Після вивчення цієї теми уроку Ви будете: знати:
· загальні відомості про металеві сплави;
· кристалізацію металів;
· вплив складових хімічних елементів на властивості чавуну;
· види чавуну та його застосування»
вміти:
· по марці чавуну , визначити їх хімічний склад, судити про основні властивості та застосування сплавів для виготовлення деталей автомобілів.
Це потрібно знати:
Металеві сплави – це складні речовини з механічними властивостями, які добувають сплавленням(спіканням, напиленням, дифузією) металів з металами або металів з неметалами. Порівняно з чистими металами вони мають цінніші властивості. За своєю структурою вони можуть бути твердими розчинами, хімічними сполуками та механічними сумішами
Утворення твердих розчинів супроводжується зміною параметрів кристалічної комірки металу-розчинника, з чим пов'язують зміну властивостей твердого розчину. Тверді розчини проникнення мають кристалічну ґратку потворнішу, ніж тверді розчини заміщення. Тому зі збільшенням концентрації компонента проникнення в них сильніше зростають твердість і міцність при одночасному зменшенні пластичності
Хімічна сполука найчастіше утворюється з елементів, які істотно відрізняються за будовою і властивостями. Співвідношення кількості атомів елементів, що входять до складу сполуки, чітко визначене й виражається простою формулою АmВn (де А і В — хімічні елементи (компоненти), а m i n — прості цілі числа)
Механічна суміш складається із різнорідних кристалів. Така структура утворюється тоді, коли під час кристалізації сили взаємодії між однорідними атомами більші, ніж сили взаємодії між різнорідними атомами. Переважно в кристалічній ґратці одного компонента розчиняються в обмеженій кількості атоми іншого компонента
Механічна суміш складається із різнорідних кристалів. Така структура утворюється тоді, коли під час кристалізації сили
відрізняються за будовою і властивостями. Співвідношення кількості атомів елементів, що входять до складу сполуки, чітко визначене й виражається простою формулою АmВn (де А і В — хімічні елементи (компоненти), а m i n — прості цілі числа)
Механічна суміш складається із різнорідних кристалів. Така структура утворюється тоді, коли під час кристалізації сили взаємодії між однорідними атомами більші, ніж сили взаємодії між
Рис 1. Кристалічна гратка твердого розчину заміщення (а) і твердого розчину проникнення (б): А — атом компонента-розчинника; В — атом розчиненого компонента
Це потрібно знати:
Кристалізацією називають перехід металів з рідкого стану в твердий (кристалічний). Відбувається вона внаслідок переходу системи з термодинамічно нестійкого стану в термодинамічно стійкий стан, тобто зі стану з більшою енергією у стан з меншою вільною енергією або термодинамічним потенціалом, коли вільна енергія кристала є меншою від вільної енергії рідкої фази. Чавунами називають багатокомпонентні високовуглецеві сплави на основі заліза, що містять понад 2,14 % С; 1,0—3,5 % Sі; 0,5—1,0 % Мn; до 0,3 % Р та 0,2 % S. Більшу частину виплавленого чавуну переробляють у сталь, однак близько 20 % його використовують для виготовлення литих деталей машин та інших виробів. Через низьку пластичність чавун не підлягає обробці тиском.
Рис 4 Домішки в чавуні
Це потрібно знати:
Чавуни це залізо – вуглецеві сплави, в яких змістовність вуглецю перевищує 2%. У залежності від структури вони поділяються на білі, ковкі та сірі чавуни. Білий чавун характеризується високою твердістю та крихкістю (використовується для виготовлення гальмових колодок транспортних технічних засобів). Ковкий чавун (КЧ) характеризується високою міцністю ( до 630 МПа) та низькою пластичністю. Використовується для деталей-відливок, що не оброблюються тиском. Найбільшого розповсюдження в якості ливарного конструкційного матеріалу для деталей в машинобудуванні отримав сірий чавун (СЧ). При гарних ливарних властивостях він характеризується відносно високою міцністю ( до 400 МПа), зносостійкістю та демпфуючою здатністю (віброгашенням), добре оброблюється різанням (у порівнянні з КЧ вартість виготовлення деталей з СЧ знижується в 1,3 2,0 рази).
Рис 5. Класифікація чавунів
Рис 6. Маркування сірого чавуну
Рис 7 . Маркування ковкого чавуну
Рис 8 Маркування високоміцного чавуну
Це потрібно знати:
Чавуни, що застосовуються для автомобілів, класифікуються за станом вуглецю в сплаві на наступні основні види: сірий чавун (СЧ), білий чавун, ковкий чавун (КЧ). У сірому чавуні весь вуглець знаходиться у вільному стані р. вигляді пластинчастого або кулястого графіту. Ковкий чавун являє собою той же, що і сірий чавун, але форма включень графіту пластівчаста. У білому чавуні весь вуглець пов'язаний в хімічну сполуку - цементит, внаслідок чого він має підвищену твердістю. Сірий чавун маркують буквено-цифровими позначеннями. Букви СЧ позначають сірий чавун, а цифри, написані через тире - межа міцності при розтягуванні (перша група) і при вигині (друга група). Наприклад, СЧ18-36 означає, що сірий чавун даної марки має межу міцності при розтягуванні 18 кгс /мм2 при вигині - 36 кгс /мм2. Ковкий чавун маркують так само, як і сірий, але друга група цифр тут позначає відносне подовження в процентах. Наприклад, КЧ35-10 означає: ковкий чавун з межею міцності на розтяг 35 кгс /мм2 і відносним подовженням 10%. Чавуни знаходять широке застосування при виготовленні автомобільних деталей. З сірого чавуну виготовляють блоки циліндрів двигунів ЗІЛ ,. ЯМЗ ,. ГАЗ , Головки циліндрів, гільзи блоків циліндрів, картера зчеплень, коробок передач, маховики, гальмівні циліндри, барабани та ін Ковкий чавун йде на виготовлення деталей підвищеної міцності, в'язкості: картерів редукторів, коробок передач, кронштейнів ресор, коробок сателітів і ін. Білий чавун застосовується для виготовлення деталей підвищеної втомної міцності: колінчастих і розподільних валів, сідл клапанів, шестерень масляного насоса, супортів дискового гальма ВАЗ та ін.
Рис 9. Маркування легованого чавун
Цікаво і пізнавально:
Вермикулярний чавун - структура цього чавуну формується під дією комплексного модифікатора, що містить магній і рідкоземельні метали. Графіт набуває кулясту (близько 20%) і вермикулярну форму. Остання являє собою червоподібна форма (лат. vermiculus — червячок), але на відміну від пластинчастого графіту вони мають меншу довжину, більшу товщину і округлі кромки..
За механічними властивостями чавуни з вермикулярним графітом займають проміжне положення між сірими і високоміцними чавунами. Вони істотно перевершують сірі чавуни по міцності, пластичності і межі витривалості. Чавуни з вермикулярним графітом замінюють сірі чавуни в відливання, що піддаються циклічним навантаженням. З них виготовляють блоки циліндрів і інші деталі двигунів внутрішнього згоряння: поршні, гільзи, кришки циліндрів і ін.
• Камінні топки та печі з вермикулярного чавуну мають кращу теплопровідність на 30% і це дає високу вигоду у використанні для виготовлення камінних топок та печей, що дає можливість збільшити ККД при цьому витрати деревини зменшуються на 30%.
• Камінні топки та печі з вермикулярного чавуну мають більшу стійкість до перепаду температур!
Дізнайтеся більше:
Перевірте себе:
1.З якого чавуну виготовляють колінчатий вал автомобільного двигуна?
2. З якого чавуну виготовляють гільзу та поршень автомобільного двигуна?
3. З якого матеріалу виготовляють поршневі кільця ?
4. Із яких матеріалів виготовляють блок- картери автомобільних двигунів?
5. Що таке сплави?
6. Наведіть приклади металів, які утворюють тверді розчини.
7. У яких випадках утворюється хімічна сполука?
8. Які властивості мають хімічні сполуки порівняно з властивостями компонентів?
9. За яких умов утворюється механічна суміш?
10. Що покладено в основу класифікації чавунів?
11. У якому вигляді міститься вуглець у білих чавунах?
12. Що таке «сірий чавун»?
Застосуйте свої знання й уміння:
Розв’яжіть кросворд
