Высокопрочные чугуны.

Величину и форму графитных включений в чугунах можно изменить модифицированием, т.е. введением в жидкий сплав небольших количеств веществ, называемых модификаторами (ферросилиций, силикокальций, магний и др.).

Так при модифицировании магнием получается высокопрочный чугун с шаровидным графитом. Магний является поверхностно-активным модификатором, обволакивает зародыши графита, способствуя образованию шаровидных включений. Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность, значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит. Такой чугун имеет более высокие механические свойства, большую прочность и пластичность по сравнению с серыми чугунами. Он не уступает по свойствам углеродистой стали, обладая при этом положительными свойствами: чугуна: хорошими литейными свойствами, хорошей обрабатываемостью резанием, способностью гасить вибрации, хорошей износостойкостью.

Металлическая основа высокопрочных чугунов может быть ферритной (рис.6.), перлитной и феррито - перлитной. Отливки из высокопрочного чугуна широко используются в машиностроении.

Марки, свойства и назначения высокопрочных чугунов приведены в таблице 2.

МАРКИ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (ГОСТ 7293-85) И НАЗНАЧЕНИЕ

Высокопрочных чугунов,

Таблица 2.

Марка	ав, МПа не менее	8,%	НВ	Назначение
ВЧ35	350	22	140-170	Коленчатые валы автомобильных и тракторных двигателей, картеры, крышки цилиндров, тормозные диски, корпус паровой турбины.
ВЧ40	400	15	140-202
ВЧ45	450	10	140-225
ВЧ50	500	7	150-245
ВЧ60	600	3	192-277
ВЧ70	700	2	228-302
ВЧ80	800	2	248-351
ВЧ100	100	2	270-360

Примечание: Высокопрочные чугуны маркируются буквами В - высокопрочные, Ч -чугун, число указывает предел прочности при растяжении (о_в, кгс/мм² ).

Ковкие чугуны,

Ковкий чугун получают длительным нагревом при высоких температурах (отжигом) отливок из белого чугуна. В результате отжига цементит распадается и образуется графит хлопьевидной формы (рис.7). Металлическая основа ковкого чугуна может быть ферритной, феррито-перлитной или перлитной. Это зависит от режимов отжига. На рис.8 приведены две схемы отжига белого чугуна на ковкий.

Если отжиг проводится по первой схеме, то при выдержке 950° С происходит распад цементита, входящего в состав ледебурита (Л [А + Fe₃C] —> [А + Г]), при охлаждении распадается вторичный цементит, выделяющийся из аустенита. При выдержке 727 - 740° С распадается цементит перлита (П [Ф + Fe₃С] —> [Ф + Г]). В результате образуется ферритный ковкий чугун, имеющий структуру феррит + хлопьевидный графит.

Рис.5. Микроструктура серого чугуна с фосфидной эвтектикой, х 300.

Рис.6. Микроструктура высокопрочного ферритного чугуна (феррит и шаровидный графит), х 210

Если отжиг проводится без второй изотермической выдержки, то в этом случае распадается только цементит, входящий в состав ледебурита, и вторичный цементит, в результате получается перлитный ковкий чугун со структурой перлит + хлопьевидный графит. Хлопьевидный графит меньше снижает прочность и пластичность металлической основы, чем пластинчатый. Перлитный ковкий чугун имеет большую прочность и твёрдость, а ферритный, наоборот, более пластичен. Ковкие чугуны нашли широкое применение в машиностроении. Из них изготавливают детали, сочетающие прочность с некоторым запасом пластичности, работающие в условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки.

Рис.7. Микроструктура ковкого чугуна (перлит и хлопьевидный графит), х 210.

Марки, свойства и применения ковких чугунов приведены в таблице 3.

ВРема и f **

Рис.8. Схема процессов отжига белого чугуна:

1- отжиг на ферритный ковкий чугун,

2- отжиг на перлитный ковкий чугун.

_9.

МАРКИ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (ГОСТ 1215-79) И НАЗНАЧЕНИЯ

КОВКИХ ЧУГУНОВ.

Таблица 3.

Марка	ов, МПа не менее	5, % не менее	НВ	Назначение
КЧ 30-6	294	6	100-163	Отливки, работающие при небольших нагрузках: клапаны, муфты, тройники, хомутики.
КЧ 33-8	323	8	100-163
КЧ 35-10	333	10	100-163	Отливки, работающие при средних нагрузках: башмаки, подшипники скольжения.
КЧ 37-12	362	12	110-163
КЧ 45-7	441	7	150-207	Отливки, работающие при высоких нагрузках: картеры редукторов, пальцы, ступицы, скобы.
КЧ 50-5	490	5	170-230
КЧ 55-4	539	4	192-241
КЧ 60-3	588	3	200-269
КЧ 65-3	637	3	212-269	Отливки, работающие при особо высоких нагрузках и в условиях износа: муфты, звёздочки, буксы, Тормозные колодки, коленчатые валы, втулки и др.
КЧ 70-2	686	2	241-258
КЧ 80-1,5	787	1,5	270-350

Примечание: Ковкие чугуны маркируются буквами К - ковкий, Ч - чугун, первое число указывает предел прочности при растяжении (о_в, кгс/ мм²), второе число -относительное удлинение (5, %).