2. 4. Чугуны.

Чугуны содержат более 2,14% углерода. Чугун менее прочен, чем сталь, но малая усадка и хорошая жидкотекучесть при литье, износостойкость и хорошая обрабатываемость резанием делают серые чугуны с графитовыми включениями пригодными для применения в машиностроении и строительном производстве. Структура чугуна и его основные свойства зависят от того, в свободном или связанном состоянии находится углерод. Соответственно в изломе чугуны имеют белый или серый цвет и подразделяются на две группы: белые и серые

Чугуны серые, ковкие и высокопрочные. Их получают при медленном охлаждении. В них практически весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии в виде графита. Металлическая основа всех чугунов – серых, ковких и высокопрочных – может быть ферритной, ферритно-перлитной или перлитной, т.е. по структуре, не отличающейся от стали. Сам чугун отличается от стали наличием графитовых включений.

Ферритная основа в виде белых пятен обладает пониженной твердостью и прочностью, легко обрабатывается резанием. Количество связанного углерода в феррите менее 0,1 %.

Ферритно-перлитная основа состоит из феррита и перлита. Количество связанного углерода (цементита) менее 0,8%. Перлит придает сплаву значительную прочность и твердость. Под микроскопом обнаруживаются черные включения графита на фоне белых пятен феррита и серых перлита.

Перлитная основа содержит 0,8 % связанного углерода, обладает наивысшей прочностью и достаточно хорошо обрабатывается резанием. Перлит имеет вид ряби из чередующихся серых и темных полосок.

В изломе эти чугуны имеют серый цвет и отличаются друг от друга геометрической формой графитовых включений (прожилки, хлопья, шарики). Эти чугуны обладают хорошими литейными свойствами и используются для изготовления фасонных отливок.

В серых чугунах (ГОСТ 1412-79) при медленном охлаждении графит выделяется в виде прожилок, или чешуек различного размера, расположенных между кристаллами (зернами) стали. Они играют роль трещин, острых надрезов, концентраторов напряжений. Такой чугун обладает наименьшей прочностью. Обозначается, например: СЧ 10; СЧ 30; СЧ 45; где «СЧ» - означает «серый чугун», а числа 10; 30; 45 – соответственно, предел прочности при растяжении, измеряемый в кгс/мм². Например, СЧ 10, = 10 кгс/мм (100МПа); СЧ 30, =30 кгс/мм (300 МПа) и т.д. При микроанализе графит обнаруживается в виде черных прожилок на фоне светлой металлической основы.

Ковкий чугун (ГОСТ 1215-79) с хлопьевидными включениями графита получают длительным отжигом белого чугуна при температуре 800-900⁰ С в течение 30-40 часов. Он по своим свойствам занимает промежуточное место между серым чугуном и высокопрочным. Под микроскопом хлопья графита напоминают расплывшиеся темные пятна. Обозначается, например: КЧ 35-10; КЧ 37-12, где КЧ – ковкий чугун; 35 и 37 – предел прочности при растяжении, кгс/мм ; относительное удлинение 10 % и 12%.

В высокопрочных чугунах (ГОСТ 7293-79) шаровидный графит формируется при добавке в расплавленный металл магния или церия. Чугун имеет более высокую прочность, обладает меньшей хрупкостью. При микроанализе графит обнаруживается в виде темных округлых пятен на фоне светлой металлической основы. Обозначается, например: ВЧ 50-2; ВЧ 45-5, где ВЧ – высокопрочный чугун; 50 и 45 предел прочности при растяжении: 50 кгс/мм (500 МПа) и 45 кгс/мм (450 МПа); относительное удлинение 2 % и 5%.