3.3.4. Специальные чугуны

Аналогично сталям свойства чугунов можно улучшить введением в них легирующих элементов, которые оказывают влияние на металлическую основу, а также на размеры и форму графитных включений. Таким приемом формируются легированные чугуны, обладающие необходимыми для данной группы изделий свойствами: износостойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, антифрикционностью и т. д.

Износостойкие чугуны предназначены для работы в условиях абразивного износа. Как правило, такие чугуны содержат 3,5…5 % никеля и 0,8 % хрома. Чугуны для работы в условиях сухого трения легируются хромом до 0,6 % и никелем до 2,5 % с добавками меди, титана, вольфрама, молибдена. Из таких чугунов изготавливаются тормозные барабаны автомобилей, диски сцепления, суппорты токарных станков и др. Высокую износостойкость имеют высокохромистые чугуны, содержащие, %: 12…14 хрома; 2,8…3,8 марганца; 0,4…0,8 молибдена.

Жаростойкие чугуны легируются в основном хромом, никелем и алюминием. Так, для изделий работающих при температурах до 800 С используются кремнистые чугуны (5…6 % Si); при температурах 850…900 С – хромистые (28…32 % Cr), а при более высоких (до 1150 С) температурах – алюминиевые (19…25 % Al).

Жаропрочные чугуны формируются с шаровидной формой графита и имеют в своем составе 10…12 % никеля, 5…8 % марганца, 1…2,5 % хрома.

Коррозионностойкие чугуны наиболее часто легируются никелем (0,7…1,5 %), хромом (0,2…0,6 %), молибденом (0,3…0,6 %), медью (0,2…0,5 %). Высоколегированные чугуны (кремнистые сплавы – ферросилиды) содержат до 14…18 % кремния. Они используются для изготовления деталей насосов, оборудования для концентрированных серной и азотной кислот и др.

Антифрикционные чугуны используются для изготовления деталей, работающих в узлах трения со смазкой. Они обеспечивают низкий коэффициент трения и малую скорость изнашивания сопряженной стальной детали. Чугуны имеют перлитную металлическую основу, наличие фосфидной эвтектики и большое количество крупных включений графита. Перлитная основа обеспечивает достаточную прочность изделия, фосфидная эвтектика благоприятствует повышению износостойкости, а в местах расположения графита происходит впитывание и удержание смазки.

Большинство антифрикционных чугунов содержат в небольшом количестве добавки хрома, титана, меди и других элементов.

Маркируются антифрикционные чугуны буквами АЧ (А – антифрикционный, Ч – чугун). Следующая за ними буква показывает к какой группе относится основа (С – серый чугун с пластинчатым графитом, К – ковкий чугун с хлопьевидным графитом, В – высокопрочный чугун с шаровидным графитом). Цифра в конце марки обозначает ее порядковый номер. Например, АЧС-2 антифрикционный серый чугун с пластинчатым графитом, второй марки.

Отбеленные чугуны в сердцевине отливки имеют структуру серого, а на поверхности – белого чугуна. Примерный химический состав, %: 2,8…3,6 углерода; 0,5…0,8 кремния; 0,4…0,6 марганца.

Отбел (на глубину 10…30 мм) является следствием быстрого охлаждения при отливке в металлические или сырые земляные формы.

Отбеленные чугуны отличаются высокой твердостью поверхности, большой износостойкостью. Поэтому они используются для изготовления валков листовых прокатных станов, колес, шаров для мельниц и т. д. В этих случаях в чугунах занижается количество кремния, что увеличивает их склонность к отбеливанию.

Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику основных компонентов диаграммы «железо – цементит».

2. Какие фазы образуют компоненты сплавов системы «железо –цемен­тит»? Дайте их характеристику.

3. Какой сплав системы «железо – цементит» называется эвтектическим?

4. Что называется сталью?

5. Какой сплав системы «железо – цементит» называется эвтек­тоидным?

6. По каким признакам классифицируются стали?

7. Как маркируются углеродистые стали?

8. Какие компоненты называются легирующими? Как они влияют на свойства сталей?

9. Как маркируются легированные стали?

10. Какие сплавы называются чугунами? Приведите классификацию и свойства чугунов.