Сірий чавун (ливарний)

Сірий чавун – це чавун з пластинчатою формою графітних включень. Він утворюється при графітизації за діаграмою залізо - графіт. При литві з наступним повільним охолодженням графіт набуває пелюсткову (розеточну) форму, яка у розрізі має форму пластинок.

Графіт зменшує (як пустота) міцність і пластичність, опір відриванню, тимчасовий опір. Відносне подовження при розтягуванні сірого чавуну не залежно від металевої основи практично дорівнює нулю. Графітні включення мало впливають на зменшення межі міцності при стисканні та твердість, величина яких залежить від металевої матриці. При. стисканні чавун зазнає значної деформації, руйнівне навантаження при стисканні в залежності від якості чавуну і його структури в 3-5 разів більше ніж при розтягуванні. Тому такий чавун рекомендується застосовувати для виробів, що працюють на стискання.

Графіт значно менше знижує міцність при згинанні ніж при розтягуванні.

Графіт, порушуючи суцільність металевої основи, робить чавун малочутливим до різного роду концентраторів напружень (дефектів поверхні, надрізів, виточок). Внаслідок цього чавун має приблизно однакову конструкційну міцність у виливках простої форми або з рівною поверхнею і складною формою з надрізами або з погано обробленою поверхнею. Графіт підвищує зносостійкість і антифрикційні властивості чавуну завдяки власне змазуючій дії і підвищенню міцності плівки змащуючого матеріалу. Графіт покращує оброблюваність різанням, він робить стружку ламкою.

Металева основа у сірому чавуні забезпечує найбільшу міцність та зносостійкість при перлітній основі. Присутність фериту, не підвищуючи пластичність і в'язкість чавуну, знижує його міцність та зносостійкість. Феритний чавун має найменшу міцність. Сірий чавун має високі демпфірувальні властивості, він добре гасить вібрації і резонансні коливання, високі антифрикційні властивості.

Сірий чавун маркується буквами «СЧ» і цифрами, що характеризують границю міцності матеріалу при випробовуваннях на розтяг. Виготовляють – будівельні колони, фундаментні плити, литі малонавантажені деталі сільгоспмашин, верстатів, автомобілів, тракторів, арматура, станини потужних верстатів, поршні циліндрів, деталі, що працюють на знос в умовах високого тиску, компресорів, дизельних циліндрів,блоки двигунів, деталі металургійного обладнання.

Ковкий чавун

Ковкий чавун – це чавун з пластівцевою формою графітних включень. В порівнянні з пластинчатим графітом, пластівцевий графіт розташовується в металевій основі чавуну більш компактно, включення графіту не діють як гострі надрізи і тому такі включення в меншій мірі ослаблюють металеву основу.

Ковкий чавун отримують довготривалим нагрівом при високих температурах (відпал) виливок із білого чавуну. В результаті відпалу утворюється графіт пластівцевої форми. Металева основа ковкого чавуну: Ф, Ф+П, П. Найбільшою пластичністю характеризується феритний ковкий чавун, який широко використовується у машинобудуванні.

Хімічний склад білого чавуну, який відпалюють на ковкий чавун, вибирають в межах: 2,5…3,0% С, 0,7…1,5% Si, 0,3…1,0% Mn, ≤ 0,12% S, 0,18% P. Чавун має понижений вміст вуглецю і кремнію. Більш низький вміст вуглецю сприяє підвищенню пластичності, оскільки при цьому зменшується кількість графіту, який виділяється при відпалюванні, а понижена кількість кремнію запобігає виділенню пластинчатого графіту в структурі виливки при охолодженні.

Товщина стінки виливки не повинна перевищувати 40…50мм. При більших розмірах стінки в серцевині утворюється пластинчатий графіт, і чавун стає непридатним до відпалювання. Відпалювання проводиться у дві стадії. Перша стадія поводиться при 950…970°С – І-а стадія графітизації, після якої утворюється структура А+Г. в результаті розпаду цементиту дифузійним шляхом утворюється пластівцевий графіт (вуглець відпалювання).

Після цього виливки охолоджують до температур, які відповідають інтервалу евтектоїдного перетворення.

При охолодженні відбувається виділення із аустеніту вторинного цементиту, його розпад і як результат ріст графітних включень. При досягненні евтектоїдного інтервалу температур охолодження різко уповільнюють або дають додаткову витримку при температурі нижче цього інтервалу. В цей період протікає друга стадія графітизації: розпад аустеніту на Ф і Г або розпад цементиту, який входить в склад перліту з утворенням Ф і Г (в процесі витримки нижче евтектоїдної температури). Після закінчення другої стадії графітизації структура чавуну складається із фериту і пластівцевцевого графіту.

Для прискорення відпалювання застосовують різні заходи: чавун модифікують алюмінієм, підвищують температуру нагріву чавуну перед розливкою, перед відпалом проводять старіння – 300…400°С, підвищують температуру першої стадії графітизації (але не вище 1080°С), відпалювання проводять у захисній атмосфері. В такому випадку тривалість відпалювання складає 24…60 годин замість 70…80 годин.

Ковкий чавун маркують буквами «КЧ» і цифрами границі міцності і відносного видовження, КЧ 35-10.

Виливки із ковких чавунів застосовують для деталей, що працюють при ударних і вібраційних навантаженнях (картери, редуктори, фланці, муфелі, крюки, скоби).

Перлітні ковкі чавуни характеризуються високою міцністю, помірною пластичністю і хорошими антифрикційними властивостями. З них виготовляють вилки карданних валів, втулки, муфти, тормозні колодки, ланки і ролики цепів конвеєра та ін.

Ковкі чавуни застосовують в основному для виготовлення тонкостінних деталей на відміну від високоміцного.