Структури чавунів

Структури сірих чавунів бувають 4-х типів:

1. П + Ц + Гр – перліт, цементит, графіт пластинчастий. Така структура утворюється при пониженому вмісті кремнію і швидкому охолодженні відливок у формі. Такі чавуни мають підвищену міцність і погано обробляються різанням.

2. П + Гр – перлітний сірий чавун (рис.40, в), містить зазвичай дрібнопластинчастий графіт, твердість НВ 200-230, висока міцність, зносостійкість, добра оброблюваність різанням.

3. П + Ф + Гр – перлітно-феритний сірий чавун (рис.40, б), міцність нижче, ніж у перлітного чавуну, оскільки пластинки графіту крупніше, твердість нижче, легше обробляється різанням. Така структура найчастіше зустрічається в машинобудівних чавунних відливках.

4. Ф + Гр – феритний сірий чавун (рис.40, а), отримують при високому вмісті кремнію і вуглецю при повільному охолодженні. Низькі механічні властивості: м’якість, крихкість, швидка зношуваність, але легка оброблюваність різанням.

Рисунок 40. Мікроструктура сірого чавуну та її схематичне зображення: а – на феритній основі, б – на ферито-перлітній основі, в – на перлітній основі.

Леговані чавуни

Вплив легуючих елементів на властивості чавуну:

• хром – карбідоутворюючий елемент; підвищує жаростійкість, твердість, опір зносу, корозії, але збільшує крихкість;

• нікель – графітизуючий елемент; подрібнює перліт, підвищує корозійну стійкість;

• мідь – сприяє графітизації, збільшує твердість, корозійну стійкість;

• титан – сприяє графітизації, нейтралізує дію хрому, сприяє підвищенню механічних властивостей;

• молібден – гальмує графітизацію, підвищує міцність, твердість, зносостійкість, жароміцність.

Елементи-графітизатори: Al, C, Si, Ti, Ni, Cu.

Елементи-антиграфітизатори: Cr, S, Mo, Mn.

Леговані чавуни ділять на:

• низьколеговані (до 3% легуючих елементів);

• середньолеговані (3-10% легуючих елементів);

• високолеговані (більше 10% легуючих елементів).

Легуючі елементи чавуну – Ni, Cr, Mo, Mn, Al, Cu, Ti.

Низьколеговані чавуни отримали найбільше застосування.

Хромонікелеві чавуни (0,3-0,4% Cr, 0,1 -2% Ni) – мають підвищені механічні властивості, добру зносостійкість, застосовуються для виготовлення відповідальних відливок в машинобудуванні (блоків циліндрів автомобілів, гальмівних барабанів, станин тощо).

Поршневі кільця автомобілів виготовляють з чавуну, легованого Cr (0,1-0,2%), Ni (0,15-0,25%), Cu (0,35-0,5%), Ti (0,1-0,2%).

Чавун, легований Cr, Ni, Mo, застосовують для крупних гальмівних барабанів автомобілів і літаків.

Зносостійкі чавуни легують Cr, Mo, Ni, вони є середньо легованими, їх застосовують для виготовлення підшипників, циліндрів, втулок тощо.

Немагнітні чавуни – високолеговані Ni, Mn, Cu, Al, вони мають аустенітну структуру.

Корозійностійкі чавуни легують Cr, Ni, Cu, до них відносять нірезист (12-16% Ni, 6-8% Cu, 1,5-4% Cr), феросиліціди (14,5-18% Si), які мають високу корозійну стійкість у сірчаній кислоті.

Жароміцні чавуни застосовують для відливок, що працюють при температурах до 600^оС під навантаженням. Їх легують Ni, Cr, Mo.

Жаростійкі чавуни – силал (6-9% Si), чугаль (19-25% Al).

Хімічний склад, механічні властивості при нормальних температурах та рекомендовані види термічної обробки легованих чавунів регламентуються ГОСТ 7769. В позначенні марок легованих чавунів букви і цифри, що відповідають вмісту легуючих елементів, ті самі, що і в марках сталі.

Наприклад:

• хромисті чавуни – ЧХ1, ЧХ2, ЧХ3, ЧХ9Н5, ЧХ16, ЧХ16М2, ЧХ22С,

• кременисті чавуни – ЧС5, ЧС5Ш, ЧС13, ЧС15, ЧС17, ЧС15М4,

• алюмінієві чавуни – ЧЮХШ, ЧЮ6С5, ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш,

• марганцеві чавуни – ЧГ6С3Ш, ЧГ7Х4, ЧГ8Д3,

• нікелеві чавуни – ЧНХТ, ЧНХМД, ЧНМШ, ЧН4Х2, ЧН15Д3Ш, ЧН15Д7, ЧН19Х3Ш.

Буква Ш в позначенні марок означає, що графіт в чавуні має кулясту форму.

Контрольні питання:

1. Як класифікують чавуни залежно від вигляду вуглецю?

2. Переваги і недоліки сірих чавунів.

3. Як впливає на властивості сірих чавунів пластинчаста форма графітових включень?

4. Як класифікують чавуни за вмістом вуглецю?

5. Як визначають марку сірого чавуну?

6. Як впливають на властивості чавуну вуглець і кремній?

7. Що таке ступінь евтектичності чавуну та вуглецевий еквівалент?

8. Які фактори впливають на структуру чавунів та як можна отримати в чавуні бажану металічну основу?

9. Як впливають на властивості чавунів марганець, сірка і фосфор?

10. Які структури можуть мати сірі чавуни, як вони відрізняються за механічними властивостями?

11. Якими елементами найчастіше легують чавуни?

12. Які властивості мають леговані чавуни та як вони маркуються?