35. Білі чавуни, структура і властивості.

Чавунами називають залізовуглецеві сплави, що містять у собі понад 2,14 %С. При підвищених швидкостях охолодження одержують білі чавуни. В них весь вуглець перебуває в зв'язаному стані у вигляді хімічної сполуки із залізом - цементиті, що надає зламам таких чавунів білий колір. Білі чавуни, фазові перетворення в яких проходять згідно з метастабільною діаграмою Fe - Fe₃C, поділяють на доевтектичні, евтектичні та заевтектичні.

Структура доевтектичних білих чавунів, тобто чавунів з вуглецем до 4,3 %, складається з великих темних зерен перліту дендритної форми, світлого вторинного цементиту, що оточує ці зерна, та ледебуриту, що має плямисту структуру (темні невеликі зернятка перліту на фоні (тлі) світлого цементиту).

Евтектичний чавун з 4,3 %С має ледебуритну структуру.

У заевтектичних білих чавунах, що вміщують від 4,3 %С до 6,67 %С, окрім ледебуриту, в структурі присутні великі світлі голки (пластини) первинного цементиту.

Через велику кількість цементиту білі чавуни дуже тверді та крихкі (HB 4500...5500), тому для виготовлення деталей машин вони практично не використовуються. Обмежене застосування мають виливки з чавуну, що на поверхні мають структуру білого чавуну, а в серцевині - сірого чавуну з графітом пластинчатої форми. Проте така структура сприятлива для деталей, що застосовуються в умовах інтенсивного зносу (прокатні валки, кулі кульових млинів, колеса вагонеток тощо). Виливки з білого чавуну підлягають відпалу для одержання структури ковкого чавуну. У цьому випадку хімічний склад сплаву, що заливається у форми, наступний: 2,4...2,6 %С; 1,0...1,6 %Si; 0,3...1,0 %Мп. Вміст вуглецю і кремнію підбирають з розрахунку Si + C < 3,8 %. При такому складі сплаву та прискореному охолодженні (для цього товщина стінок виливка не повинна перевищувати 20 mm, в окремих випадках 50 мм) формується структура білого доевтектичного чавуну Π + Л(П+Ц) + ц_п.

36. Сірі Чавуни, структура і властивості

Структура його, як і білого чавуну, формується під час первинної кристалізації рідкого сплаву, але при більш повільному охолодженні. Перетворення, які при цьому мають місце, відповідають стабільній діаграмі залізо-графіт. Так, при температурах, що відповідають лінії CD' (рис.11), починається кристалізація графіту. При температурі 1153 ⁰C (лінія E'C'F') утворюється графітна евтектика (аустеніт + графіт).

При зниженні температури до 738 ⁰C (відповідно з лінією S'E') з аустеніту виділяється вторинний графіт, при 738 ⁰C (лінія P'S'K') утворюється евтектоїд, який складається з фериту та графіту. Більшість графіту в сірих чавунах з'являється під час первинної кристалізації із рідкої фази. Евтектичний, евтектоїдний та вторинний графіти самостійних виділень не утворюють, а нашаровуються на первинний графіт.

Окрім повільного охолодження значною графітизуючою дією відзначається кремній, тому для формування структури сірого чавуну в нього додають до 3...4 % кремнію. Корисним у чавунах є фосфор, тому що він утворює легкоплавку фосфідну евтектику з низькою температурою плавлення. Вона суттєво збільшує рідинотекучість, що особливо важливо при виробництві тонкого та фасонного литва. Наявність у структурі чавуну включень фосфідної евтектики підвищує також антифрикційні властивості. Більшу міцність мають чавуни з невеликими за розміром графітними включеннями, якщо вони до того ж мають завихрену форму та ізольовані один від одного.

Чавун з великою кількістю прямолінійних великих графітних пластин, гострі кромки яких виступають як активні концентратори напруги, має грубозернистий злам та низькі механічні властивості. Пластичність сірого чавуну практично нульова (δ ~ 0,5 %). Незважаючи на низькі механічні властивості, сірі чавуни мають цілий ряд позитивних якостей, що і обумовлює їх широке застосування (як ливарні матеріали, які дешеві, добре обробляються різанням, мають високі антифрикційні та антикорозійні властивості, витримують стискальні навантаження, гасять вібрацію та малочутливі до зовнішніх концентраторів напруги (надрізи, виточки тощо). Із сірих чавунів виготовляють станини верстатів, блоки циліндрів, поршневі кільця, сантехнічні вироби, корпуси редукторів тощо.

Приклад маркування: СЧ 25 - сірий чавун з межею міцності при розтягуванні приблизно 250 МПа.

37. Схематично зобразити структуру феритного сірого чавуну з вказанням структурних складових.

, де Г- графіт, Ф- ферит

38. Схематично зобразити структуру ферито-перлітного сірого чавуну з вказанням структурних складових.

, де П – перліт, Ф –ферит

39. перлітний сірий чавун

, де П-перліт, Г-графіт .

40.Високоміцні чавуни.

Високоміцними чавунами називають чавуни з кулястим графітом. Для одержання кулястого графіту чавун модифікують, тобто перед розливанням в рідкий чавун додають у невеликій кількості (до 1%) магнію або церію.

Під дією модифікаторів графіт в процесі кристалізації набуває кулясту форму. Кулясті включення графіту є менш активними концентраторами напружень, як пластівчастий і пластинчастий графіт. Внаслідок чого чавун має високу міцність і тому його називають високоміцним. Структура металевої основи у високоміцному чавуні, як і в інших чавунах з графітом, може бути феритною, ферито-перлітною і перлітною.