Рекомендована література:

1. Самохоцкий А.Н. „Металловедение”, изд. Металургія, 1990, М.

2. Бялик О.М., Черненко В.С., Писаренко В.М., Москаленко Ю.Н. Металознавство М. ”Политехника”, 2002

3. Лейкин А.Е., Родин Б.И. „Материаловедение”; М „Высшая школа”; 1971

4. В. Попович „Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство” Львів, 2002р.

Студенти повинні знати:

Основні поняття про сплав, основні домішки, класифікацію по складу, структурі, призначенню.

Студенти повинні вміти:

Визначити тип сплаву, дати порівняльну характеристику між різними видами чавунів, визначати марку чавуну.

1. Вплив швидкості охолодження та домішок

Застосовувані на практиці чавуни крім заліза і кремнію містять інші елементи і є складними по хімічному складі сплавами. При цьому елементи, що сприяють утворенню (кристалізації) графіту, називаються графітизуючими: Al, Si, Ti, Сu й ін. Елементи, що сприяють одержанню вуглецю в зв'язаному стані у виді з'єднань (цементиту або карбідів), називаються антиграфітизуючими: W, Мn, S, Сг і ін.

На структуру чавуна значно впливає швидкість охолодження. Тому при одному хімічному складі в деталях різної товщини утвориться неоднакова структура.

Звичайні сірі чавуни містять як основні елементи залізо, вуглець і кремній. Власне кажучи вони являють собою Fе-С-Sі сплави, у яких постійними домішками є марганець, сірка і фосфор. У невеликих кількостях у звичайних сірих чавунах можуть бути присутнім хром, нікель, і мідь, що попадають у них при виплавці з руди.

Крім звичайних застосовують леговані чавуни, у які спеціально для одержання визначених властивостей уводять легуючі елементи.

Вуглець і кремній є графітизуючими елементами. Змінюючи вміст вуглецю і кремнію, можна одержати чавуни з різною структурою. Наочне представлення про вплив вуглецю і кремній на графітизацію і структуру чавуна дають так називані структурні діаграми чавунів. Структурна діаграма, показана на мал. 2, а, характеризує структуру чавуна в залежності від вмісту вуглецю і кремнію і побудована для виливків з товщиною стінок 50 мм (такі діаграми будують для якоїсь визначеної постійної товщини стінки виливка).

Поле діаграми розділене на п'ять областей. Якщо співвідношення вуглецю та кремнію таке, що сплав попадає в область I, те виходить білий доевтектичний чавун (П + Ц_ІІ + Л). Область II відповідає половинчастому чавуну (П + Г + Л). Область III відповідає сірому перлітному чавуну (Л + Г). Область IV — сірому ферино-перлітному чавуну (Ф + П + Г). Область V — сірому феритному чавуну (Ф + Г). Діаграма показує, що, змінюючи вміст вуглецю і кремнію, можна одержати чавун з різною структурою. Чим більше кремнію містить чавун (при однаковому вмісті вуглецю), тим повніше в ньому протікає процес графітизації.

Особливою перевагою таких чавунів є менша чутливість до швидкості охолодження, тому вдається одержати однакову перлітну структуру виливка товщиною від 5—10 до 100 мм і навіть більше при однаковому хімічному складі чавуна.

Однак пластичність і в'язкість модифікуванних чавунів унаслідок того, що графіт у них має пластинчасту форму, залишаються низькими (відносне подовження 0,5—1,94, ударна в'язкість 0,05—0,1 МДж/м²). Модифіковані чавуни володіють підвищеною герметичністю і їхній можна також використовувати для деталей, що працюють під тиском (газовим чи гідравлічним).

Після модифікування чавуна магнієм (0,03 — 0,07 %) графіт має кулясту форму. При цьому поряд з підвищенням міцності зростають пластичність і в'язкість чавуна (високоміцні чавуни).