Какое влияние марганца на свойства чугуна
Микроструктура чугунов (табл. 1) зависит от скорости охлаждения металла: при быстром охлаждении будет белый чугун (углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита и ледебурита), а при медленном охлаждении будет серый чугун (углерод находится в виде графита). Табл. 1. Марки и механические свойства чугуна разлиных типов.
Кремний Si способствует графитизации чугуна, и улучшает его литейные свойства. В серых чугунах содержится 0,8 …4,5 % Si. Марганец Mn способствует отбеливанию чугуна, но содержание Mn до 1,2% полезно, т.к. увеличиваются твердость и прочность чугуна. Фосфор Р повышает жидкотекучесть чугуна, поэтому допустимо его содержание до 0,4%, но в ответственных чугунных отливках содержится фосфора менее 0,15%, т.к. с ростом содержания его увеличивается хрупкость чугуна. Сера S затрудняет графитизацию, увеличивает хрупкость и ухудшает жидкотекучесть чугуна, поэтому серы в чугунах должно быть не более 0,1%. Серые чугуны делятся на модифицированные, высокопрочные и ковкие (табл. 2). В серых чугунах графит имеет пластинчатую форму, в высокопрочных – шаровидную, а в ковких – хлопьевидную.П римеры обозначения чугунов: Формирование структуры чугуна происходит при затвердевании отливки. Основными факторами, влияющими на структурообразование чугуна, являются его химический состав (см. табл. ниже) и скорость охлаждения отливки в форме. Табл. 2 – Влияние химических элементов на свойства чугуна
Небольшие количества множества элементов могут попасть в состав литейного чугуна и оказывать заметное воздействие на структуру и свойства отливок. Добавки некоторых из этих элементов производят специально, в то время как другие представляют собой примеси, привнесенные в металл из шихты. Некоторые из этих элементов оказывают положительное воздействие, особенно в сером чугуне, в то время как другие оказывают отрицательное воздействие и попадания их с расплав следует избегать. В таблице перечислены обычные источники этих элементов, часто встречающиеся уровни их содержания и основное воздействие на чугун. Результаты применения некоторых элементов в качестве основных легирующих (например, хром), в таблице не указаны.
| Предлагаем услуги по оптимизации геометрии разливочной оснастки с целью обеспечения повышения коэффициента использования металла и снижения осевой пористости слитков подробнее |
Источник
Серый чугун | Высокопрочный чугун | Ковкий чугун | |
Углерод | |||
Повышенное содержа- ние углерода приводит к уменьшению прочности, твердости и к увеличе- нию пластичности, угле- род улучшает литейные свойства чугуна | Увеличенное содержание углерода улучшает литейные свойства чугуна | Углерод — основной регулятор механических свойств ковкого чугуна; чугун обладает низкой жидкотекучестью и тре- бует высокого перегрева | |
Кремний | |||
Кремний с учетом содержания углерода способствует выделению графита и снижает твердость, а также уменьшает усадку; повышенное содержание кремния снижает пластичность и несколько увеличивает твердость | С повышением содержания кремния возрастает предел прочности при растяжении, при дальнейшем увеличении содержания уменьшаются предел прочности при растяжении и относительное удлинение | Для ферритного ковкого чугуна суммарное содержание кремния и углерода должно быть 3,7—4,1 %. Содержание кремния зависит от количества углерода и толщины стенки. При содержании кремния до 1,5% механические свойства сплава повышаются | |
Марганец | |||
Марганец тормозит выделение графита, способствует размельчению перлита и отбеливанию чугуна; взаимодействуя с серой, нейтрализует ее вредное действие. Механические свойства чугуна повышаются при содержании марганца до 0,7—1,3%, а при дальнейшем увеличении снижаются. Марганец увеличивает усадку сплава | С повышением содержания марганца уменьшается доля феррита и увеличивается количество перлита; при этом повышается предел прочности при растяжении и уменьшается относительное удлинение. Для повышения износостойкости содержание марганца увеличивают до 1,0—1,3% | Марганец увеличивает количество связанного углерода, повышает прочность феррита. При повышении содержания марганца до 0,8—1,4% увеличивается количества перлита, прочность сплава повышается, но резко падают пластичность и ударная вязкость. В ферритном чугуне содержание марганца не должно превышать 0,6%, в перлитном — 1,0% | |
Магний | |||
— | Для образования графита шаровидной формы содержание магния должно быть не ниже 0,03%, а цезия —не ниже 0,02% (остаточное содержание). При более низком содержании часть графита содержится в виде пластинок, что снижает механические свойства сплава. При повышенном содержании магния (и церия) в структуре сплава образуется цементит и, следовательно, снижаются механические свойства. Оптимальное содержание остаточного магния — 0,04—0,08% | — | |
Сера | |||
Сера снижает прочность и пластичность, но несколько повышает износостойкость сплава; считается вредной примесью; придает чугуну красноломкость (образование трещин при высоких температурах), препятствует выделению графита | Чем выше содержание серы в исходном чугуне, тем труднее получить полностью шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойства | Содержание серы в ферритном ковком чугуне, модифицированном алюминием, может быть повышено до 0,2%; при этом механические свойства возрастают за счет улучшения формы графита. Определяющее влияние на механические свойства чугуна оказывает отношение содержания марганца и серы, которое должно быть в пределах 0,8—3,0% | |
Фосфор | |||
Фосфор на процесс графитизации углерода влияет слабо, но повышает жидкотекучесть сплава; придает чугуну хладно- ломкость, т. е. хрупкость | Фосфор оказывает существенное влияние на структуру и механические свойства. Чтобы получить чугун с высокой пластичностью, содержание фосфора не должно превышать 0,08%. Для получения чугуна с невысокой пластичностью содержание фосфора увеличивают до 0,12—0,15% | Фосфор оказывает такое же, как и для серого чугуна, влияние на структуру и механические свойства сплава | |
Никель | |||
Никель — легирующий элемент; благоприятно влияет на выравнивание механических свойств в отливках с различной толщиной стенок; повы- шает твердость на 10 НВ. С увеличением содержа- ния никеля возрастает коррозионная стойкость и улучшается обрабаты- ваемость сплава | Никель влияет на тепло- и электропроводность, а также на электросопротивление, коррозионную стойкость и жаростойкость сплава. С увеличением содержания никеля эти свойства повы- шаются | Никель способствует графитизации углерода и увеличивает количество перлита в металлической основе сплава | |
Хром | |||
Хром — карбидообразующий элемент. С увеличением хрома растут прочность и твердость отливок, замедляется процесс графитизации углерода | С увеличением содержания хрома в определенных пределах повышаются жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость сплава | Хром замедляет процесс графитизации углерода. Содержание хрома в сплаве не превышает 0,06—0,08 %; повышение содержания до 0,1 — 0,12% приводит к образованию в структуре сплава стойких карбидов | |
Молибден | |||
Молибден — легирующий элемент; замедляет процесс графитизации углерода и способствует карбидообразованию. С увеличением содержания молибдена повышается твердость без ухудшения обрабатываемости и возрастает сопротивление износу | – | Молибден способствует измельчению перлита и графитовых включений, увеличивает предел прочности на 30—70 кПа при содержании молибдена 0,5%; замедляет процесс графитизации углерода | |
Медь | |||
Медь способствует графитизации углерода, увеличивает жидкотекучесть, повышает прочность и твердость сплава | При содержании в сплаве 1 % меди прочность при растяжении повышается до 40%, а текучесть до 50% и соответственно при 2% меди—до 65% и 7%. Содержание меди более 2% препятствует образованию в структуре сплава шаровидного графита | Медь способствует графитизации углерода и увеличивает содержание в сплаве перлита |
Источник