Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Они содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве. В зависимости от состояния углерода в чугуне, различают:
Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида, и чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, что определяет прочностные свойства сплава, чугуны подразделяют на:
1) серые — пластинчатая или червеобразная форма графита .
2) высокопрочные — шаровидный графит .
3) ковкие — хлопьевидный графит. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами,
соответствующими минимальному значению временного сопротивления δв при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами СЧ (ГОСТ 1412-85), высокопрочный — ВЧ (ГОСТ 7293-85), ковкий — КЧ (ГОСТ 1215-85).
СЧ10 — серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа .
ВЧ70 — высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа .
КЧ35 — ковкий чугун с δв растяжением примерно 350 МПа.
Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ — антифрикционный чугун:
С — серый, В — высокопрочный, К — ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.
Чугуны, содержащие основную массу углерода в виде графита, называются графитными или графитосодержащими. В зависимости от технологии получения графитных чугунов форма графитных включений различна. В свою очередь, от формы графитных включений зависит уровень механических свойств чугунов. По форме графита чугуны делятся на 3 группы: серые, высокопрочные и ковкие.
Серый чугун широко применяют в машиностроении, так как он дешев, хорошо обрабатывается, обладает высокими литейными и механическими свойствами. Однако он имеет низкую вязкость, и поэтому отлитые из чугуна детали не должны подвергаться ударному воздействию.
Белый чугун по причине низкой ударной вязкости находит ограниченное применение при производстве отливок.
Ковкий чугун применяют главным образом для изготовления тонкостенных деталей в отличие от высокопрочного чугуна, который используют для деталей большого сечения. Отливки из ковкого чугуна широко используются во многих отраслях промышленности для широкого спектра номенклатуры деталей ответственного назначения: автомобилестроение, тракторное и сельскохозяйственной машиностроение, вагоностроение, судостроение, электропромышленность, станкостроение, санитарно-техническое и строительное оборудование, тяжелое машиностроение и пр. При этом масса отливок может быть от нескольких граммов до 250 кг, минимальная толщина стенок отливки 3 мм.
Таблица 1 — Механические свойства ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79
Чугуны с шаровидным графитом (высокопрочные чугуны) имеют более высокие механические свойства, не уступающие литой углеродистой стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость. Высокопрочный чугун с графитом шаровидной формы подразделяется в зависимости от механических свойств на следующие марки, приведенные в табл. 2.
Таблица 2 — Марки высокопрочного чугуна для отливок с шаровидным графитом
| Марка чугуна | Значение временного сопротивления при растяжении σв, МПа | Относительное удлинение, % | Твердость, НВ | Структура металлической основы |
| ВЧ 35 | 350 | 22 | 140-170 | Феррит |
| ВЧ 40 | 400 | 15 | 140-202 | Феррит |
| ВЧ 45 | 450 | 10 | 140-225 | Феррит+перлит |
| ВЧ 50 | 500 | 7 | 153-245 | Перлит |
| ВЧ 60 | 600 | 3 | 192-277 | Перлит |
Рис.5 — Зависимость механических свойств чугуна от формы и размеров графитовых включений (СЧ 12 – с грубопластинчатым графитом, СЧ 32 – с мелким завихрённым графитом)
ВОПРОС 5
Начертите диаграмму состояния сплава «Железо — Цементит». Покажите на ней структуры, характерные линии и точки (так же А1, А3, Аm). Справа от диаграммы постройте схематическую кривую медленного охлаждения от 1600 до 6000С сплава с заданным содержанием углерода.
