5. Ковкий чугун
Ковким называют чугун, в котором выделения графита имеют хлопьевидную форму (рис.11).
Такие выделения ослабляют металлическую основу меньше, чем пластинчатые, но больше, чем шаровидные. Поэтому по своей прочности ковкий чугун занимает промежуточное положение между серым и высокопрочным. Пластичность ковкого чугуна выше, чем у серого, но меньше, чем у высокопрочного.
Для получения ковкого чугуна вначале получают отливки белого чугуна, применяя рассмотренные выше приемы, устраняющие графитизацию (быстрое охлаждение, невысокое содержание углерода и кремния). Полученные отливки (структура – перлит + вторичный цементит + ледебурит, см. рис. 6в) подвергают специальному графитизирующему обжигу. Для этого и медленно (20-25 ч) нагревают до 930-1000оС (выше эвтектоидной, но ниже эвтектической температуры) и выдерживают при этой температуре 10-13ч. В результате нагрева получают аустенит и цементит, последний, однако, является неустойчивым и при длительной выдержке распадается, давая аустенит и хлопьевидный графит. Далее отливки медленно охлаждают, при этом происходит распад вторичного цементита, образующийся графит присоединяется к уже имеющемуся. При температуре немного ниже эвтектоидной (720-740оС) проводят вторую длительную выдержку (…ч), в процессе которой образовавшийся эвтектоидный цементит (цементит, входящий в состав перлита) распадается, давая феррит и дополнительное количество графита. В результате структура чугуна получается полностью равновесной, т.е. состоящей из феррита и графита.
Если после выдержки при 950-1000оС чугуны охладить ускоренно (например, на воздухе), то графитизация эвтектоидного цементита не успеет пройти, и металлическая основа чугуна будет перлитной. Используя промежуточный режим охлаждения, можно получить ферритно-перлитную основу.
Ковкие чугуны обладают хорошим сочетанием прочности и пластичности. При этом ферритные чугуны имеют более высокую пластичность, а перлитные – более высокую прочность, твердость и износостойкость. Отливки из ковких чугунов применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках (картеры, редукторы, муфты и т.п.).
6. Порядок выполнения работы:
Получив необходимые микрошлифы, исследовать под микроскопом структуру белых, серых, высокопрочных и ковких чугунов, обращая внимание на характерные особенности каждого из них: форму выделения графита, характер металлической основы.
Результаты изучения представить в виде схематичных зарисовок структуры с обозначением каждой структурной составляющей.
Определить процент связанного углерода в одном из образцов чугуна (по заданию преподавателя), используя для этого результаты изучения его структуры и данные о содержании связанного углерод в отдельных структурных составляющих (перлита и ледебурита).
В отчете включить краткие сведения о чугунах и полученные результаты.