|
Самое важное механическое свойство для чугуна, которое определяется быстро и просто,- его твердость. Прочность, обрабатываемость, сопротивление износу и прочие свойства связаны с твердостью.
От чего же зависит твердость? Она зависит от соотношения нескольких составляющих чугуна. Твердость цементита приблизительно 800 HB, твердость перлита около 200 , у феррита- около 100 HB, твердость графита еще намного меньше. Твердость белого чугуна около 400-500 HB. Такая высока твердость из-за хорошего содержания цементита. Твердость серого чугуна получается меньше, так как идет графитизация цементита и повышение содержания графита. А если цементита нет, то главная масса перлита с добавлением графита дает совсем маленькую твердость- около 180-200 HB. Из-за твердости изменяется предел прочности при растяжении. Чем больше твердость, тем предел прочности при растяжении выше. Стоит заметить, что для чугунов предел прочности при растяжении приблизительно 10-15% от твердости, а для стали этот показатель приблизительно равен 35%. Чугун разрушается при растяжении легче, чем сталь, хотя твердость чугуна от его включений графита снижается не так резко. Это связано из-за того, что графит чугуна (который имеет форму чешуек и пластинок) как бы подрезает массу чугуна во всех направлениях, тем самым нарушает ее монолитность.
Как же влияет форма графитных включений? Чем графитные включения длиннее и острее, тем заметно они влияют на подрезание массы. И наоборот, если графитные включения тупее и короче, тем слабее их действие, которое надрезает. Следовательно, отливки из чугуна стараются получить с измельченными включениями графита с округлыми очертаниями.
Предел прочности при растяжении у перлитного чугуна (который получают в машиностроении) около 20-30 кг/мм2. Также чугун подвергают испытаниям на изгиб. Что для этого делают? Берут цилиндрический образец круглого сечения (могут брать и образец в форме призмы), кладут его на две опоры и в центре прикладывают нагрузку. Затем эту нагрузку увеличивают, при чем делают это до тех пор, пока данный образец не сломается. В большинстве случаев прочность на изгиб чугуна, который изготавливается в машиностроении, выше, чем предел прочности при растяжении в 1,5-2 раза. Она равна приблизительно 35-55 кг/мм2. Максимальную величину прогиба при таком испытании называют стрелой прогиба. Это величина, которая характеризует степень пластических свойств чугуна (это как удлинение и поперечное сужение стали при разрыве).
К очень большому недостатку серого чугуна можно отнести его низкое сопротивление удару (0,10 кг/мм2). Именно поэтому его считают хрупким материалом.
Чугун имеет много недостатков, но несмотря на это, его зачастую применяют в машиностроении, так как его просто и дешево изготавливать (отливая детали, которые сложные по форме, даже пустотелые). Стоит также заметить, что у чугуна есть еще одно очень хорошее свойство- износостойкость. При трении деталей из чугуна, если есть смазка, эти детали долго работают, мало изнашиваются. Особенно детали много работают, если предварительно провести термическую обработку. В некоторых случаях антифрикционный и чугун, который мало изнашивается, сможет заменить некоторые дорогие редкие цветные антифрикционные подшипниковые сплавы.
Нужно не забыть сказать, что некоторые сорта серого чугуна легки при обработке его режущим инструментом. Это свойство называют хорошей обрабатываемостью резанием.
Заметим, что если есть царапины на стали (особенно на высококачественной), то при изменяющихся нагрузках они уменьшают прочность деталей в несколько раз. А вот прочность деталей из чугуна почти не зависит от состояния поверхности этих деталей.
|
| ||||||
|
| ||||||