3. КОВКИЙ ЧУГУН

Ковкий чугун получают длительным нагревом при высоких температурах (отжигом) отливок из белого чугуна. В результате отжига образуется графит хлопьевидной формы (см. рис. 102). Такой графит по сравнению с пластинчатым меньше снижает прочность и пластичность металлической основы структуры чугуна. Металлическая основа ковкого чугуна: феррит (ферритный ковкий чугун, рис. 102, II а) и реже перлит (перлитный чугун, рис. 102, II б). Наибольшей пластичностью обладает ферритный ковкий чугун, который применяют в машиностроении.

Химический состав белого чугуна, отжигаемого на ковкий чугун, выбирают в пределах: .

Р (в зависимости от требуемой структуры металлической основы). Чугун имеет пониженное содержание углерода и кремния. Более низкое содержание углерода способствует повышению пластичности, так как при этом уменьшается количество графита, выделяющегося при отжиге, а пониженное содержание кремния исключает выделение пластинчатого графита в структуре отливок при охлаждении.

Толщина сечения отливки не должна превышать 40—50 мм. При большем размере отливок в сердцевине образуется пластинчатый графит, и чугун становится непригодным для отжига.

Отжиг проводят в две стадии (рис. 103). Первоначально отливки выдерживают при 50-970 °С. В этот период протекает стадия I графитизации, т. е. распад цементита, входящего в состав ледебурита и установление стабильного равновесия аустенит + графит. В результате распада цементита диффузионным путем образуется хлопьевидный графит (углерод отжига).

Затем отливки охлаждают До температур, соответствующих интервалу эвтектоидного превращения. При охлаждении происходят выделение из аустенита вторичного цементита, его распад и в итоге Рост графитных включений.

При достижении эвтектоидного

Рис. 103. Схема отжига ковкого чугуна

интервала температур охлаждение резко замедляют или дают длительную выдержку при температуре несколько ниже этого интервала. В этот период протекает стадия II графитизации: распад аустенита с образованием ферритно-графитной структуры или распад цементита, входящего в состав перлита, с образованием феррита и графита (в процессе выдержки ниже эвтектоидной температуры). После окончания стадии II графитизации структура чугуна состоит из феррита и хлопьевидного графита.

Излом ферритного чугуна бархатисто-черный вследствие большого количества графита. Если не проводить выдержку ниже эвтектоидной температуры (или если в этом интервале температур скорость охлаждения повышенная), то образуется перлитный ковкий чугун (П + Г), имеющий светлый (сталистый) излом.

Для ускорения отжига применяют различные меры: чугун модифицируют алюминием (реже бором, висмутом и другими элементами), повышают температуру нагрева чугуна перед разливкой, применяют перед отжигом старение, чаще в процессе нагрева до температуры отжига при повышают температуру стадии I графитизации (но не выше или же выполняют отжиг в защитной атмосфере. В этом случае длительность отжига составляет

Ковкий чугун маркируют буквами и цифрами (ГОСТ 1215-79). Первые две цифры указывают временное сопротивление вторые — относительное удлинение Из отливок ковкого чугуна изготовляют детали, работающие при ударных и вибрационных нагрузках. Так, ферритные ковкие чугуны и используют для изготовления деталей, эксплуатируемых при высоких динамических и статических нагрузках (картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы и т. д.), а и — для менее ответственных деталей (головки, хомутики, гайки, глушители, фланцы, муфты и т. д.). Твердость ферритного чугуна Перлитные ковкие чугуны и обладают высокой прочностью, умеренной пластичностью и хорошими антифрикционными свойствами. Твердость перлитного чугуна Из перлитного ковкого чугуна изготовляют вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, втулки, муфты, тормозные колодки и т. д. Ковкий чугун применяют главным образом для изготовления тонкостенных деталей в отличие от высокопрочного магниевого чугуна, который используют для деталей большого сечения. Некоторое применение нашли антифрикционные ферритно-перлитные чугуны

Для повышения твердости, износостойкости и прочности ковкого чугуна иногда применяют нормализацию при или закалку от и отпуск при Закалка с последующим высоким отпуском позволяет получить структуру зернистого перлита.