Белый чугун

В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида железа. Такой чугун в изломе имеет белый цвет и характерный металлический блеск. Структура состоит из перлита, ледебурита и избыточного цементита, поэтому чугун отличается высокой твердостью, хрупкостью, низкой прочностью и трудоемкостью механической обработки. Из белого чугуна делают отливки деталей с по-следующим отжигом на ковкий чугун. Белые чугуны применяют для производства стали, поэтому их называют передельными чугунами.

Ограниченное применение имеют отбеленные чугуны — отливки из серого чугуна со слоем белого чугуна в виде твердой корки на поверхности. Из них изготовляют прокатные валки, тормозные колодки и другие детали, работающие в условиях износа.

2. Серый чугун.

В серых чугунах углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита. Из-за этого излом имеет серый цвет.

В зависимости от распада цементита различают ферритный, феррито-перлитный и перлитный серые чугуны. Серый чугун обладает высокими литейными свойствами, хорошо обрабатывается, менее хрупок, чем белый чугун, ему присущи хорошие антифрикционные свойства, что объясняется пористым строением и наличием графита. Иногда в структуре чугуна наряду с графитом содержится ледебурит. Такой серо-белый чугун называют половинчатым. Основные его свойства: высокая твердость, хрупкость и низкая прочность. Серый чугун широко применяют в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении для производства отливок, поэтому его называют литейным. Из него изготавливают станины металлорежущих станков, блоки и гильзы автомобильных и тракторных двигателей, поршневые кольца, корпуса и др. Маркируется серый чугун по ГОСТ 1412—79 буквами СЧ и цифрами, которые обозначают предел прочности при растяжении. Например, марка СЧ18 (всего по ГОСТу 11 марок) показывает, что чугун этой марки имеет Gв=176 МПа.

Выбор марки чугунов для конкретных условий работы обусловливается совокупностью технологических и механических свойств. Ферритные серые чугуны СЧ10, СЧ15, СЧ18 предназначены для слабо- и средненагруженных деталей: крышки, фланцы, маховики, диски сцепления и др. Феррито-перлитные СЧ20, СЧ21, СЧ25 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоков цилиндров, картеров двигателя, поршней цилиндров, барабанов сцепления и др. Перлитные серые модифицированные чугуны СЧЗ0, СЧ35, СЧ40, СЧ45 обладают наиболее высокими механическими свойствами и их используют для изготовления гильз цилиндров, распределительных валов и др.

3. Высокопрочный чугун.

В высокопрочном чугуне графитовые включения имеют шаровидную форму. Это достигается модифицированием чугуна магнием до 0,5 % от массы чугуна. Шаровидная форма графита определяет наибольшую сложность металлической основы и не создает резкой концентрации напряжений, поэтому чугун имеет высокую прочность при растяжении и изгибе. Из высокопрочного чугуна изготавливают ответственные детали машин (коленчатые валы, зубчатые колеса, поршни и др.). Высокопрочный чугун, так же как и серый, подразделяют на ряд марок в зависимости от механических свойств, причем основными показателями служат предел прочности при растяжении и относительное удлинение. Механические свойства зависят от структуры металлической основы, которая может быть перлитная, феррито-перлитная и ферритная. Лучшей структурой является структура, состоящая из перлита и шаровидного графита, окруженного небольшими островками феррита. Маркируется высокопрочный чугун по ГОСТ 7293—79 (всего по ГОСТу 10 марок) буквами ВЧ и цифрами, из которых первые две обозначают предел прочности при растяжении, а последние - относительное удлинение в процентах. Например, марка ВЧ42-12 показывает, что чугун данной марки имеет Gв =412МПа и б= 12 %.

4. Ковкий чугун.

Ковким называют чугун с хлопьевидным графитом, кото-рый получают из белого чугуна в результате специального графитизирующего отжига (томления). Для получения ковкого чугуна необходимо белый чугун нагреть до 950...1000°С и затем после длительной выдержки охладить с малой скоростью до нормальной температуры. Изолированная хлопьевидная форма графита придает чугуну большую прочность и повышенную пластичность (хотя он и не поддается ковке). В зависимости от степени графитизации ковкий чугун может быть ферритным, перлитным, феррито-перлитным. Разная степень графитизации достигается изменением условий отжига. Различие структур чугунов обусловливает и различие их свойств. Так, ферритный ковкий чугун по сравнению с перлитным чугуном обладает меньшей твердостью, но большей пластичностью. Ковкий чугун широко используют в сельскохозяйственном машиностроении для изготовления деталей, которые в процессе работы испытывают ударные нагрузки (зубчатые колеса, звенья цепей и др.).

Маркируется ковкий чугун по ГОСТ 1215—79 (всего по ГОСТу 11 марок) буквами КЧ и цифрами, из которых первые две обозначают предел прочности при растяжении, а последние — относительное удлинение в про-центах. Например, марка КЧ35-10 (ферритный) означает, что чугун имеет Gв = 333 МПа и б=10 %; а марка КЧ60-3 (феррито-перлитный) — Gв = 588 МПа и б = 3%.