Высокопрочный чугун

(с шаровидным графитом)

Высокопрочный чугун получают из очищенного от вредных примесей (S, P), нагретого до t ~ 1450⁰С расплава чугуна путем двойного модифицирования перед разливкой в формы. Для округления графита чугун необходимо модифицировать магнием (0, 04%) или церием (0,15%), или иттрием (0,20%), или другим редкоземельным элементом. Но эти модификаторы способствуют отбелу, для устранения которого и создания дополнительных центров кристаллизации графита добавляют ферросилиций (вторичное модифицирование).

Шаровидная форма графита самая благоприятная, т.к. мало ослабляет, разъединяет металлическую основу, поэтому по механическим свойствам высокопрочный чугун приближается к стали, практически сохраняя все преимущества чугуна. Пример маркировки высокопрочного чугуна: ВЧ60 – цифра 60 – предел прочности при растяжении , кгс/мм². Для улучшения механических свойств отливки детали из высокопрочного чугуна: ВЧ35, ВЧ40 (с феррито-перлитной основой); ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100 – с перлитной основой.

Из высокопрочного чугуна изготавливаются как мелкие, так и крупные отливки (в мелких отливках лучше форма графита), с успехом заменяющие стальное литье и прокат, при этом, благодаря хорошим литейным свойствам и некоторым другим факторам, достигается снижение веса и удешевление деталей. Из высокопрочного чугуна изготавливают коленчатые валы, верхние компрессионные кольца ДВС, валки прокатных станов, трубы, изложницы, детали станков т.д.

Ковкий чугун

Получают ковкий чугун путем отжига отливок из белого чугуна. Чтобы получить чисто белый чугун, должно быть пониженное содержание углерода и кремния, а также небольшая толщина стенки отливки ( обычно до 25 мм), чтобы предотвратить графитизацию. На рис. 6.17 показана схема отжига белого чугуна, при этом можно отжечь на перлитную, ферритную или феррито-перлитную основу.

Рис. 6.17 Схема режимов отжига получения ковкого чугуна:

а) отжиг на ферритный чугун;

б) отжиг на феррито-перлитный чугун;

в) отжиг на перлитный чугун

Для получения ферритного ковкого чугуна отжиг должен иметь две ступени:

1 ступень – при t =950⁰,…970⁰С с выдержкой 15…20 часов, при этом распадается цементит первичный Fe₃C→Fe (с) + С_гр., т.е. цементит → аустенит + графит (отжига). Исчезает ледебурит, структура чугуна аустенитно-графитная.

2 ступень - выдержка при температурах перехода аустенита в перлит –

t =760-720⁰С, при этом цементит перлита распадается на феррит и графит. В результате структура чугуна- феррито-графитная.

Если надо получить перлитный ковкий чугун, то делать второй ступени не надо; если феррито-перлитный, то надо замедлить скорость охлаждения или сделать вторую ступень значительно короче.

Отжиг является длительной и дорогостоящей операцией, поэтому разработаны способы его сокращения в 2 раза. Марки ковкого чугуна: КЧ30-6; КЧ33-8; КЧ35-10; КЧ37-12 – ферритного или феррито-перлитного класса;

КЧ45-7; КЧ50-5; КЧ55-4; КЧ60-3; КЧ65-3; КЧ70-2; КЧ80-1,5 – перлитного класса.

В марке первое число - , кгс/мм², а второе - (относительное удлинение, %). Недостатком ковкого чугуна по сравнению с высокопрочным является ограничение толщины стенок отливки и необходимость отжига.

Мелкие отливки из ковкого чугуна используют в авто- тракторостроении, сельскохозяйственном машиностроении (картеры редукторов, корпусы подшипников, звездочки приводных цепей, храповики и т.д.).

Помимо серых, ковких и высокопрочных чугунов известное применение имеют отбеленные чугуны.

Отбеленныминазываются чугунные отливки. Поверхностная зона которых состоит из белого чугуна, а во внутренних зонах имеет место серый или высокопрочный чугун. Отбеленные чугуны имеют очень высокую износостойкость, но не поддаются обработке резанием. Они используются для изготовления прокатных валков, вагонных колес с отбеленным ободом, шаров для мельниц и т.д.