Глава XI

ТЕХНОЛОГИЯ ОТЛИВОК ИЗ КОВКОГО ЧУГУНА

§ 69. Механические свойства и структура ковкого чугуна

Ковким, называется чугун, который получается при длительном отжиге (томлении) отливок из белого чугуна. При отжиге чугуна цементит Fe₃C разлагается с образованием феррита и углерода отжига, имеющего округ­ленную форму (фиг. 74). При этой форме расположения углерода полу­чается чугун, обладающий повышенной прочностью при растяжении, неко­торой пластичностью и высоким сопроти­влением ударным на­грузкам.

Фиг.74Структура ковкого чугуна.

Название «ковкий чугун» условно и ука­зывает лишь на то что этот материал по сравнению с серым чугуном является бо­лее пластичным, в действительности же ковкий чугун никог­да ковке не подвергается, из него, также как и из серого чугуна, изготовляют лишь фасонные отливки для машиностроения. Для этого выплавляют чугун такого химического состава, чтобы при затвердевании в земляной форме он получился белым (с перлитно-цементитной структурой). Из белого чугуна обычным образом полу­чают отливки, которые затем подвергают отжигу с целью разложения цемен­тита и получения необходимой конечной структуры.

Ковкий чугун по своим механическим свойствам занимает промежуточ­ное положение между серым чугуном и сталью Он имеет достаточно высокие антикорррозионные свойства и хорошо работает в среде сырого воздуха, топочных газов и воды. Его химическая стойкость выше стойкости угле­родистых сталей.

В зависимости от способа производства ковкого чугуна он разделяетсяна две группы; ферритный (черносердечный) и перлитный (белосердечный).Ферритный ковкий чугун получается при отжиге отливок в нейтральной среде. Этот чугун имеет бархатистый черный излом с тонкой наружной серой каймой и структурой, состоящей из феррита и углерода отжига (фиг. 74, а). Химический состав металла отливок до отжига: 2,2—2,9% С; 0,8—1,4% Si 0,3—0,5% Мn; до 0,2% Р; до 0,12% S; до 0,05% О. С уменьшением содер­жания углерода механическая прочность чугуна повышается, но ухудшаются его литейные свойства.

Механическая прочность ферритного ковкого чугуна (ГОСТ 1215-41) соответствует маркам КЧ 37-12, КЧ 35-10, КЧ 33-8 и КЧ 30-6, где буквы КЧ означают «ковкий чугун», первое число определяет предел прочности при растяжении, второе число относительное удлинение в процентах.

Из ферритного ковкого чугуна отливают детали для автомобилей и сель­скохозяйственных машин, испытывающих сложные напряжения и ударные нагрузки. Для получения перлитного (белосердечного) чугуна отливки из белого чугуна подвергают отжигу в окислительной среде. Этот чугун имеет серебристый излом.

Микроструктура белосердечного ковкого чугуна резко меняется по сечению: у края металл отливки имеет структуру феррита, к центру — структуру перлитно-ферритную (фиг. 74, б) или перлитную с углеродом отжига. Белый чугун, используемый для получения белосердечного ковкого чугуна, имеет следующий химический состав: 2,8—3,3% С; до 1,1% Si 0,5—0,7% Мп; до 0,2% Р, до 0,3% S. После отжига содержание углерода в чугуне уменьшается. В отливках со стенками толщиной 3—5 мм содер­жание углерода уменьшается до 0,3—0,6%, в отливках со стенками тол­щиной 10—15 мм до 0,5—2,2%.

Механическая прочность белосердечного ковкого чугуна соответствует маркам КЧ 40-3, КЧ 35-4 и КЧ 30-3. Белосердечный ковкий чугун имеет меньшее удлинение, чем черносердечный, поэтому его применяют для мало­ответственных отливок (арматуры, гаечных ключей, фитингов, гаек и др.). Отжиг отливок для получения ферритного и перлитного ковкого чугуна производят по различным режимам, описанным ниже.