Серые чугуны.

Серыми называются чугуны, в которых весь углерод или большая его часть присутствует в свободном состоянии, в виде графита пластинчатой формы. Он придает излому серый цвет. На процесс графитизации, т.е. выделение графита при кристаллизации чугуна, влияют два фактора:

1. Очень малая скорость охлаждения;

2. Содержание некоторых элементов, например, кремния.

Рис.1. Микроструктура белого доэвтектического белого чугуна (ледебурит, перлит, вторичный цементит), х 100.

Влияние скорости охлаждения, а также содержания углерода и кремния на степень графитизации чутунов иллюстрируется структурными диаграммами (рис.3).

Степень графитизации влияет на структуру металлической основы серого чугуна. В зависимости от количества связанного углерода различают чугуны с ферритной, феррито-перлитной и перлитной основой.

Следовательно, серыи чугун может иметь структуру:

1. Феррит + пластинчатый графит, углерода в связанном состоянии нет, он весь выделился в виде графита (рис, 4а).

2. Феррит + перлит + пластинчатый графит - структура основы аналогична структуре доэвтектоидной стали; в таком чугуне количество связанного углерода < 0,8 % (рис.4б).

3. перлит + графит пластинчатый, структура основы аналогична структуре эвтектоидной стали, количество связанного углерода 0,8 % (рис.4в).

Таким образом серые чугуны состоят из металлической основы и включений графита, вкрапленных в эту основу.

Свойства чугуна зависят от строения металлической основы и от размеров, количества, формы и характера распределения графита. Графит играет роль надрезов, ослабляя металлическую основу. Поэтому, чем меньше графитных включений, чем они мельче и чем более изолированы друг от друга, тем выше прочность чугуна при одной и той же металлической основе. И, наоборот, чугун с большим количеством прямолинейных крупных графитных выделений имеет низкие механические свойства - предел прочности и особенно пластичность. Относительное удлинение при растяжении серого чугуна, независимо от свойств металлической основы, практически равно нулю. При одинаковом характере графитных включений твёрдость и прочность чугуна повышаются с увеличением в его основе количества перлита.

В серых чугунах встречается также структурная составляющая - фосфидная эвтектика (рис. 5) - смесь (Fe₃P + феррит), наличие её обусловлено присутствием в чугуне фосфора, чаще всего около 0,2 %.

Имея невысокую температуру плавления (около 950° С), фосфидная эвтектика улучшает жидкотекучесть чугуна; будучи твёрдой составляющей, она повышает твёрдость и износостойкость чугуна, и в тоже время ухудшает обрабатываемость резанием.

Серый чугун является одним из важнейших литейных машиностроительных материалов. Марки, свойства и назначения серых чугунов приведены в таблице 1.

МАРКИ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (ТОСТ 1412 - 85) И НАЗНАЧЕНИЕ

СЕРЫХ ЧУГУНОВ.

Таблица 1.

Марка	с„, МПа не менее	НВ	Назначение
СЧ10	98	143-229	Слабо и средненагруженные отливки: корпуса редукторов, подшипников, насосов, крышки, блоки цилиндров, ступицы, суппорты, тормозные барабаны и др.
СЧ15	147	163-229
СЧ20	196	170-241	Отливки работающие при высоких статических нагрузках и в условиях износа: маховики, втулки, гильзы и поршни цилиндров, станины станков, корпуса гидронасосов и др.
СЧ25	245	180-250
СЧЗО	294	181-255	Особо ответственные отливки, работающие на износ и при высоких статических и динамических нагрузках: поршни, тормозные барабаны, гидроцилиндры, поршневые кольца и др.
СЧ35	343	197-269

Примечание: Серые чугуны маркируются буквами С - серый, Ч-чугун, число указывает предел прочности при растяжении (о_в, кгс/мм² ).

Рис.2. Микроструктура белого заэвтектического чугуна ( ледебурит, первичный цементит), хЮО.

Рис.3. Структурные диаграммы чугунов:1- белый чугун,П - половинчатый чугун,Ш, а -серый чугун с перлитной основой, 111,6 - серый чугун с феррито-перлитной основой,

III, в - серый чугун с ферритной основой.

а).

б).

в).

Рис.4. Микроструктуры серых чутунов, х 210:

а) ферритного (феррит и графит);

б) феррито-перлитного ( феррит,

перлит, графит);

в) перлитного ( перлит, графит).