Многие обладатели европейской внешности нередко шутят о том, что «все азиаты - на одно лицо!». Правда ли это? Постараемся понять, чем отличается китаец от японца. Перечень всех наиболее ярких признаков и отличий специально для вас в нашей статье!
Этническая справка
Если сравнивать Китай и Японию, несложно заметить, что первое, материковое, государство занимает большую площадь и может похвастаться богатым многонациональным составом коренного населения. При этом многие китайские народности имеют собственные особенности внешности. Представители некоторых из них вовсе не похожи на китайцев, какими их представляют русские и европейцы. По этой причине определить средний фенотип и какой-то стандарт затруднительно. Ведь среди представителей малых есть и люди, похожие на таджиков, и схожие с монголами.
Казалось бы, намного проще дело должно обстоять в Японии, островном государстве, занимающем малую площадь. Но это не совсем так, современные японцы могут значительно отличаться друг от друга внешне. Причиной тому является иммиграция в Страну восходящего солнца жителей из соседних государств. Так чем отличаются японцы от китайцев внешне? Если присмотреться внимательно, ряд различий все же есть.
Глаза - зеркало души!
По мнению европейцев, самый яркий признак азиатского типа внешности - узкий У китайцев данная особенность наиболее выражена. Глаза японцев - более крупные, нередко они выпуклые. Китайцы чаще, чем японцы, имеют одинарное веко. Данная особенность встречается и у жителей Японии, но значительно реже. Очень часто брови китайцев имеют поднятый внешний край. По этой причине глаза визуально кажутся еще более узкими. Стоит заметить, что волосы и глаза у представителей обоих наций практически всегда темных оттенков.
Но имеется один признак, который помогает понять, Волосы жителей Китая более жесткие и непослушные. Японцы же обладают более мягкой и шелковистой шевелюрой.
Характерные черты лица
Необъяснимый факт - кости у японцев более тонкие, чем у китайцев. По этой причине само телосложение обычно более хрупкое, а фигура - несколько изящней. При этом голова японца крупней, чем у китайца. Жители Японии имеют более вытянутый овал лица. Характерная черта - выступающий нос, в то время как у китайцев он часто сплющенный. Лица китайцев более широкие, с подчеркнутыми скулами, иногда большими щеками.
От японцев жителей Китая заметно отличает более смуглая кожа, часто она имеет желтоватый оттенок. В Японии высшим шиком считается выбеленное лицо. При этом у местных жителей кожа сама по себе достаточно светлая.
Чем отличается китаец от японца визуально? Популярна шутка о том, что жители Японии похожи на рыбок. Китайцев же нередко сравнивают с котятами. Возможно, это сравнение достаточно абстрактно, но с ним соглашаются многие.
Секреты макияжа и понятия о красоте
Понятия о красоте и эстетике у японцев и китайцев заметно различаются. В Китае многие женщины слишком мало времени уделяют заботе о себе и собственном внешнем виде. Во многих провинциях этой страны можно увидеть, к примеру, даму в пижаме или домашней одежде на улице. Внешность китайцев-мужчин также часто можно описать с упоминанием отсутствия стремления к опрятности.
Японцы же, напротив, слишком трепетно относятся к личной гигиене и чистоте в принципе. Представителя этой нации вы никогда не увидите в общественном месте с невымытыми волосами или грязными ногтями. Японки любят подчеркивать белизну лица, выбирая самые светлые тональные средства.
Женщины в Китае намного чаще, чем в Японии, красят волосы в неестественные цвета. Еще одна фишка китаянок - использование специальных наклеек и клея для создания «европейского» двойного века. Что касается макияжа, в Японии наиболее популярен естественный и скромный его вариант. В Китае же модницы нередко выбирают яркие оттенки помад и теней для век.
Телосложение японцев и китайцев
Считается, что среднестатистический японец выше китайца, составляет до 10 сантиметров. Коренные жители Японии отличаются более пропорциональным телосложением. В Стране восходящего солнца очень мало людей с избыточным весом. Что касается китайцев - по природе своей они чаще невысокого или среднего роста и отличаются худощавым телосложением. Однако в последние годы в Китае отмечается все больше случаев ожирения.
Китаянки в большинстве своем могут похвастаться очень красивыми и стройными ногами. А вот японки испытывают с этим проблемы. Что любопытно, несмотря на природную кривизну ног, многие жительницы Японии с удовольствием носят гетры и высокие гольфы.
Стиль одежды
Чем отличается китаец от японца внешне? Жители Японии часто носят одежду всемирно известных европейских брендов. При этом выглядят они в ней элегантно и привлекательно. А вот в Китае большей популярностью пользуется дешевая одежда. Китайцы выбирают подделки фирменных вещей, нередко сочетая цвета и фактуру ткани самым невообразимым образом. Есть в Китае и свои «модницы» - чаще это молодые девушки и женщины. Больше всего они любят одежду и аксессуары с обилием блесток, страз и бусин. Представительницы прекрасного пола из Японии подобным образом не одеваются.
Внешность японцев нередко характеризуют как скромную и элегантную. В этой стране лишь немногие из местных жителей носят одежду из ткани с крупным рисунком или яркими принтами, в то время как в Китае такие вещи достаточно популярны. У мужчин-китайцев достаточно популярны спортивные костюмы. Многие их выбирают в качестве повседневной одежды. В Японии для каждого случая и вида деятельности принято иметь отдельную одежду. Вряд ли вы когда-то увидите японца в спортивном костюме где-то за пределами фитнес-центра.
Поведение и правила приличия
Японцы и китайцы отличия имеют даже в манерах общения. Жители Японии говорят четко и достаточно тихо. Их культура предусматривает обилие еле заметных вежливых жестов. Выражая свое уважение, представители данной нации одобрительно кивают (символический поклон). Если наблюдать со стороны за общением группы японцев, можно поразиться их вежливости и спокойствию. В Японии в принципе не принято повышать голос в общественном месте и перебивать собеседника.
Совсем иначе общаются китайцы. Считается, что эта нация - одна из самых шумных среди всех азиатов. Жители Китая достаточно импульсивны. Во время беседы они могут громко кричать, активно жестикулировать, размахивая руками. И лучше даже не сообщать им о том, что это неприлично. Глаза китайца выразят удивление от подобного заявления, но, скорей всего, их обладатель даже не поймет своей ошибки. Ведь в этой стране эмоционально общаются все жители.
Язык и прочие особенности
Отличить японца от китайца можно, прислушавшись к речи. На слух японский язык воспринимается как достаточно жесткий, с обилием согласных звуков, в то время как в китайском гласные встречаются намного чаще. Еще одна интересная особенность японского языка - монотонность, в нем практически не используются интонации и ударения.
Китай и Япония имеют различные традиции и обычаи, значительно различается и менталитет жителей этих стран. Китайцы более прагматичны, японцы же, напротив, отличаются тягой к созерцанию и философии. Проследить данные особенности можно во всех сферах жизни.
В Японии традиционно особое внимание уделяется красоте и ритуалам. Даже простой прием пищи в этой стране сводится к любованию оформлением блюда. Китайцы же не столь привередливы, очень часто они стремятся в первую очередь удовлетворить физические потребности. Глаза японцев способны видеть прекрасное в мелочах, именно по этой причине представители данной нации стремятся к совершенству во всех его проявлениях. Китайцы же предпочитают меньше думать об эстетике и высших материях.
Тема урока: Чугуны
Тип урока : Урок усвоения нового материала.
Вид урока : Лекция.
Оборудование урока : учебник, компьютер, мультимедийный проектор.
Цели урока:
- учебные: изучить классификацию чугунов и влияние на качество и свойства чугунов углерода и примесей;
- развивающие: развивать способность выделять главное и записывать это в виде конспекта, уметь самостоятельно усваивать знания; развивать творческое мышление, внимание;
- воспитательные: воспитывать культуру общения, чувство коллективизма и сопереживания успехам и неудачам товарищей, умение работать в коллективе, формировать техническую грамотность студентов.
На уроке у обучающихся формируются основные общие и профессиональные компетенции, отвечающие требованиям ФГОС СПО по специальности 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»:
1. Общие компетенции:
- способность понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес (ОК 1);
- способность организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество (ОК 2);
- способность осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития (ОК 4);
2. Профессиональные компетенции:
- способность разрабатывать мероприятия по комплексному использованию сырья, по замене дефицитных материалов и изысканию способов утилизации отходов производства (ПК 1.3).
Ход урока
1. Организационный момент -3 мин.
Приветствие преподавателя, проверка готовности к уроку, организация внимания.
2. Актуализация опорных знаний - 5 мин.
В ходе фронтальной беседы студентам напоминаются основные понятия предыдущей темы, задаются следующие вопросы:
- Расскажите о классификации сталей.
- Какие постоянные примеси содержатся в сталях?
- Что называется чугуном?
3. Формулировка темы и целей урока.
Тема: Чугуны.
Цель: в конце урока студенты должны знать классификацию чугунов и маркировку по ГОСТу, уметь расшифровывать марки чугунов.
4. Объяснение нового материала.
5. Закрепление нового материала.
Вопросы для закрепления
- Расскажите о классификации чугунов.
- Для изготовления каких деталей используют белый и серый чугуны?
- Какие детали изготовляют из высокопрочного и ковкого чугунов?
- Как обозначаются высокопрочные и ковкие чугуны?
6. Домашнее задание.
Конспект лекции, составить таблицу «Чугуны»
- Классификация чугунов
- Белый чугун. Его структура, свойства, применение
- Серый чугун, его структура, свойства, маркировка по ГОСТу и применение
- Ковкий чугун
- Высокопрочный чугун
- Антифрикционные чугуны, маркировка, и применение
1. Классификация чугунов
Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и серой. В чугуне также содержится незначительные количества водорода, азота и кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий, вольфрам и титан, количество которых зависит от состава проплавляемых руд.
В зависимости от назначения выплавляемые в доменных печах чугуны разделяют на три основных вида: передельный, идущий на передел в сталь; литейный, предназначенный для получения отливок из чугуна в машиностроении; доменные ферросплавы, используемые для раскисления стали в сталеплавильном производстве.
По структуре чугуны можно разделить на следующие группы:
- серый - чугун, в котором углерод находится в виде графита.
- белый - чугун, в котором углерод находится в виде цементита и перлита.
По назначению чугуны можно классифицировать так:
- Ковкие
- Жаростойкие
- Высокопрочные
- Антифрикционные.
2. Белый чугун. Его структура, свойства, применение
Такое название чугун получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет.
Белые чугуны (передельные) редко используются в народном хозяйстве в качестве конструкционных материалов, так как из-за большого содержания цементита очень хрупкие и твердые, с трудом отливаются и обрабатываются инструментом. Из них делают детали гидромашин, пескометов и других конструкций, работающие в условиях повышенного абразивного изнашивания. Белый чугун применяется для изготовления деталей повышенной усталостной прочности: коленчатых и распределительных валов, седел клапанов, шестерен масляного насоса, суппортов дискового тормоза ВАЗ и др. Для увеличения износостойкости белые чугуны легируют хромом, ванадием, молибденом и другими карбидообразующими элементами. Маркировка белых чугунов не установлена.
Разновидностью белых чугунов является отбеленные чугуны. Поверхностные слои изделий из таких чугунов имеют структуру белого (или половинчатого) чугуна, а сердцевина - серого чугуна. Отбел на некоторую глубину (12...30 мм) получают путем быстрого охлаждения поверхности (например, отливка чугуна в металлические или песчаные формы).
Для снятия структурных напряжений, которые могут привести к образованию трещин, отливки подвергают нагреву. Высокая износостойкость отбеленных чугунов обусловлена твердостью поверхности. Из отбеленного чугуна изготовляют прокатные валки листовых станов, колеса, шары для мельниц и др.
3. Серый чугун, его структура, свойства, маркировка по ГОСТу и применение
Структура серого (литейного) чугуна состоит из металлической основы с графитом пластинчатой формы, вкрапленным в эту основу. Такая структура образуется непосредственно при кристаллизации чугуна в отливке в соответствии с диаграммой состояния системы Fe-С (стабильной). Причем, чем больше углерода и кремния в сплаве и чем ниже скорость его охлаждения, тем выше вероятность кристаллизации по этой диаграмме с образованием графитной эвтектики. При низком содержании углерода и кремния чугун модифицируют небольшими дозами некоторых элементов (например, алюминий, кальций, церий).
Модифицирование металлов - введение в металлические расплавы модификаторов, то есть веществ, небольшие количества которых (обычно не более десятых долей %) способствуют созданию дополнительных искусственных центров кристаллизации, и следовательно, образованию структурных составляющих в измельченной или округлой форме, что улучшает механические свойства металла.
Для характеристики структуры серого чугуна необходимо определять размеры, форму, распределение графита, а также структуру металлической основы. В обычном сером чугуне при медленном охлаждении во время кристаллизации графит очень слабо разветвляется. Он похож на розетку с небольшим числом изогнутых лепестков.
Металлическая основа серых чугунов формируется из аустенита при эвтектоидном распаде и может быть перлитной, ферритной и ферритно-перлитной. Образование перлита происходит легко, в сравнительно короткий промежуток времени.
Механические свойства серых чугунов зависят от свойств металлической основы и, главным образом, от количества, формы и размеров графитных включений. Перлитная основа обеспечивает наибольшие значения показателей прочности и износостойкости.
Марки серых чугунов согласно ГОСТ 1412 - 85 состоят из букв «СЧ» и цифр, соответствующих минимальному пределу прочности при растяжении. Чугун СЧ15 - ферритный; СЧ25, СЧ30, СЧ35 - ферритно-перлитные чугуны, начиная с СЧ40- перлитные чугуны.
Серые чугуны обладают высокими литейными качествами (жидкотекучесть, малая усадка, незначительный пригар металла к форме и др.), хорошо обрабатываются и сопротивляются износу, однако из-за низких прочности и пластических свойств в основном используются для неответственных деталей. В станкостроении серый чугун является основным конструкционным материалом (станины станков, столы и верхние салазки, колонки, каретки и др.); в автомобилестроении из ферритно-перлитных чугунов делают картеры, крышки, тормозные барабаны и др., а из перлитных чугунов - блоки цилиндров, гильзы, маховики и др. В строительстве серый чугун применяют, главным образом, для изготовления деталей, работающих при сжатии (башмаков, колонн), а также санитарно-технических деталей (отопительных радиаторов, труб). Значительное количество чугуна расходуется для изготовления тюбингов, из которых сооружается туннель метрополитена.
4. Ковкий чугун
Ковким чугун называется потому, что его можно подвергать обработке давлением, хотя чугуны не куют, а детали из чугуна получают лишь методом литья в связи с тем, что ковкий чугун имеет более высокую пластичность по сравнению с серым.
Ковкие чугуны с хлопьевидной формой графита получают из белых доэвтектических чугунов, подвергая их специальному графитизирующему отжигу. Графитизирующий отжиг белого чугуна основан на метастабильности цементита и состоит обычно из двух стадий (рисунок)
Рисунок. Схема отжига белого чугуна в ковкий
Первая стадия (930...1050°С) подбирается по длительности такой, чтобы весь цементит, находящийся в структуре отливки, распался на аустенит и хлопьевидный графит. Процесс графитообразования облегчается при модифицировании (например, алюминием и бором). Чугун, полученный таким образом, называется модифицированным.
На второй стадии графитизирущего отжига при температуре эвтектоидного превращения формируется металлическая основа ковкого чугуна. В зависимости от режимов охлаждения ковкие чугуны могут иметь перлитную (непрерывное охлаждение), ферритную (очень медленное охлаждение в интервале 700...760°С) или ферритно-перлитную (сокращение продолжительности второй стадии отжига) металлические основы. Для получения в модифицированном ковком чугуне перлитной основы рекомендуется увеличивать содержание марганца, хрома и некоторых других элементов, которые повышают устойчивость цементита к распаду на феррит и пластинчатый графит в области температур эвтектоидного превращения.
Ковкие чугуны с перлитной металлической основой обладают высокими твердостью и прочностью в сочетании с небольшой пластичностью. Ковкий ферритный чугун характеризуется высокой пластичностью и относительно низкой прочностью.
Ковкий чугун согласно ГОСТ 1215 – 79 маркируется буквами "КЧ" и двумя числами: первое указывает временное сопротивление при растяжении; второе - относительное удлинение (%).
Ковкий чугун идет на изготовление деталей повышенной прочности и вязкости: картеров, редукторов, коробок передач, кронштейнов рессор и др.
5. Высокопрочный чугун
Высокопрочный чугун - чугун с шаровидным графитом, получают модифицированием жидкими присадками магния от массы обрабатываемой порции чугуна, церия, иттрия и некоторых других элементов. При этом перед вводом модификаторов необходимо снизить содержание серы.
Чтобы избежать образования в высокопрочных чугунах ледебурита, их подвергают графитизирующему отжигу. Продолжительность такого отжига благодаря повышенному содержанию графитизирующих элементов (углерода, кремния) значительно короче, чем при отжиге белого чугуна.
Структура высокопрочного чугуна состоит из металлической основы (феррит, перлит) и включений графита шаровидной формы. Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме, значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит, и не является активным концентратором напряжений.
Марки высокопрочных чугунов согласно ГОСТ 7293-85 состоят из букв «ВЧ» и цифр, первые указывают величину временного сопротивления, вторые - относительное удлинение (%). Стандарт предусматривает следующие марки чугунов: ВЧ35-22; ВЧ40-15; ВЧ45-10; ВЧ50-7; ВЧ60-3; ВЧ70-2; ВЧ80-2; ВЧ100-2.
Высокопрочные чугуны обладают хорошими литейными и потребительскими свойствами (обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокая износостойкость и др.) свойствами. Они используются для массивных отливок взамен стальных литых и кованых деталей - цилиндры, шестерни, коленчатые и распределительные валы и др.
6. Антифрикционные чугуны, маркировка, и применение
Антифрикционными чугунами являются серые и высокопрочные чугуны специальных марок.
Антифрикционные серые чугуны - перлитные чугуны АЧС-1 и АЧС-2 и перлитно-ферритный чугун АЧС-3. Эти чугуны обладают низким коэффициентом трения, зависящим от соотношения феррита и перлита в основе, а также от количества и формы графита. В перлитных чугунах высокая износостойкость обеспечивается металлической основой, состоящей из тонкого перлита и равномерно распределенной фосфорной эвтектики при наличии изолированных выделений пластинчатого графита.
Антифрикционные серые чугуны применяют для изготовления подшипников скольжения, втулок и других деталей, работающих при трении о металл, чаще в присутствии смазочного материала. Детали, работающие в паре с закаленными или нормализованными стальными валами, изготавливают из чугунов АЧС-1 и АЧС-2, а для работы в паре с термически необработанными валами применяют чугун АЧС-3.
Антифрикционные высокопрочные (с шаровидным графитом) чугуны изготовляют с перлитной структурой - АЧВ-1 и ферритно-перлитной (50 % перлита) - АЧВ-2. Чугун АЧВ-1 используется для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или нормализованным валом.
Главное достоинство антифрикционных чугунов по сравнению с баббитами и антифрикционными бронзами - низкая стоимость, а основной недостаток - плохая прирабатываемость, что требует точного сопряжения трущихся поверхностей.
Маркировка чугунов осуществляется путем сочетания букв и цифр.
Приняты следующие обозначения:
Пpимеp: АЧС1; АЧС2; АЧС3; АЧВ1; АЧВ2; АЧК1; АЧК2.
Буквы "АЧС" обозначают антифрикционный серый чугун; "АЧВ" - Антифрикционный высокопрочный чугун; "АЧК" - антифрикционный ковкий чугун.
Список используемой литературы
- Колесник П. А. Материаловедение на автомобильном транспорте: учебник для студ. высш. учеб. заведений / П. А. Колесник, В. С. Кланица. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 320 с.
- Рогачева Л.В. Материаловедение.- М.: Колос- Пресс, 2002.- 136 с.: ил. (Учебники и учеб. пособия для среднего профессионального образования).
- Стуканов В.А. Материаловедение: учебное пособие – М.: ИД «Форум»: ИНФРА – М, 2008. – 368 с.: ил. – (Профессиональное образование)
- ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки
- ГОСТ 1585-85 Чугун антифрикционный для отливок. Марки
- ГОСТ 7769-82 Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки
Белый чугун — это разновидность чугуна, которая в своём составе содержит углеродные соединения. В этом сплаве они называются цементитами. Своё название подобный металл получил благодаря характерному белому цвету и блеску, который хорошо виден на изломе. Этот блеск проявляется благодаря тому, что в составе подобного чугуна отсутствуют большие включения графита. В процентном отношении, он составляет не более 0,3%. Поэтому обнаружить его можно только спектральным или химическим анализом.
Состав и виды белого чугуна
Белый чугун состоит из так называемой цементитной эвтектики. В связи с этим его делят на три категории:
- Доэвтектические. Это такие сплавы, в которых углерод не превышает 4,3% от общего состава. Он получается после полного остывания. В итоге приобретает характерную структуру таких элементов как перлит, вторичный цементит и ледебурит.
- Эвтектические. У них содержание углерода равняется 4,3%.
- Заэвтектический белый чугун. Содержание превышает 4,35% и может достигать 6,67%.
Кроме приведенной классификации его разделяют на обыкновенный, отбеленный и легированный.
Внутренняя структура белого чугуна представляет собой сплав двух элементов: железа и углерода. Несмотря на высокотемпературное производство в нём сохраняется структура с мелкой зернистостью. Поэтому если надломить деталь из такого металла будет наблюдаться характерный белый цвет. Кроме этого, в структуре доэвтектического сплава, например, твёрдых марок, кроме перлита и вторичного цементита всегда присутствует цементит. Его процентное содержание может приближаться к 100%. Это характерно для эвтектического металла. Для третьего вида структура представляет собой состав из эвтектики (Л п) и первичного цементита.
Одной из разновидностей подобных сплавов является так называемый отбелённый чугун. Его основу, то есть сердцевину, составляет серый или высокопрочный чугун. Поверхностный слой содержит высокий процент таких элементов, как ледебурит и перлит. Эффекта отбеливания глубиной до 30 мм добиваются, используя метод быстрого охлаждения. В результате поверхностный слой получается из белого цвета, а далее отливка состоит из обыкновенного серого сплава.
В зависимости от процентного содержания легированных добавок, различают следующие виды металла:
- низколегированные (в них содержится легирующих элементов не более 2,5%);
- среднелегированные (процент подобных элементов достигает 10%);
- высоколегированные (в них количество легирующих добавок превышает 10%).
В качестве легирующих добавок применяют достаточно распространённые элементы. Полученный таким образом легированный белый чугун приобретает новые, заранее заданные свойства.
Свойства белого чугуна
Любой чугунный сплав, с одной стороны, очень прочный, но в то же время обладает достаточной хрупкостью. Поэтому в качестве основных положительных свойств белого чугуна можно выделить:
- Высокую твёрдость. Это значительно затрудняет обработку деталей, в частности, резанием.
- Очень высокое удельное сопротивление.
- Отличную износостойкость.
- Хорошую стойкость к повышенному тепловому воздействию.
- Достаточную коррозийную стойкость, в том числе, к различным кислотам.
Белые чугуны, с пониженным процентом углерода, обладают большей устойчивостью к высоким температурам. Это свойство используется для снижения количества трещин в отливках.
К недостаткам следует отнести:
- Низкие литейные свойства. Он имеет плохое заполнение отливочных форм. Во время заливки могут образовываться внутренние трещины.
- Повышенная хрупкость.
- Плохая обрабатываемость самих отливок и деталей из белого чугуна.
- Большая усадка, которая может достигать 2%.
- Низкая стойкость к ударным воздействиям.
Ещё одним недостатком является плохая свариваемость. Проблемы в сварке деталей из подобного материала вызваны тем, что в момент сварки происходит образование трещин, как при нагреве, так и при охлаждении.
Маркировка белого чугуна
Для маркировки белого чугуна применяют буквы русского алфавита и цифры. Если в нём имеются примеси, то маркировка начинается с буквы «Ч». Состав имеющихся легирующих добавок можно определить по последующим буквам П, ПЛ, ПФ, ПВК. Они свидетельствую о наличии кремния. Если полученный металл обладает повышенной износостойкостью, то его маркировка будет начинаться с буквы «И», например ИЧХ, ИЧ. Например, наличие в маркировке обозначения «Ш», означает, что в структуре сплава имеется графит шаровидной формы.
Цифры указывают на количество дополнительных веществ, присутствующих в белом чугуне.
Марка ЧН20Д2ХШ расшифровывается следующим образом. Это жаропрочный высоколегированный металл. Он содержит следующие элементы: никеля — 20%, меди — 2%, хрома — 1%. Остальные элементы — это железо, углерод, графит шаровидной формы.
Область применения
Этот сплав используют в следующих отраслях: машиностроение, станкостроение, судостроение. Из него производят некоторые элементы бытовых изделий. В машиностроении из него изготавливают: детали грузовых и легковых автомобилей, тракторов, комбайнов и другой сельскохозяйственной техники. Применение легирующих добавок позволяет получать специально заданные свойства. Например, используют при изготовлении плит с различной формой поверхности.
Отбелённый чугун имеет достаточно ограниченную область применения. Из него производят детали несложной конфигурации. Например: шары для мельниц, колеса различного назначения, детали для прокатных станов.
Широкое применение он получил при производстве деталей таких крупных агрегатов, как гидравлические и формовочные машины, другие промышленные механизмы этого направления. Специфическая особенность их работы заключается в том, что они постоянно подвергаются воздействию абразивного материала.
Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2 % углерода . Чугун обладает более низкими механическими свойствами, чем сталь, но дешевле и хорошо отливается в изделия сложной формы. Различают несколько видов чугуна.
Белый чугун , в котором весь углерод (2,0...3,8%) находится в связанном состоянии в виде Fe3C (цементита), что и определяет его свойства: высокие твердость и хрупкость, хорошую сопротивляемость износу, плохую обрабатываемость режущими инструментами. Белый чугун применяют для получения серого и ковкого чугуна и стали.
Серый чугун содержит углерод в связанном состоянии только частично (не более 0,5%). Остальной углерод находится в чугуне в свободном состоянии в виде графита. Графитовые включения делают цвет излома серым. Чем излом темнее, тем чугун мягче. Образование графита происходит в результате термической обработки белого чугуна, когда часть цементита распадается на мягкое пластичное железо и графит по реакции Fe3C~>--»-3Fe-[-C. В зависимости от преобладающей структуры различают серый чугун на перлитной, ферритной или ферритоперлитной основе.
Свойства серого чугуна зависят от режима охлаждения и наличия некоторых примесей. Например, чем больше кремния, тем больше выделяется графита, а потому чугун делается мягче. Серый чугун имеет умеренную твердость и легко обрабатывается режущими инструментами. Серый чугун, применяемый в строительстве, должен иметь предел прочности при растяжении не менее 120 МПа, а предел прочности при изгибе 280 МПа.
Из серого чугуна отливают элементы конструкций, хорошо работающие на сжатие: колонны, опорные подушки, башмаки, тюбинги, отопительные батареи, трубы водопроводные и канализационные, плиты для полов, станины и корпусные детали станков, головки и поршни двигателей, зубчатые колеса и другие детали.
Ковкий чугун получают после длительного отжига белого чугуна при высоких температурах, когда цементит почти полностью распадается с выделением свободного углерода на ферритной или перлитной основе. Углеродные включения имеют округлую форму. В отличие от серых ковкие чугуны являются более прочными и пластичными и легче обрабатываются.
Высокопрочные (модифицированные) чугуны значительно превосходят обычные серые по прочности и обладают некоторыми пластическими свойствами. Их применяют для отливок ответственных деталей.
При испытании серого и высокопрочного чугунов определяют предел прочности при растяжении, изгибе и сжатии, а при испытании ковкого чугуна - предел прочности при растяжении, относительное удлинение и твердость.
При маркировке серого и модифицированного чугуна, например СЧ12-28, первые две цифры обозначают предел прочности при растяжении, последующие две - предел прочности при изгибе.
Серые, высокопрочные и ковкие чугуны относятся к материалам, в которых весь углерод или его часть находится в виде графита. Излом этих чугунов – серый, матовый. В их структуре различают: структуру металлической основы и выделения графита. Отличаются они друг от друга только формой выделений графита.
В серых чугунах графит выделяется в виде пластинок (прожилок, чешуек); в высокопрочных – в виде шариков; в ковких – в виде хлопьев (рис. 4.2).
Пластинчатый графит. В обычном сером чугуне графит образуется в виде лепестков; такой графит называется пластинчатым. На рис. 4.2, а показана структура обычного ферритного чугуна с прожилками графита; пространственный вид таких графитных включений показан на рис. 4.3, а (видно пересечение пластинчатых включений плоскостью шлифа).
Шаровидный графит . В современных так называемых высокопрочных чугунах, выплавленных с присадкой небольшого количества магния (или церия), графит приобретает форму шара. На рис. 4.2, б показана микроструктура серого чугуна с шаровидным графитом, а на рис. 4.3, б – фотография шаровидного графитного включения в электронном микроскопе.
Хлопьевидный графит. Если при отливке получить белый чугун, а затем, используя неустойчивость цементита, с помощью отжига разложить его, то образующийся графит приобретает компактную, почти равноосную, но не округлую форму. Такой графит называется хлопьевидным, или углеродом отжига. Микроструктура чугуна с хлопьевидным графитом показана на рис. 4.2, в . На практике чугун с хлопьевидным графитом называют ковким чугуном.
а б в г
Рис. 4.2. Форма графита в чугунах:
а – пластинчатая (обычный серый чугун), × 100; б – шаровидная (высокопрочный чугун), × 200; в – хлопьевидная (ковкий чугун), × 100; г – вермикулярная, × 100
Рис. 4.3. Графитные включения в чугуне (× 2000):
а – пластинчатые; б – шаровидные
Вермикулярный графит – в виде глистообразных прожилок (рис. 4.2, г ).
Таким образом, чугуны называют:
– с пластинчатым графитом обычным серым чугуном;
– с червеобразным графитом – серым вермикулярным чугуном;
– чугун с шаровидным графитом – высокопрочным чугуном;
– чугун с хлопьевидным графитом – ковким чугуном.
По структуре металлической основы все чугуны классифицируются:
1) на ферритные – со структурой феррита и графита (количество связанного углерода С связ = 0,025%);
2) феррито-перлитные ‑ со структурой феррита, перлита и графита (количество С связ = от 0,025 до 0,8%);
3) перлитные ‑ со структурой перлита и графита (количество С связ = 0,8%).
Отсюда можно сделать заключение, что металлическая основа в этой группе чугунов похожа на структуру эвтектоидной и доэвтектоидной стали и железа и отличается только наличием графитных включений (углерода в свободном состоянии), предопределяющих специфические свойства чугунов.
а б в
Рис. 4.4. Микроструктура серого чугуна:
а – перлитного, × 200; б – феррито-перлитного, × 100; в – ферритного, × 100
Структура перлитного чугуна состоит из перлита с включениями графита (рис. 4.4, а - графит в виде прожилок; типично для серого чугуна). Перлит содержит 0,8% С, следовательно, это количество углерода в сером перлитном чугуне находится в связанном состоянии (т. е. в виде Fe 3 C), остальное количество находится в свободном виде, т. е. в форме графита.
Феррито-перлитный чугун (рис. 4.4, б ) состоит из феррита и перлита + включения веретенообразного графита. В этом чугуне количество связанного углерода меньше 0,8% С.
В ферритном чугуне (рис. 4.4, в ) металлической основой является феррит, и весь углерод, имеющийся в сплаве, присутствует в форме графита (на фотографии в виде веретенообразного графита).
На схемах структур (табл. 4.1) обобщается описанная выше классификация чугуна по строению металлической основы и форме графита.
Серые чугуны. Серые чугуны, как и белые, получаются непосредственно при отливке (при кристаллизации из жидкого расплава). Поскольку образование графита из жидкости – медленный процесс (работа образования зародыша велика: требуется значительная диффузия атомов углерода и отвод атомов железа от фронта кристаллизации графита), то он возможен только в узком интервале температур. Следовательно, охлаждение серого чугуна ведется медленно, и цементит, выделяющийся из жидкого или твердого раствора, будучи неустойчивым химическим соединением, в особенности при высоких температурах, распадается с образованием графита:
Fe 3 C ® Fe γ (С) + C гр при температуре выше 727°С
Fe 3 С ® Fe α (С) + С гр при температуре ниже 727°С (ниже линии PSK).
С ускорением охлаждения чугуна вероятность образования в нем графита уменьшается и при определенной скорости охлаждения часть сплава может закристаллизоваться в соответствии со стабильной, а часть, например поверхностный слой, ‑ с метастабильной диаграммами. Чугунные отливки, у которых поверхностные слои имеют структуру белого чугуна, а сердцевина – серого, называют отбеленными. Отбел их на некоторую глубину – следствие более быстрого охлаждения поверхности. Следовательно, обязательным условием для получения серого чугуна является очень малая скорость охлаждения расплава.
Графит в сером чугуне выделяется в виде пластин. Пластинчатые включения графита в серых чугунах можно рассматривать как трещины, надрезы, создающие большие концентрации напряжений в металлической основе. Поэтому свойства этих чугунов сильно отличаются от свойств стали.
Для определения наличия графита и формы его включений исследуют нетравленый микрошлиф с помощью металлографического микроскопа. Графит выглядит темной фазой на светлом фоне полированной металлической основы, затем микрошлиф травят (3–5%-ным раствором HNO 3 в спирте) и устанавливают структуру металлической основы.
По степени графитизации различают несколько видов серых чугунов: перлитный, перлито-ферритный и ферритный чугун. Если количество связанного углерода будет составлять больше 1%, такой чугун называется половинчатым. Его структура состоит из ледебурита, перлита и графита.
Таблица 4.1
Схемы структур чугуна
Однако кроме скорости охлаждения, существенное влияние на процесс графитизации оказывает количество присутствующих примесей, легирующих элементов и центров кристаллизации (модификаторов).
Все элементы, вводимые в чугун, делятся:
1) на элементы, препятствующие графитизации (Mn, Cr, W, Мо, S, О 2 и т.д.), которые способствуют получению углерода в связном состоянии в виде легированного цементита и других карбидов и препятствуют распаду его при повышенных температурах;
2) элементы графитообразующие (Si, C, Al, Ni, Cu и др.), которые способствуют получению углерода в свободном состоянии в виде графита.
Примеси Mn, Si, S, Р, присутствующие в чугуне, главным образом и влияют на процесс графитизации, а следовательно, на структуру и свойства чугуна.
Чтобы определить, какую структуру следует ожидать в зависимости от суммарного содержания углерода и кремния, а также в зависимости от скорости охлаждения (толщины стенки отливки), пользуются структурной диаграммой (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Влияние скорости охлаждения и суммарного содержания кремния
и углерода в чугуне на его структуру:
I – белые чугуны; II – серые перлитные чугуны; III – серые ферритные чугуны
Следовательно, чтобы избежать отбела чугуна, детали тонкого сечения отливают из чугуна с повышенным содержанием графитообразующих элементов (Si, Ni, С). Для отливки деталей крупного сечения можно применить чугун с меньшим содержанием этих элементов.
Величина и форма выделившихся графитных включений зависит также от наличия в жидком чугуне центров кристаллизации.
Центрами кристаллизации могут быть мельчайшие частички окислов Al 2 O 3 , CaО, SiO 2 , MgO и др. Воздействие на процесс графитизации с помощью образования дополнительных центров кристаллизации называется модифицированием, а сами элементы называются модификаторами. Модификаторы вводят в жидкий чугун перед его разливкой.
Серый чугун имеет низкие механические свойства, т. к. пластинки графита надрезают металлическую основу.
В зависимости от прочности металлической основы и количества графита серые чугуны могут иметь предел прочности при растяжении примерно от 100 до 400 МПа при практически нулевом значении относительного удлинения. На сжатие серые чугуны работают много лучше, чем на растяжение, т. к. при сжимающих нагрузках надрезающее действие пластинок графита оказывается незначительным.
Согласно ГОСТ 1412-70, различают 11 марок серого чугуна: СЧ00 (не испытывается); СЧ12-28; СЧ15-52; СЧ18-36; CЧ21-40; СЧ24-44; СЧ28-48; СЧ32-52; СЧЗ6-56; СЧ40-60; СЧ-44-64.
Первая цифра показывает предел прочности при растяжении, а вторая – предел прочности при изгибе в кГ/мм 2 .
Марка чугуна СЧ12-28 характеризуется ферритной металлической основой.
Марки чугуна СЧ15-52, СЧ18-36 – феррито-перлитной металлической основой.
Чугуны этих марок применяются для малоответственных деталей с небольшими нагрузками (строительные колонны, фундаментные плиты, кронштейны, маховики, зубчатые колеса).
Остальные марки имеют перлитную металлическую основу с пониженным содержанием углерода и кремния. Чугуны с перлитной основой применяют для ответственных деталей, работающих на износ при больших давлениях (станины станков, поршни, цилиндры, детали компрессорного, турбинного и металлургического оборудования). Серый чугун указанных марок обязательно модифицируется силикокальцием или ферросилицием, который содержит около 2% кальция, или другими присадками с целью предотвращения первичной кристаллизации по метастабильной диаграмме.
Высокопрочный чугун. Высокопрочный чугун получают путем модифицирования жидкого расплава магнием или церием. Магний и церий вводят в сравнительно небольших количествах: 0,1 – 0,2% к весу жидкого чугуна, подвергающегося модифицированию. Магний и церий способствуют образованию включений графита шаровидной формы (рис. 4.2, б , 4.3, б ).
Шаровидный графит может образовываться в процессе первичной кристаллизации, а также в процессе отжига белого модифицированного чугуна. Безусловно, наиболее желательно образование шаровидного графита непосредственно при первичной кристаллизации, так как в этом случае не требуется высокотемпературного отжига. Кроме того, образование графита в структуре при первичной кристаллизации резко уменьшает усадку сплава. А это в свою очередь существенно упрощает технологию литья.
Маркируются высокопрочные чугуны буквами ВЧ и последующими цифрами.
Первые две цифры марки показывают среднее значение предела прочности при растяжении в кг/мм 2 , вторые – относительное удлинение в процентах. Например, чугун марки ВЧ60-2 имеет предел прочности на растяжение σ = 600МПа; относительное удлинение δ = 2%.
По ГОСТ 7293-70 предусмотрено 9 марок высокопрочного чугуна.
Отливки этих чугунов используют в авто- и дизелестроении для коленвалов, крышек цилиндров; в тяжелом машиностроении – для деталей прокатных станов; в кузнечно-прессовом оборудовании – для траверс прессов, прокатных валков; в химической и нефтяной промышленности – для корпусов насосов, вентилей и т. д. Также их применяют и для деталей, работающих в подшипниках и других узлах трения при повышенных и высоких давлениях (до 1200 МПа).
Ковкий чугун. Ковкие чугуны получаются путем специального графитизирующего отжига (томление) белых доэвтектических чугунов, содержащих от 2,27 до 3,2% С.
Существенный недостаток процесса получения ковкого чугуна – длительность отжига, составляющая 70 – 80 ч. Для его ускорения применяют различные меры (модифицирование алюминием (реже бором, висмутом), повышение температуры первой стадии (но не выше 1080°С)).
В настоящее время разработан метод ускоренного отжига ковкого чугуна, заключающийся в том, что отливки из белого чугуна перед графитизирующим отжигом предварительно закаливаются, что способствует снижению длительности отжига до 30 – 60 ч.
График получения ковкого чугуна показан на рис. 4.6.
Рис. 4.6. Графики получения ковких чугунов
Для получения ковкого чугуна необходимо:
– отливки из малоуглеродистого белого чугуна, содержащего не более 2,8% углерода, медленно нагревать в течение 20 – 25 часов в нейтральной среде до температуры 950 – 1000°С и при этой температуре длительно (10 – 15 ч.) выдерживать (первая стадия графитизации);
– затем медленно охлаждать до температуры немного ниже эвтектоидного превращения (700 – 740°С в зависимости от состава чугуна и длительное время (30 часов) выдерживать при этой температуре (вторая стадия графитизации);
– вести охлаждение на воздухе.
При первой стадии графитизации цементит ледебурита и вторичный цементит распадаются с образованием аустенита и хлопьевидного графита по реакции:
Fe 3 C ® Fe γ (С) + С
Цементит = аустенит + графит
При охлаждении от первой до второй стадии графитизации скорость охлаждения должна обеспечивать выделение вторичного цементита из аустенита и его распад на аустенит и графит по вышеприведенной формуле.
При второй стадии графитизации цементит перлита распадается на феррит и графит по реакции:
Fe 3 C ® Fe α (С) + С
Цементит = феррит + графит
Структура после окончательной обработки будет состоять из феррита и хлопьевидного графита.
Продолжительность всей термической обработки составляет 70 – 80 часов.
Если при второй стадии графитизации выдержка для полного распада цементита перлита на феррит и графит будет недостаточной, то в этом случае получают феррито-перлитный ковкий чугун; если выдержки не будет совсем, получают перлитный ковкий чугун со структурой перлит и хлопьевидный графит.
Желательно, чтобы содержание углерода в ковком чугуне было низким, т. к. с увеличением содержания углерода увеличивается количество свободного графита после отжига чугуна и ухудшаются его свойства. Однако уменьшение содержания углерода повышает температуру плавления, создает трудности при отливке, повышает стоимость отливки и т. д.
Для получения перлитного ковкого чугуна иногда применяют ваграночный белый чугун с содержанием до 3,2% углерода. Отжиг при этом производят в обезуглероживающей (окислительной) среде с последующим охлаждением на воздухе. Такой отжиг обеспечивает значительное выгорание углерода.
Ковкие чугуны маркируются буквами КЧ с цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности при растяжении в кг/мм 2 , вторые цифры – относительное удлинение в процентах.
По ГОСТ 1215-59 ковкие чугуны имеет следующие марки:
– ферритный чугун: КЧ37-12, КЧ35-10, КЧ33-8, КЧ30-6;
– феррито-перлитный и перлитный ковкий чугуны: КЧ45-6, КЧ50-4, КЧ56-4, КЧ60-3, КЧ63-2.
Отливки из ковкого чугуна хорошо сопротивляются ударам и вибрационным нагрузкам, хорошо обрабатываются резанием, обладают достаточной вязкостью.
Ковкий чугун используется в автомобильной, тракторной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении, вагоно-, станкостроении для деталей высокой прочности, воспринимающих знакопеременные и ударные нагрузки, работающих в условиях повышенного износа. Широкое его применение обусловлено, прежде всего, хорошими литейными свойствами исходного белого чугуна, что позволяет получать тонкостенные отливки сложной формы. Ферритные ковкие чугуны идут на изготовление деталей, эксплуатируемых при высоких динамических и статических нагрузках (кратеры редукторов, ступицы, крюки, скобы) и для менее ответственных (гайки, глушители, фланцы, муфты). Из перлитного ковкого чугуна изготавливают звенья и ролики цепей конвейера, тормозные колодки и др.
Порядок выполнения работы
1. Изучите классификацию чугунов, их строение, маркировку и способы получения.
2. Исследуйте под микроскопом шлифы и указать, к какому виду чугунов относится каждый образец.
3. Определите условия получения изучаемой структуры.
4. Установите влияние каждой структурной составляющей на свойства чугуна.
5. Протравите шлифы и изучите микроструктуру под микроскопом, зарисовать, укажите структурные и фазовые составляющие.
6. Установите различие в свойствах рассмотренных структур.
7. Составьте сводную таблицу рассмотренных структур, полученные данные занесите в табл. 4.2.
8. Составьте отчет о проделанной работе.
При составлении отчета необходимо:
1) привести краткую классификацию чугунов;
2) дать определение белым, серым, высокопрочным и ковким чугунам;
3) начертить часть диаграммы Fe – Fe 3 C, которая относится к области чугунов;
4) зарисовать все просмотренные структуры чугунов до и после травления с указанием названий структурных составляющих и класса чугунов;
5) указать химический состав белых чугунов и их положение на диаграмме;
6) описать способы получения, свойства и область применения каждого вида чугунов; указать маркировку.
Данные по проделанной работе свести в табл. 4.2.
Таблица 4.2
1. Какие преимущества чугунов перед сталью?
2. Как классифицируются чугуны?
3. Чем характеризуются структура и свойства чугуна?
4. Как влияет форма графита на свойства чугунов?
5. Сколько углерода содержит чугун?
6. В каких видах может находиться углерод в чугунах?
7. В каких чугунах весь углерод находится в химически связанном состоянии?
8. В каких чугунах весь углерод или его часть находится в виде графита?
9. Способы получения, свойства и применение белых чугунов.
10. Как получают белый чугун?
11. Сколько графита в белом чугуне?
12. Какие элементы способствуют отбелу?
13. Какие элементы способствуют графитизации?
14. Какая структура доэвтектического белого чугуна?
15. Какая структура эвтектического белого чугуна?
16. Какова структура заэвтектического белого чугуна?
17. Что такое ледебурит?
18. Что определяет прочность серого чугуна?
19. Как получают серый чугун?
20. Какова структура металлической основы серых чугунов?
21. Хорошо ли куется ковкий чугун?
22. Как получают ковкий чугун?
23. Какие процессы идут на первой стадии графитизации (получение ковких чугунов)?
24. Какие процессы идут на второй стадии графитизации (получение ковких чугунов)?
25. Какова форма графита в ковких чугунах?
26. Структура ковкого чугуна:
27. Как получают высокопрочный чугун?
28. Структура высокопрочного чугуна:
29. Какова форма графита в высокопрочных чугунах?
30. Что такое модифицирование и с какой целью его применяют?
31. Какова форма графита в серых чугунах?
32. Структура серого чугуна
33. Маркировка серых, высокопрочных и ковких чугунов.
34. Что обозначают цифра в марке чугуна СЧ15?
35. Что обозначает цифра в марке чугуна ВЧ60?
36. Что обозначает цифра 30 в марке чугуна КЧ 30-6?
37. Что обозначает цифра 6 в марке чугуна КЧ 30-6?
Буква А в середине марочного обозначения указывает на наличие азота, специально введенного в сталь.
Буква А в начале марочного обозначения указывает на то, что это Автоматная сталь, предназначенная для изготовления деталей массового производства на станках-автоматах (AI2, А30, А40Г – сернистые; ACI4, АС40, АС35Г2 – свинецсодержащие; А35Е, А40ХВ – сернистоселенистые; АЦ20, АЦ40Г – кальцийсодержащие). Цифрами, указывается среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Не следует путать с закаливаемостью, которая характеризуется максимальным значением твердости, приобретенной сталью в результате закалки. Закаливаемость зависит главным образом от содержания углерода (см. рис. 6 лабораторной работы № 8).
Похожая информация.