Структури чавунів

Структури сірих чавунів бувають 4-х типів:

1. П + Ц + Гр – перліт, цементит, графіт пластинчастий. Така структура утворюється при пониженому вмісті кремнію і швидкому охолодженні відливок у формі. Такі чавуни мають підвищену міцність і погано обробляються різанням.

2. П + Гр – перлітний сірий чавун (рис.40, в), містить зазвичай дрібнопластинчастий графіт, твердість НВ 200-230, висока міцність, зносостійкість, добра оброблюваність різанням.

3. П + Ф + Гр – перлітно-феритний сірий чавун (рис.40, б), міцність нижче, ніж у перлітного чавуну, оскільки пластинки графіту крупніше, твердість нижче, легше обробляється різанням. Така структура найчастіше зустрічається в машинобудівних чавунних відливках.

4. Ф + Гр – феритний сірий чавун (рис.40, а), отримують при високому вмісті кремнію і вуглецю при повільному охолодженні. Низькі механічні властивості: м’якість, крихкість, швидка зношуваність, але легка оброблюваність різанням.

Рисунок 40. Мікроструктура сірого чавуну та її схематичне зображення: а – на феритній основі, б – на ферито-перлітній основі, в – на перлітній основі.

Леговані чавуни

Вплив легуючих елементів на властивості чавуну:

• хром – карбідоутворюючий елемент; підвищує жаростійкість, твердість, опір зносу, корозії, але збільшує крихкість;

• нікель – графітизуючий елемент; подрібнює перліт, підвищує корозійну стійкість;

• мідь – сприяє графітизації, збільшує твердість, корозійну стійкість;

• титан – сприяє графітизації, нейтралізує дію хрому, сприяє підвищенню механічних властивостей;

• молібден – гальмує графітизацію, підвищує міцність, твердість, зносостійкість, жароміцність.

Елементи-графітизатори: Al, C, Si, Ti, Ni, Cu.

Елементи-антиграфітизатори: Cr, S, Mo, Mn.

Леговані чавуни ділять на:

• низьколеговані (до 3% легуючих елементів);

• середньолеговані (3-10% легуючих елементів);

• високолеговані (більше 10% легуючих елементів).

Легуючі елементи чавуну – Ni, Cr, Mo, Mn, Al, Cu, Ti.

Низьколеговані чавуни отримали найбільше застосування.

Хромонікелеві чавуни (0,3-0,4% Cr, 0,1 -2% Ni) – мають підвищені механічні властивості, добру зносостійкість, застосовуються для виготовлення відповідальних відливок в машинобудуванні (блоків циліндрів автомобілів, гальмівних барабанів, станин тощо).

Поршневі кільця автомобілів виготовляють з чавуну, легованого Cr (0,1-0,2%), Ni (0,15-0,25%), Cu (0,35-0,5%), Ti (0,1-0,2%).

Чавун, легований Cr, Ni, Mo, застосовують для крупних гальмівних барабанів автомобілів і літаків.

Зносостійкі чавуни легують Cr, Mo, Ni, вони є середньо легованими, їх застосовують для виготовлення підшипників, циліндрів, втулок тощо.

Немагнітні чавуни – високолеговані Ni, Mn, Cu, Al, вони мають аустенітну структуру.

Корозійностійкі чавуни легують Cr, Ni, Cu, до них відносять нірезист (12-16% Ni, 6-8% Cu, 1,5-4% Cr), феросиліціди (14,5-18% Si), які мають високу корозійну стійкість у сірчаній кислоті.

Жароміцні чавуни застосовують для відливок, що працюють при температурах до 600^оС під навантаженням. Їх легують Ni, Cr, Mo.

Жаростійкі чавуни – силал (6-9% Si), чугаль (19-25% Al).

Хімічний склад, механічні властивості при нормальних температурах та рекомендовані види термічної обробки легованих чавунів регламентуються ГОСТ 7769. В позначенні марок легованих чавунів букви і цифри, що відповідають вмісту легуючих елементів, ті самі, що і в марках сталі.

Наприклад:

• хромисті чавуни – ЧХ1, ЧХ2, ЧХ3, ЧХ9Н5, ЧХ16, ЧХ16М2, ЧХ22С,

• кременисті чавуни – ЧС5, ЧС5Ш, ЧС13, ЧС15, ЧС17, ЧС15М4,

• алюмінієві чавуни – ЧЮХШ, ЧЮ6С5, ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш,

• марганцеві чавуни – ЧГ6С3Ш, ЧГ7Х4, ЧГ8Д3,

• нікелеві чавуни – ЧНХТ, ЧНХМД, ЧНМШ, ЧН4Х2, ЧН15Д3Ш, ЧН15Д7, ЧН19Х3Ш.

Буква Ш в позначенні марок означає, що графіт в чавуні має кулясту форму.

Контрольні питання:

1. Як класифікують чавуни залежно від вигляду вуглецю?

2. Переваги і недоліки сірих чавунів.

3. *Як впливає на властивості сірих чавунів пластинчаста форма графітових включень?

4. Як класифікують чавуни за вмістом вуглецю?

5. *Як визначають марку сірого чавуну?

6. Як впливають на властивості чавуну вуглець і кремній?

7. *Що таке ступінь евтектичності чавуну та вуглецевий еквівалент?

8. *Які фактори впливають на структуру чавунів та як можна отримати в чавуні бажану металічну основу?

9. Як впливають на властивості чавунів марганець, сірка і фосфор?

10. Які структури можуть мати сірі чавуни, як вони відрізняються за механічними властивостями?

11. Якими елементами найчастіше легують чавуни?

12. Які властивості мають леговані чавуни та як вони маркуються?

13. **Вміти самостійно визначати хімічний склад чавуну залежно від його структури і товщини стінки.

14. ***Вміти залежно від хімічного складу і структури визначати властивості чавунів та порівнювати їх між собою.

Література: 1, с.209-215, 218-221, 2, с.72-76, 84-92, 3, с.25-39, 44-67, 100-126.