6.4. Виды чугунов

Чугуны, кристаллизующиеся в соответствии с диаграммой , называютсябелыми чугунами (по серебристо-белому цвету излома). Такие чугуны содержат ледебурит, отличаются высокой твердостью и хрупкостью, поэтому применяются лишь для ограниченной группы деталей, работающих на износ: прокатных валков, лемехов плугов, шаров мельниц.

По количеству углерода и по структуре белые чугуны делятся на доэвтектические (), эвтектические () и заэвтектические ().

Можно вызвать распад ледебурита с выделением углерода в виде графита, что приведет к повышению механических характеристик. Чугуны, в составе которых имеется свободный графит, в зависимости от формы его включений делятся на серые, высокопрочные, ковкие и вермикулярные. Эти чугуны имеют металлическую основу, в которой распределены графитовые включения. В зависимости от строения металлической основы различают ферритные, феррито-перлитные и перлитные чугуны. Перлитные чугуны обладают большей прочностью по сравнению с ферритными.

Серым называют чугун, в котором включения свободного углерода имеют пластинчатую форму. Такие включения играют характер надрезов, что значительно снижает прочность металлической матрицы. Марка серого чугуна складывается из букв СЧ и числа, которое показывает предел прочности на разрыв в ().

Процессу графитизации способствует повышенное содержание в чугуне углерода, кремния, меди, никеля, а также замедленное охлаждение отливок.

Серый чугун находит применение в станкостроении (базовые корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, станины, направляющие), автостроении (блоки цилиндров, гильзы, поршневые кольца, распределительные валы).

Чугун с шаровидными включениями графита называется высокопрочным. Если перед разливкой в жидкий чугун вводят модификатор – магний (по массе), то выделяющийся графит приобретает круглую форму. Механические свойства по сравнению с серым чугуном улучшаются: сильно повышается пластичность и заметно увеличивается прочность. Принцип маркировки высокопрочных чугунов () почти аналогичен маркировке серых.

Высокопрочный чугун находит применение как заменитель углеродистой стали, в частности, для изготовления коленчатых валов массой от нескольких килограмм до взамен кованых стальных валов. Из этого чугуна также изготавливают изложницы, валки прокатных станов, детали турбин, станков: суппорты, резцедержатели и др.

Чугун с хлопьевидными включениями графита называется ковким. Его получают отжигом белого чугуна. Отливки выдерживают в печи при температуре в течении, что способствует графитизации углерода. При последующем медленном охлаждении (2 - выдержке в интервале) происходит разложение цементита, в т.ч. входящего в состав перлита и структура чугуна после отжига состоит из феррита и графита. При относительно быстром охлаждении (1) получается перлитный ковкий чугун.

По механическим и технологическим свойствам ковкий чугун занимает промежуточное положение между сталью и серым чугуном.

Марки ковкого чугуна: (- предел прочности на разрыв в, 6 – относительное удлинение в процентах),,и др.

Мелкие отливки преимущественно из ферритного ковкого чугуна используются в различных отраслях промышленности: в авто- и транспортостроении, сельхозмашиностроении (картеры редукторов, корпуса подшипников, звездочки приводных цепей и др.) и других областях.

Следующим видом является чугун с вермикулярным графитом. В этих чугунах структура формируется под действием комплексного модификатора, содержащего и редкоземельные металлы. Графит приобретает шаровидную (до) и вермикулярную – в виде мелких тонких прожилок - форму.

Имеется четыре марки этого чугуна (принцип маркировки как у серого и высокопрочного чугуна): ,,,. По механическим свойствам они соответствуют промежуточному положению между серым и высокопрочным. Отличаются хорошей теплопроводностью, поэтому стойки к теплосменам.

Этот чугун заменяет серый чугун в отливках, подверженных циклическим нагревам и частым теплосменам (блоки цилиндров, поршни, изложницы и кокили).

Все чугуны по сравнению со сталями обладают меньшей стоимостью и более высокими литейными свойствами, что позволяет изготавливать из них отливки корпусных и прочих массивных деталей. Для чугунов, в составе которых имеется свободный графит, играющий роль смазки, характерны высокие антифрикционные свойства и хорошая обрабатываемость резанием. Однако чугуны, по сравнению со сталями, обладают меньшей пластичностью и ударной вязкостью. Являясь относительно малопластичными сплавами, чугуны имеют значительно большую несущую способность по напряжениям сжатия, чем по напряжениям растяжения.