Сірі чавуни

У сірих чавунах вуглець знаходиться у вільному стані у вигляді графітних включень пластинчатої форми. Цей чавун добре обробляється різанням. Розпаду цементиту (графітизації) сприяє сіліциум, вміст якого в сірих чавунах від 1.5 до 3.5%. Сірий чавун утворюється при повільному охолодженні. Чим менше швидкість охолодження, тим більше ступінь проходження процесу графітизації. За ступенем графітизації розрізняють чавуни перлітні, перлітно-феритні. Процесу графітизації сприяє наступні елементи: титан, нікель, мідь, алюміній, кремній(від1.5% до 3.5%).

Вільний графіт у сірих чавунах буває пластинчатим, хлоп’єподібним й глобальним чи кулястим. У залежності від форми графіту чавуни бувають: сірі, модифіковані, кувальні, високоміцні. Металічна основа в литих чавунах буває: феритна, феритно-перлітна й перлітна.

Та практика свідчить, що крім білих й литих чавунів отримують ще й т.зв. половинні, в яких у структурі містяться як графіт, так і цементит. Їхня структура може бути

1. Перліт + цементит + графіт

2. Перліт + ледебурит + графіт (ледебурит складається з цементиту й перліту)

Модифікований чавун

Модифікація здійснюється за рахунок додачі в рідкий чавун спеціальних присадок-модифікаторів. До складу модифікатору входять: залізо, кремній, алюміній. Вони утворюють мізерні тверді частинки, які слугують додатковими центрами кристалізації графіту, що у свою чергу призводить до утворення невеликих, рівномірно розповсюджених графітних виділень.

У результаті модифікації в 2 і більше разів підвищується механічні властивості чавуна та його зносостійкість.

Високоміцний магнієвий чавун з кулястим графітом.

Ще більш цінні результати в чавунному литті досягаються за рахунок додачі до рідкого чавуну менше 1.0% магнію с наступним модифікуванням феросиліцієм (сплав заліза з кремнієм). Магній сприяє утворенню графіту в вигляді кулястих включень. Завдяки такій формі графіту сплав стає більш пластичним, при одночасному збереженні високої міцності.(δ_в=100 кг/мм²). Такий чавун замінює сталює стальне лиття, кувальний чавун й кольорові сплаві.

Ковкі чавуни

Ковкі чавуни отримують з білого шляхом тривалого відпалювання – мління. На відміну від сірих чавунів, у ковкому чавуні графіт спостерігається в формі хлоп’єподібних включень. Основна металічна маса в ковких чавунах, як і в сірих може бути перлітною, перлітно-феритною, феритною.

У сучасному машинобудуванні й інших галузях народного господарства чавун знаходить дуже широке застосування. Досить сказати, що в сучасному машинобудуванні деталі виконані за допомогою лиття складають від 70 до 90% від загальної маси машин, верстатів, двигунів внутрішнього спалювання, прокатних станів і т. ін. Чавунне лиття широко застосовується при виробництві труб, радіаторів, котлів і т. ін. Досить широке використання чавуна визначається низкою його позитивних властивостей: порівняно зі сталлю чавун має більш високу текучість, низьку температуру плавлення, добру здібність до обробки, відмінні антифрикційні властивості й низку інших переваг.

Закон про зв’язок структури й властивостей металічних матеріалів у повній мірі виявляється і в випадку чавунів. Металічна основа чавуна послаблена включеннями графіту. Вплив графіту на міцність чавуну визначається його кількістю й формою. Великі прямолінійні графітні пластини в сірому чавуні пронизують й послаблюють залізну основу дрібно пластинчатого графіту.

У високоміцних й ковких чавунах, графіт має сфероїдну, кулясту та хлоп’єподібну форму й послаблює металічну основу не більше ніж на 20%.

Переваги цих чавунів перед звичайними сірими чавунами полягає не тільки в підвищені властивостей безпосередньо після лиття, але ж через те, що їх можна піддавати різним видам термічної та хіміко-термічної обробки. Можливість застосування термічної обробки дозволяє ще більше підвищити властивості після лиття й замінити дорогі сталеві деталі машин більш дешевшим чавунним литтям. Фазові перетворення при термічній обробці чавунів охоплюють усі основні процеси, які зустрічаються в сталях, та додатково ускладнені процесами пов’язаними з поведінкою графітної фази.

Великий інтерес викликає розгляд процесу отримання ковкого чавуну, тобто процесом графітизації. Як вже зазначалося, ковкий чавун отримують шляхом графітизованого відпалювання. Для виробництва ковкого чавуна використовують продукти лиття з доевтектичного білого чавуну, який містить 2.2-3.1% С, 0.7-1.5 Si, 0.3-1,0% Mn, 0.08% Cr.

Вміст у шихті кремнію (найбільш сильного прискорювача графітизації) та ін. елементів, та з іншого боку марганця й хрому (ускладнюючих графітизацію) регулюються таким чином, щоб придушити кристалізацію графіту з розчину й забезпечити можливо більш швидке проходження графітизації при відпалюванні. Відомо, що при кристалізації сірого чавуна графіт зростає з розчину в непридатній для механічних властивостей формі гіллястих крабоподібних розеток, перетин яких на шліфі має форму вигнутих пластин. При відпалюванні графіту утворюється в значно більш компактній придатній для механічних властивостей, формі.