1.8. Чугуны

Чугуны - более дешевый материал, чем стали. Содержание углерода в них больше 2,14 %. Они обладают пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами. За счет этого из чугунов можно делать отливки значительно более сложной формы, чем из сталей.

В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Высокопрочные чугуны являются разновид-ностью серых, но из-за повышенных механических свойств их выделяют в особую группу.

В белом чугуне углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Эти чугуны имеют большую твердость (НВ 450÷550) из-за присутствия в них большого количества цементита; как следствие этого, они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Отливки из белого чугуна служат для получения деталей из ковкого чугуна с помощью графитизирующего отжига.

Отбеленные чугуны - отливки имеют поверхностные слои (12÷30 мм) со структурой белого чугуна, а сердцевина – серого чугуна. Высокая твердость поверхности такой отливки позволяет ей хорошо работать против истирания. Эти свойства отбеленного чугуна применяются для изготовления валков листовых прокатных станов, колес, тормозных колодок и многих других деталей, работающих в условиях износа.

В структуре серого чугуна имеется графит. Поскольку структура чугуна состоит из металлической основы и графита (в форме пластин), то и свойства его будут зависеть от этих двух составляющих.

Графит по сравнению со сталью обладает низкими механическими свойствами и поэтому в некотором приближении можно считать, что места, которые он занимает, - это пустоты, трещины. Количественное соотношение основы и пустот влияет на механические свойства чугуна, и с увеличением последних свойств резко ухудшаются.

Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической основы и ее количества, формы и размеров графитных включений.

Марка серого чугуна состоит из букв СЧ (серый чугун) и цифры, показывающей значение временного сопротивления при растяжении (кгс/мм²).

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Их получают путем модифици-рования магнием. Шаровидный графит является менее сильным концентратором напряжений, чем пластинчатый графит, и, следовательно, менее активно влияет на механические свойства металлической основы. Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокую прочность и при этом некоторую пластичность.

Маркируются высокопрочные чугуны по пределу прочности, например, ВЧ45, где 450МПа – предел прочности.

Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают в результате специального графитизирующего отжига (томление) доэвтектического белого чугуна.

Маркируются ковкие чугуны буквами КЧ и цифрами, обозначающими предел прочности. Этот чугун идет на изготовление деталей высокой прочности, которые подвержены сильному истиранию и ударным знакопеременным нагрузкам. Большая плотность отливок ковкого чугуна позволяет изготавливать детали водо- и газопроводных установок.

К недостаткам ковкого чугуна можно отнести высокую стоимость из-за продолжительного дорогостоящего отжига.

Механические свойства некоторых марок чугунов представлены в табл.4.7.

Таблица 4.7

Механические свойства чугунов

Марка чугуна	в, МПа	0,2, МПа	, %	Твердость НВ
	Не менее
СЧ 10	100	-	-	190
СЧ 35	150	-	-	275
ВЧ 35	350	220	22	140 - 170
ВЧ 60	600	370	3	192 - 277
ВЧ 100	1000	700	2	270 - 360
КЧ 33	323	-	8	100 - 163
КЧ 65	637	-	3	212 - 269