Din considerarea structurilor din fontă, se poate concluziona că baza lor metalică seamănă cu structura de oțel eutectoid sau preeutectoid sau fier tehnic. Ele diferă de oțel numai prin prezența incluziunilor de grafit, care determină proprietățile speciale ale turnătorilor.
În funcție de forma grafitului și de condițiile de formare a acestuia, se disting următoarele grupe de fontă: gri - cu grafit lamelar, de înaltă rezistență - cu grafit globular, maleabil - cu grafit de fulgi.
Schemele de microstructuri din fontă, în funcție de substratul metalic și forma incluziunilor de grafit, sunt prezentate în Fig. 11.3
Fig. 11.3. Scheme de microstructuri din fontă în funcție de substratul metalic și de forma incluziunilor de grafit
Efectul compoziției fontei asupra procesului de grafitizare.
Efectul grafitului asupra proprietăților mecanice ale turnărilor.
Includerile de grafit pot fi considerate ca o formă corespunzătoare de goluri în structura fontei. Lângă astfel de defecte sub stres, concentrațiile sunt concentrate, valoarea lor fiind mai mare, cu cât defectul este mai acut. Rezultă că incluziunile de grafit ale formei plăcii maximizează slăbirea metalului. Forma floculantă este mai favorabilă, iar forma sferică a grafitului este optimă. Plasticitatea depinde de forma în același mod. Alungirea relativă () pentru fonta cenușie este de 0,5%. pentru maleabilitate - până la 10%. pentru rezistență ridicată - până la 15%.
Prezența grafitului reduce brusc rezistența în moduri grave de încărcare: impactul; diferența. Rezistența la comprimare este redusă puțin.
Partea pozitivă a prezenței grafitului.
grafitul îmbunătățește prelucrabilitatea prin tăiere, deoarece se formează fragmente fragile;
fonta are proprietăți antifricțiune mai bune decât oțelul, deoarece prezența grafitului asigură o lubrifiere suplimentară a suprafețelor de frecare;
datorită microtesturilor, umplute cu grafit, fonta bine atenuează vibrațiile și are o vâscozitate ciclică crescută;
Elementele din fontă nu sunt sensibile la concentratori externi de tensiune (adâncituri, găuri, treceri în secțiuni);
fonta este mult mai ieftină decât oțelul;
producția de produse din fontă este mai ieftină decât fabricarea produselor din bilete de oțel prin tăiere, precum și formarea prin injecție și prelucrarea cu prelucrare ulterioară.
Structura nu afectează ductilitatea, rămâne extrem de scăzută. Dar influențează duritatea. Rezistența mecanică este determinată în principal de cantitatea, forma și mărimea incluziunilor de grafit. Formele fine, vortice ale fulgilor de grafit diminuează puterea. Această formă este obținută prin modificarea. Aluminiu, silicocalciu și ferosiliciu sunt utilizați ca modificatori.
Fonta cenușie este utilizat pe scară largă în construcția de mașini, deoarece este ușor de procesat și are proprietăți bune.
În funcție de rezistență, fonta cenușie este împărțită în 10 clase (GOST 1412).
Fiarele gri, cu o rezistență redusă la tracțiune, au o rezistență la compresiune suficient de ridicată.
Fonta cenușie conține carbon - 3,2 ... 3,5%; siliciu -1,9 ... 2,5%; mangan -0,5 ... 0,8%; fosfor -0,1 ... 0,3%; sulf -<0,12 % .
Structura substratului metalic depinde de cantitatea de carbon și siliciu. Cu o creștere a conținutului de carbon și siliciu, crește gradul de grafitizare și tendința de a forma structura de ferită a substratului metalic. Acest lucru duce la slăbirea fontei fără creșterea plasticității. Perlitul fontă cenușie are cele mai bune proprietăți de rezistență și rezistență la uzură.
Având în vedere rezistența scăzută a pieselor turnate din fontă la sarcini de tracțiune și impact, acest material ar trebui să fie utilizat pentru componente care sunt supuse unor sarcini compresive sau îndoite. În industria mașinilor-unelte, acestea sunt componente de bază, părți ale corpului, paranteze, pinioane, ghidaje; în industria automobilelor - blocuri cilindrice, inele piston, arbori cu came, plăci ambreiaj. Turnările din fontă cenușie sunt de asemenea utilizate în construcția de mașini electrice, pentru producția de bunuri de consum.
Indicat de indicele MF (fontă cenușie) și un număr care indică valoarea rezistenței la tracțiune înmulțită cu MF 15.
De înaltă rezistență fontă cu grafit nodular.
De înaltă rezistență din fontă (GOST 7293) poate avea o bază metalică ferită (HF 35), ferită-pearliză (HF45) și perlitică (HF 80). Aceste fonte sunt obținute din gri, ca urmare a modificării cu magneziu sau ceriu (se adaugă 0,03 ... 0,07% din masa de turnare). În comparație cu fonta cenușie, proprietățile mecanice cresc, datorită lipsei unei distribuții neuniforme a solicitărilor datorate formei sferice a grafitului.
Fonta fonta cu baza metalica pearlitica are valori de rezistenta ridicata, cu o plasticitate mai mica. Raportul dintre plasticitate și rezistența fontei ferite este opusul.
Oțelul de înaltă rezistență are o rezistență mare la curgere,
,
care este mai mare decât puterea de curgere a pieselor turnate din oțel. De asemenea, caracterizat printr-o rezistență la impact suficient de mare și rezistență la oboseală,
,
cu o bază perlită.
Fonta de înaltă rezistență conține: carbon - 3,2 ... 3,8%, siliciu -1,9 ... 2,6%. mangan -0,6 ... 0,8%. fosfor - până la 0,12%. sulf - până la 0,3%.
Aceste fonte au fluiditate ridicată, contracție liniară - aproximativ 1%. Tensiunile de turnare ale turnărilor sunt puțin mai mari decât cele pentru fontă cenușie. Datorită modului ridicat de elasticitate, este suficientă o prelucrare ridicată prin tăiere. Au sudabilitate satisfăcătoare.
Din fontă de înaltă rezistență sunt produse piese turnate subțiri (pistoane), burghie de ciocane forjate, cadre și cadre de prese și laminoare, matrițe, suporturi de scule, plăci de fațadă.
Turnările arborilor cotiți care cântăresc până la 2 ... 3 tone, în loc de arbori forjați din oțel, au o viscozitate ciclică mai mare, sunt mai puțin sensibili la concentratorii de tensiune externi, au proprietăți antifricțiune mai bune și sunt mult mai ieftine.
Indicat prin indicele HF (fontă de înaltă rezistență) și un număr care indică valoarea rezistenței la tracțiune înmulțită cu HF 100.
Se obține prin recoacerea fontei pre-eutectice albe.
Fonta ductilă conține: carbon - 2,4 ... 3,0%. siliciu-0,8 ... 1,4%. mangan -0,3 ... 1,0%. fosfor - până la 0,2%. sulf - până la 0,1%.
Formarea structurii finale și a proprietăților turnărilor are loc în timpul recoacerii, schema din care este prezentată în Fig. 11.4.
Fig. 11.4. Reacție de fontă maleabilă.
Turnările se păstrează în cuptor la o temperatură de 950 ... 1000С timp de 15 ... 20 ore. Există descompunere a cementitei:.
Structura după îmbătrânire constă din austenită și grafit (recoacerea carbonului). Cu răcire lentă în intervalul 760 ... 720 ° C. descompunerea cementita care constituie structura perlită după recoacere și constă din (fontă ductilă feritic obținut) ferită și carbon recoacere.
Cu răcire relativ rapidă (modul b, figura 11.3), a doua etapă este complet eliminată, iar fonta maleabilă din perlit este obținută.
Structura fierului, recopt la regim, este compus din perlit, recoacere din ferită și grafit (obținut ductil-feritic perlitice fonta)
Annealing este o perioadă lungă de 70 până la 80 de ore și o operațiune scumpă. Recent, ca urmare a îmbunătățirilor, durata a fost redusă la 40 de ore.
Există 7 mărci de fontă maleabilă: trei cu ferită (KC 30-6) și patru cu perlit (KC 65-3) (GOST 1215).
Conform proprietăților sale mecanice și tehnologice, fonta maleabilă ocupă o poziție intermediară între fontă cenușie și oțel. Dezavantajul fontei maleabile în comparație cu fonta de înaltă rezistență îl constituie limitarea grosimii peretelui pentru turnare și necesitatea recoacerii.
Turnările din fontă maleabilă sunt utilizate pentru piesele care lucrează sub sarcini de șoc și vibrații.
Din fontă ferită, cutii de viteze, butuci, cârlige, capse, cleme, cuplaje, flanșe.
Din fontă perlită, caracterizată prin rezistență ridicată, plasticitate suficientă, fac furci de arbori cardanici, legături și role de lanțuri ale transportorului, plăcuțe de frână.
Indicați de indicele KCH (fontă de înaltă rezistență) și de două numere, din care prima arată valoarea rezistenței la tracțiune, înmulțită cu, iar a doua - alungirea relativă - KC 30 - 6.
Bleached și alte fontă
Albite - piese turnate, a căror suprafață este alcătuită din fontă albă, iar în interior este gri sau fontă de înaltă rezistență.
Ele au o duritate mare a suprafeței (950 ... 1000 HB) și o rezistență foarte mare la uzură. Folosit pentru fabricarea de arbori de rulare, roți auto cu jantă albă, bile pentru mori cu bile.
Pentru fabricarea pieselor care funcționează în uzură abrazivă, se utilizează fontă albă aliată cu crom, crom și mangan, crom și nichel. Turnările realizate din astfel de fontă se disting prin înaltă duritate și rezistență la uzură.
Fierurile turnate cu crom și cu crom-nichel sunt utilizate pentru piese care funcționează în condiții de uzură la temperaturi ridicate. Rezistența la căldură se realizează prin alierea fontei cu siliciu (5 ... 6%) și aluminiu (1 ... 2%). Rezistența la coroziune este mărită prin alierea cu crom, nichel, siliciu.
Pentru fontă, se poate folosi tratament termic.