дешевле.

Ковкий чугун
Свойства
Ферритные ковкие чугуны (КЧ 33-8, КЧ 37-12) имеют
более высокую пластичность, а перлитные
(КЧ 50-4, КЧ 60-3) более высокую прочность

Применение

Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей,
работающих при ударных и вибрационных нагрузках.
Из ферритных чугунов изготавливают картеры
редукторов, ступицы, крюки, скобы, хомутики, муфты,
фланцы.
Из перлитных чугунов изготавливают вилки
карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера,
тормозные колодки.

Отбеленные и другие чугуны Отбеленные – отливки, поверхность которых состоит из белого чугуна, а внутри серый или высокопрочный чугун.

Состав
2,8…3,6 % углерода, и пониженное содержание кремния
–0,5…0,8 %.
Свойства
Имеют высокую поверхностную твердость (950…1000
НВ) и очень высокую износостойкость.

Применение Используются для изготовления прокатных валов, вагонных колес с отбеленным ободом, шаров для шаровых мельниц. Для изготовления

деталей, работающих в условиях
абразивного износа, используются белые чугуны,
легированные хромом, хромом и марганцем, хромом и
никелем. Отливки из такого чугуна отличаются высокой
твердостью и износостойкостью.
Для деталей, работающих в условиях износа при высоких
температурах, используют высокохромистые и
хромоникелевые чугуны. Жаростойкость достигается
легированием чугунов кремнием (5…6 %) и алюминием (1…2
%). Коррозионная стойкость увеличивается легированием
хромом, никелем, кремнием.
Для чугунов можно применять термическую обработку.

Маркировка чугунов

КЧ30-6
СЧ15

Серый чугун маркируется буквами СЧ с добавлением цифры, которая указывает предел прочности чугуна при растяжении. Например: СЧ15 СЧ –серый

Серый чугун маркируется буквами СЧ с
добавлением цифры, которая указывает
предел прочности чугуна при
растяжении.
Например: СЧ15
СЧ –серый чугун;
15 - предел прочности на растяжение
σв=150Мпа.

Ковкий чугун маркируется буквами КЧ и цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности на растяжение, а вторые относительное удлинени

Ковкий чугун маркируется буквами КЧ и
цифрами. Первые две цифры указывают
предел прочности на растяжение, а
вторые относительное удлинение при
растяжении.
Например: КЧ30-6
КЧ – ковкий чугун;
30 - предел прочности на растяжение
σв=300Мпа;
6 - относительное удлинение при
растяжении δ=6%.

Высокопрочный чугун маркируется буквами ВЧ и цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности на растяжение, а вторые относительное у

Высокопрочный чугун маркируется
буквами ВЧ и цифрами. Первые две
цифры указывают предел прочности на
растяжение, а вторые относительное
удлинение при растяжении.
Например: ВЧ35-22
ВЧ – высокопрочный чугун;
35 - предел прочности на растяжение
σв=350Мпа;
22 - относительное удлинение при
растяжении δ=22%.

Марки серого чугуна для отливок, применяемых в основных отраслях машиностроения

Отрасль
машиностроения
Назначение отливок
Марка чугуна (по ГОСТ 1412 – 70)
Автостроение
Коробки скоростей, всасывающие и выхлопные трубы, маховики
Блоки цилиндров
СЧ 15-32
СЧ 18-36 СЧ 24-44
Головки цилиндров
СЧ 21-40; СЧ 28-48
Гильзы цилиндров
СЧ 21-40
Станины прессов, гидроцилиндры
СЧ 32-52
Станины станков, разметочные плиты,
гидроцилиндры, клапаны
СЧ 21-40
Основания станков, салазки, столы
СЧ 18-36
Корыта, краники, основания, плиты
СЧ 00
Мелкие и средние неответственные отливки
СЧ 15-32
Выхлопные трубы, маховики,
фундаментные рамы, картеры, крышки
рабочих цилиндров, блоки и другие
ответственные отливки
СЧ 21-40
Тракторостроение
Станкостроение
Дизелестроение

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие сплавы относятся к чугунам?
2. На какие группы подразделяют чугуны?
2. Какую форму может иметь графит?
3. Какое свойство придает графит чугунам?
4. Какими свойствами обладает серый чугун?
5. Какие чугуны называются отбеленными?
6. Почему белый чугун имеет ограниченное использование?
7. Как маркируются чугуны?

Домашнее задание

, с.80-87
Создать презентацию.
Темы презентаций:
Модифицированные чугуны.
Антифрикционные чугуны.
Влияние углерода на свойства чугунов.

Список литературы

1 Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы.
– М.: Машиностроение, 1987
2 Справочник машиностроителя. В 6-ти т. Т. 6/ Под редЭ.А.Сателя. – 3-е
изд., исправ. и доп. – М.: Машиностроение, 1964. 540 с. ил.
3 http://mashinostroenie.3dn.ru/publ/materialovedenie/chuguny/25-1-0-27
4 http://do.gendocs.ru/docs/index-208591.html?page=4#5480651