2. Структура чугуна. Формы графита

Белый чугун. Такое название он получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Фазовый состав белого чугуна (при нормальной температуре) цементит и феррит. Следовательно, в белом чугуне весь углерод находится в форме цементита, степень графитизации равна нулю. Белый чугун обладает высокой твердостью и (Хрупкостью, практически не поддается обработке режущим инструментом.

Структура белых чугунов, а также и условия их образования были рассмотрены ранее (гл. VI, п. 4).

Серый чугун. Такое название чугун получил по виду излома, который имеет серый цвет. В структуре серого чугуна имеется графит, количество, формы и размеры которого изменяются в широких пределах. Таким образом, в сером чугуне имеется графит, а в белом его нет.

В микроструктуре чугуна следует различать металлическую основу и графитные включения.

По строению металлической основы чугун разделяют на:

перлитный чугун (рис. 164, а). Структура его состоит из перлита с включениями графита (на рис. 164, а графит в виде прожилок; типично для серого чугуна). Как известно, перлит содержит , следовательно, это количество углерода в сером перлитном чугуне находится в связанном состоянии (т. е. в виде ), остальное коли чество находится в свободном виде, т. е. в форме графита;

феррито-перлитный чугун (рис. 164, б). Структура этого чугуна состоит из феррита перлит и включения веретенообразного графита. В этом чугуне количество связанного углерода меньше

ферритный чугун (рис. 164, в). В этом чугуне металлической основой является феррит, и весь углерод, имеющийся в сплаве, присутствует в форме графита (на фотографии в виде хлопьев углерода отжига).

Из рассмотрения структур указанных трех видов чугуна можно заключить, что их металлическая основа похожа на структуру эвтектоидной стали, доэвтектоидной стали и железа.

Рис. 164. Микроструктура серого чугуна: а — перлитного, Х200; б — феррито-перлитного, ; в — ферритного,

Следовательно, по структуре серые чугуны отличаются от стали только тем, что в чугунах имеются графитные включения, предопределяющие специфические свойства чугунов.

Графит в чугунах может быть в четырех основных формах:

пластинчатый графит. В обычном сером чугуне графит образуется в виде лепестков; такой графит называется пластинчатым. На рис. 165, а показана структура обычного ферритного чугуна с прожилками графита; пространственный вид таких графитных включений показан на рис. 166, а (видно пересечение пластинчатых включений плоскостью шлифа);

вермикулярный графит — в виде червеобразных прожилок (рис. 165, г);

шаровидный графит. В современных так называемых высокопрочных чугунах, выплавленных с присадкой небольшого количества магния (или церия), графит приобретает форму шара.

На рис. показана микроструктура серого чугуна с шаровидным графитом, а на рис. фотография графитного включения;

хлопьевидный графит. Если при отливке получить белый чугун, а затем, используя неустойчивость цементита, с помощью отжига разложить его, то образующийся графит приобретает компактную, почти равноосную, но не округлую форму.

Рис. 165. (см. скан) Формы графита в чугуне: а — пластинчатой (обычный серый чугун), X 100: б - шаровидной (высокопрочный чугун), X 200: в — хлопьевидной (ковкий чугун), — вермикулярной,

Такой графит называется хлопьевидным или углеродом отжига. Микроструктура чугуна с хлопьевидным графитом показана на рис. 165, в. В практике чугун с хлопьевидным графитом называют ковким чугуном.

Таким образом, чугун с пластинчатым графитом называют обычным серым чугуном. с червеобразным графитом — серым

(кликните для просмотра скана)

вермикулярным; чугун с шаровидным графитом — высокопрочным чугуном и чугун с хлопьевидным графитом — ковким чугуном.

На схемах структур (рис. 167) обобщается описанная выше классификация чугуна по строению металлической основы и форме графита.