Влияние скорости охлаждения на структуру чугунов

Структурные диаграммы чугуна. Зависимости структуры от содержания углерода и кремния, и толщины отливки (стенки). 1 - белые, 2 - половинчатые, 3 - серые перлитные, 4 - серые перлито - ферритные, 5 - ферритные серые чугуны.

Белый чугун

Такое название он получил по виду излома, который имеет белый, блестящий вид. Углерод в белом чугуне находится в связанном состоянии, в виде цементита. Фазовые превращения в нем происходят согласно диаграмме состояния железо-углерод.

В зависимости от содержания углерода белые чугуны могут быть

* доэвтектическими ( перлит +цементит + ледебурит),

* эвтектическими (ледебурит)

* заэвтектическими ( цементит и ледебурит)

Микроструктуры белых чугунов

Эти чугуны имеют очень большую твердость (НВ 450-550) из-за присутствия в них большого количества цементита. Как следствие этого, они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются.

Применение белого чугуна:

Отливки из белого чугуна служат для получения деталей из ковкого чугуна.

Из белых чугунов изготавливают отливки простой формы, обладающие высокой износостойкостью – валки листовых прокатных станов, шаровые мельничные колеса, тормозные колодки, буровые шарошки и другие детали, работающие в условиях износа.

Серый чугун

Такое название чугун получил по виду излома, который имеет серый цвет.

В структуре серого чугуна весь углерод или его часть находится в виде графита.

Графит - это аллотропическая модификация чистого углерода ( другой модификацией является алмаз - это редкая форма в сплавах не встречается.

Кристаллическая решетка графита - гексагональная, слоистая, что делает графит малопрочным и мягким (не превышает 3НВ).

Процесс образования в чугунах графита называется графитизацией.

Серые чугуны обладают хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу, обладает высокой демпфирующей способностью - т.е. способностью гасить вибрации - 2-4 раза выше, чем у сталей.

Все эти свойства обусловили применение серого чугуна для изготовления:

* станин различного оборудования

* коленчатых и распределительных валов тракторных и автомобильных двигателей

* в станкостроении- базовые корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, направляющие

* в автомобилестроении-блоки цилиндров, гильзы. поршневые кольца, распределительные валы, головки цилиндров, диски сцепления

ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок

Для изготовления отливок предусмотрены следующие марки:

СЧ10 СЧ15 СЧ20 СЧ25 СЧ30 СЧ35

По требованию потребителей допускаются марки –

СЧ18 СЧ21 СЧ24

Цифра -величина минимального временного сопротивления при растяжении в МПА 10-1

Обозначение: СЧ10 ГОСТ 1412-85

Серый чугун

Марка	Применение
Сч10	неответственное литье, печное литье, канализационные трубы, строительные колонны, фундаментные плиты, крышки, кожуха, корпуса
Сч15 Сч18 Сч20	машиностроительные отливки, станины, корпуса, шкивы
Сч25 Сч30 Сч35	ответственные отливки

Наименее прочные чугуны на ферритной основе.

Серый чугун- это "сталь, испорченная графитом", графит имеет ничтожную прочность, играет роль надрезов, трещин, разопрочняющих чугун.

Серому литейному чугуну (на любой основе) свойственны почти полное отсутствие относительного удлинения и очень низкая ударная вязкость.

Помимо отрицательных сторон пластинчатого графита необходимо знать и положительную его роль:

* графит улучшает обрабатываемость резанием, т.е. образуется ломкая стружка

* улучшает антифрикционные свойства, играя роль смазки

* благодаря графиту быстро гасятся вибрации (микро пустоты заполненные графитом)

* делает чугун нечувствительным к концентрациям напряжений.

Серый чугун повышенной прочности имеет перлитную основу и более мелкие, завихренные пластины графита. Прочность их обеспечивается модифицированиеим.

Модификаторами служат ферросилиций, силикокальций, их добавляют в количестве 0,1-0,3 % от массы чугуна прямо в ковш при заливке.

Высокопрочные чугуны

Высокопрочным называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Его получают присадкой в жидкий чугун небольших добавок щелочных или щелочноземельных металлов, чаще всего это магний в количестве 0,03-0,07%. По содержанию остальных элементов высокопрочный чугун не отличается от серого.

Шаровидный графит является менее сильным концентратором напряжений, чем пластинчатый графит и поэтому значительно меньше ослабляет металлическую основу. Высокопрочный чугун обладает более высокими механическими свойствами. Он имеет хорошие литейные свойства, хорошо обрабатывается резанием, гасит вибрации, имеет высокую износостойкость, удовлетворительно сваривается.

По ГОСТ 7293-85производится 8 марок высокопрочных чугунов.