40. Високоміцні чавуни, одержання, структура, властивості. Високоміцні чавуни (з кулястим графітом)
Чавун з кулястим графітом має в металевій основі графіт кулястої форми. Структура металевої основи — ферит, ферито-перліт або перліт. Чавун з феритною основою найменш міцний, але високопластичний, а чавун з перлітною основою — міцний, але малопластичний.
Щоб отримати високоміцний чавун, перегрівають рідкий метал та додають до нього модифікатори (магній, цезій, кальцій), які сприяють сфероїзації графіту під час кристалізації. Кулястий графіт порівняно з пластинчастим є слабшим концентратором напружень. Високоміцні чавуни мають добрі ливарні показники, вони перевершують чавуни з пластинчастим графітом за механічними властивостями (σв = 350...1000 МПа, δ = 2...22 %) і успішно конкурують з ковкими чавунами та сталями. У промислово розвинутих країнах частка чавунів з кулястим графітом серед ливарних сплавів становить 20...30 %. Завдяки високій міцності й пластичності високоміцних чавунів з них виготовляють відповідальні деталі: колінчасті та розподільчі вали, поршні та поршневі кільця, шестерні та зірчатки, валки прокатувальних станів, шаботи ковальських молотів, корпуси парових турбін, супорти, різцетримачі і планшайби металорізальних верстатів. Марки чавунів з кулястим графітом позначають літерами ВЧ і числами, перше з яких відповідає межі міцності на розрив σв в 10-1 МПа, а друге — відносному видовженню — δ у %. (ВЧ 35-22, ВЧ 60-3, ВЧ 100-2).
41. Схематично зобразити структуру ферито-перлітного високоміцного чавуну з вказанням структурних складових.
Ферит – 20%
Перліт – 80%
Ковкі чавуни, одержання, структура, властивості.
Ковкий чавун (ГОСТ 1215-79). Ковким називається чавун, в якому графіт має пластівчасту (кляксоподібну) форму. Така форма графіту утворюється з білого чавуну внаслідок його тривалої витримки (відпалювання) при температурі 950...1000 оС. Назва “ковкий” не означає, що цей чавун можна кувати або піддавати будь-якій іншій обробці тиском. Це суто ливарний матеріал, а назва свідчить тільки про його більшу пластичність порівняно із сірим чавуном. Ковкий чавун поділяється на марки: КЧ30-6; КЧ33-8; КЧ35-10; КЧ37-12; КЧ45-6; КЧ50-4; КЧ56-4; КЧ60-3; КЧ63-2 (К – ковкий, Ч – чавун, перші дві цифри показують міцність у кг/мм2, другі – відносне видовження в процентах). Хімічний склад ковкого чавуну знаходиться в межах: 2,4...2,8 % С; 0,8...1,4 % Si; 0,3...1,0 % Mn; 0,08...0,1 % S; до 0,2 % P. Знижені значення вмісту вуглецю та кремнію і підвищений марганцю потрібні для того, щоб у виливках була структура білого чавуну. З цією ж метою товщина стінок виливків не повинна перевищувати 40...50 мм. При більших розмірах в стінках можливе утворення пластинчастого графіту і чавун стає непридатним для відпалювання.
Ковкі чавуни знайшли застосування в сільськогосподарському, автомобільному, текстильному машинобудуванні. З нього виготовляють деталі високої міцності, що працюють у важких умовах зношування, здатні сприймати ударні та змінні за напрямом навантаження (картери редукторів, гаки, скоби, фланці, маточини коліс, елементи карданних валів, ланцюги та ролики конвеєрів тощо). Добрі ливарні властивості вихідного білого чавуну дають можливість виготовляти виливки складної форми.
Схематично зобразити структуру ферито-перлітного ковкого чавуну з вказанням структурних складових.
Ферит
– 25%
Перліт – 75%
Схема відпалу білого чавуну на феритний ковкий чавун.
Ковкий чавун отримують з білого чавуну шляхом графітизуючого відпалювання за режимом, показаним на схемі.
1 - Відпалювання на феритний чавун.
(графік під номером 2 будувати не потрібно)
Рисунок 9.3–Схема відпалювання білого чавуну на ковкий
При відпалюванні чавуну за режимом 1 на першій стадії відпалювання розпадається та кількість цементиту, яка є в ньому при цій температурі. На другій стадії відпалювання розпадається той цементит, який виділився при охолодженні аустеніту (вторинний цементит) і який утворився в результаті розпаду аустеніту при 727°С (перлітне перетворення). Таким чином основа структури чавуну буде чисто феритною.
Схема відплаву білого чавуну на перлітний ковкий чавун.
Ковкий чавун отримують з білого чавуну шляхом графітизуючого відпалювання за режимом, показаним на схемі.
2 - Відпалювання на перлітний чавун.
(графік під номером 1 будувати не потрібно)
Рисунок 9.3–Схема відпалювання білого чавуну на ковкий
При відпалюванні за режимом 2 графітизується тільки той цементит, який є в ньому при температурі першої стадії графітизації. Вуглець, який розчинений в аустеніті, при охолодженні чавуну формує його перлітну основу, як результат перетворення А→П при 727°С.