36. Сірі чавуни, структура та властивості.

Сі́рий чаву́н — вид чавуну (сплав заліза з вуглецем), що не містять ледебуриту, в них весь вуглець (або частина його) знаходиться в вигляді графіту. Назву отримав завдяки з сірому кольору поверхні зламу.В ньому вуглець повністю або частково знаходиться у вільному стані (у вигляді графіту).

За формою графітових включень сірі чавуни ділять на власне сірі (пластинчаста форма графітних включень), ковкі (пластівчаста форма включень графіту) і високоміцні (куляста форма графітних включень). Форму графітових включень в сірих чавунах вивчають на непротравлених мікрошліфах. Залежно від швидкості подальшого охолодження після затвердіння (а значить і від розміру виливки) чавун може мати феритної, феррито-перлітною і чисто перлитную металеву основу. Із зростанням швидкості охолодження зростає частка перліту, а отже і міцність чавуну, але падає його пластичність.

Сірий чавун формується в залежності від швидкості охолодження та його хімічного складу. Містить, крім заліза і вуглецю (2,5...4,5%), кремній (0,8...4,5%), марганець (0,1...1,2%), фосфор (0,02...0,3%) і сірку (0,02...0,15%). Границя міцності сірих чавунів при розтягу — 100...350 МПа, стиску — 450...1400 МПа, твердість за Брінеллем — 143...289 HB. Сірі чавуни маркуються буквами СЧ з цифрою, яка вказує мінімальну границю міцності на розрив або розтяг. Згідно ДСТУ є такі марки сірого чавуну: СЧ12, СЧ15, СЧ18, СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ32, СЧ35, СЧ40, СЧ45.

Сірий чавун характеризується низьким опором відриву, майже повною відсутністю відносного подовження (до 0,5%), досить низькою ударною в'язкістю. Тому чим дрібнішими є графітові пластини і чим більше вони ізольовані одна від одної, тим вищі міцнісні властивості чавунів при одній і тій же металевій основі. Така структура отримується модифікуванням, тобто введенням в рідкий сплав невеликих кількостей речовин, званих модифікаторами (феросиліцій, силікокальцій).

Незважаючи на низькі механічні властивості, сірі чавуни мають цілий ряд позитивних якостей, що і обумовлює їх широке застосування (як ливарні матеріали, які дешеві, добре обробляються різанням, мають високі антифрикційні та антикорозійні властивості, витримують стискальні навантаження, гасять вібрацію та малочутливі до зовнішніх концентраторів напруги (надрізи, виточки тощо). Із сірих чавунів виготовляють станини верстатів, блоки циліндрів, поршневі кільця, сантехнічні вироби, корпуси редукторів.

37. Схематично зобразити структуру феритного сірого чавуну з вказанням структурних складових.

У залежності від того, в якому стані знаходиться вуглець, ча­вуни поділяються на дві групи: чавуни, в яких весь вуглець знахо­диться у зв'язаному стані у вигляді цементиту або інших карбідів; чавуни, в яких весь вуглець або його частина знаходяться у віль­ному стані у вигляді графіту.До першої групи належать білі чавуни. До другої групи відносяться сірі, ковкі та високоміцні чаву­ни. Злам цих чавунів сірий, матовий. Структура складається з металевої основи і графітних включень за формою яких і розрізняють чавуни другої групи. У сірих чавунах графіт виділя­ється у вигляді пластин, у ковких - у вигляді пластівців, у висо­коміцних - у вигляді куль .

За металевою основою чавуни другої групи поділяються на феритні (кількість зв'язаного вуглецю менше 0,01 %); ферито- перлітні (кількість зв'язаного вуглецю від 0,01 до 0,8 %) і перлітні (кількість зв'язаного вуглецю 0,8 %).Властивості металевої основи, як і сталевої, залежать від її структури. Зі збільшенням кількості перліту твердість і міцність на розрив збільшуються, а пластичність зменшується. Графіт має низькі механічні властивості, тому включення графіту в чавуніможна розглядати в першому наближенні як пустоти, які порушу­ють цілісність металевої основи. Отже, структура цих чавунів відрізняється від структури сталі тільки наявністю графіту. Одержання вуглецю у вільному або зв'язаному стані залежить від процесів графітизації, тобто умов утворення графіту.