8.3. Ковкий чугун

Ковкими называют чугуны, в которых весь углерод или часть углерода находится в виде графита отжига хлопьевидной формы (см. рис. 8.1., г).

Ковкий чугун получают путем термической обработки отливок из белого чугуна. Такая термическая обработка называется графитизирующим отжигом или томлением. Она состоит из медленного нагрева до температуры 900—1050°С, длительной выдержки и медленного охлаждения. Эта операция в общей сложности продолжается примерно 70 часов.

В результате такой термической обработки цементит в отливке белого чугуна разлагается и углерод отжига выделяется в виде хлопьев округлой формы. Ковкий чугун обычно имеет следующий химический состав: 2,4—2,8%С; 0,8—1,4% Si; Mnl,0%. Низкое содержание углерода дает небольшое количество графитных включений, что улучшает качество чугуна.

Образование хлопьевидного, округлой формы графита в ковком чугуне, как и шаровидного в высокопрочном чугуне, приводит к лучшим механическим свойствам (повышается прочность на растяжение, увеличиваются пластичность и ударная вязкость чугуна). Способность пластически деформироваться при комнатной температуре дала право называть его условно ковким чугуном.

Несмотря на относительно высокую пластичность отдельных видов чугуна, ни один из них нельзя ковать или подвергать друго­му виду обработки давлением. Готовое изделие из чугуна полу­чают только методом литья.

Ковкий чугун обладает большей пластичностью в сравнении с серым чугуном. Поэтому ковкий чугун служит материалом для изготовления весьма широкой номенклатуры литых деталей для автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин, текстиль­ных машин, для судов, котлов, вагонов, дизелей и т. п.

По микроструктуре ковкие чугуны подразделяют на ферритные (обладающие большей пластичностью) и перлитные или перлитно-ферритные (менее пластичные, но более прочные).

В соответствии с ГОСТ 1215—79 ковкий чугун поставляется следующих марок: КЧ 30—6; КЧ 33—8; КЧ 35—10 и КЧ 37—12 (ферритный ковкий чугун); КЧ 45—7; КЧ 50—5; КЧ 55—4; КЧ 60—3; КЧ 65—3; КЧ 70—2; КЧ 80—1,5 (перлитный ковкий чугун).

При маркировке буквы КЧ означают ковкий чугун. Первые цифры показывают предел прочности при растяжении в кгс/мм², вторые цифры — относительное удлинение в %.

8.4. Высокопрочный чугун

Высокопрочными называют чугуны, в которых весь углерод или часть углерода находится в свободном состоянии в виде графитных включений шаровидной формы (см. рис. 8.1., в). Высокопрочные чугуны получают путем выплавки с присадкой в качестве модификатора магния или церия. Шаровидная форма графитных включений не создает резкой концентрации напряжений, поэтому высокопрочные чугуны имеют более высокую прочность при растяжении и изгибе, чем чугуны с пластинчатым графитом. С шаровидной формой графита чугун способен к пластической деформации при растяжении, давая значительное (до 5…12%) относительное удлинение и удовлетворительную ударную вязкость до 20….60 Дж/см².

Высокопрочный чугун (ВЧ) с шаровидным графитом является хорошим конструкционным материалом. Относительно высокие механические, литейные, технологические и эксплуатационные свойства обусловили широкое применение ВЧ в промышленности. Во многих областях машиностроения стальное литье успешно заменяется чугунным. Это приносит значительный экономический эффект, так как литые изделия из ВЧ на 20—25% дешевле стальных. Так, например, из высокопрочного чугуна изготавливают (отливают) коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, поршневые кольца и другие ответственные детали машин.

По структурам ВЧ подразделяют на три группы: с ферритной, ферритно-перлитной и перлитной металлической основой. Классификация высокопрочных чугунов производится по ГОСТу 7293—85 в зависимости от характеристик механических свойств: ВЧ 35; ВЧ 40; ВЧ 45; ВЧ 50; ВЧ 60; ВЧ 70; ВЧ 80; ВЧ 100.

При маркировке буквы ВЧ означают высокопрочный чугун, (в ГОСТ 7293-79 первые цифры обозначают предел прочности при растяжении в кгс/мм² вторые цифры - относительное удлинение в процентах (ВЧ 50-7)).

Таблица 8.2.

Свойства ВЧ50 ГОСТ 7293-85

Плотность	7200 кг/м3
Назначение	станины, корпуса, кронштейны, опоры, плиты, крышки, траверсы, колосники
Модуль упругости	E=170000 МПа
Модуль сдвига	G=70000 МПа
Свариваемость	Не применяется для сварных конструкций
Механические характеристики Состояние σв, МПа σт, МПа ψ, % δ, % НВ Доп. растяжение 500 320 5 н/д 220

В приложении 6 для примера приведены характеристики механических свойств отдельных марок чугунов различных типов, регламентируемых ГОСТом.