6. Ковкий чугун

Ковким называется чугун с хлопьевидным графитом, который получается из белого чугуна в результате специального графитизирующего отжига (томления).

При производстве ковкого чугуна весьма существенно получить при отливке чисто белый чугун, так как частичная графитизация при литье и, следовательно, образование пластинчатого графита вызовут при последующей графитизации отложение графита на этих пластинках. Такой чугун будет иметь пониженные свойства, близкие к свойствам простого серого чугуна.

Несмотря на стремление получить в отливке белый чугун, не следует чрезмерно увеличивать содержание элементов, препятствующих графитизации (например, марганца), так как в этом случае будет трудно провести графитизирующий отжиг. Поэтому состав ковкого чугуна ограничивается сравнительно узкими пределами.

Обычный состав ковкого чугуна: .

Из-за низкого содержания углерода получается малое количество графитных образований и улучшается качество чугуна. Однако чугун с таким низким содержанием углерода нельзя приготовить

в вагранке, и для расплавления ковкого чугуна пользуются специальными печами, что, естественно, повышает стоимость изделия.

Однако основная часть затрат на получение изделия из ковкого чугуна приходится на отжиг, который является продолжительной и дорогой операцией.

Рассмотрим структурные изменения, совершающиеся при отжиге белого чугуна при получении из него ковкого.

Процесс распада цементита при отжиге ковкого чугуна иллюстрирует ранее рассмотренная схема графитизации (см. рис. 163).

При нагреве белого чугуна выше линии образуются аустенит и цементит; цементит при этих температурах распадается с образованием хлопьев графита (I стадия графитизации). Если затем охладить чугун ниже и дать длительную выдержку (что равноценно очень медленному охлаждению), то распадается цементит перлита (II стадия графитизации). При такой обработке весь углерод выделится свободном состоянии и структура чугуна будет состоять из феррита и включения хлопьевидного углерода отжига. Такой чугун называется ферритным ковким чугуном.

Если сломать изделие из ферритного ковкого чугуна, то вследствие большого числа графитных включений в ферритной основе получается матовый темный излом. Из-за такого вида излома ферритный ковкий чугун называется черносердечным.

Если охлаждение (особенно в районе температур немного ниже линии диаграммы железо — углерод) было недостаточно медленным или выдержка на II стадии графитизации была недостаточна, то графитизация перлитного цементита может протекать не до конца; в этом случае чугун приобретает структуру перлит феррит углерод отжига. Такой чугун называется феррито-перлитным ковким чугуном.

Если охлаждение ниже критического интервала температур было ускоренным (например, отливки охлаждения на воздухе), то процесс графитизации не охватит цементит перлита, в этом случае чугун приобретает структуру перлит углерод отжига. Такой чугун называется перлитным ковким чугуном.

Имеется также способ мало применяемый) получения ковкого чугуна с помощью отжига в обезуглероживающей среде (в руде, окалине, отжиг в специальных атмосферах). При таком отжиге значительная часть углерода выгорает, а в поверхностном слое глубиной до мм получается полное обезуглероживание. Обычно при таком отжиге выдержку ниже критической температуры не дают, и в металлической основе сердцевины получается много перлита.

Вследствие обезуглероживания излом получается светлым и чугун называется светлосердечным. Из-за большого количества перлита в сердцевине этот чугун также часто называют перлитным ковким чугуном. Следует отметить, что наибольшее применение имеет ферритный ковкий чугун.

На рис. 169 приведен примерный график отжига для получения ковкого ферритного чугуна в больших печах.

Советскими исследователями (С. А. Салтыковым, Г. И. Троицким, А. Д. Ассоновым и другими) разработан и применен метод ускоренного отжига ковкого чугуна, заключающийся в том, что отливки из белого чугуна перед графитизирующим отжигом предварительно подвергают закалке. Мелкозернистая структура отливки и внутренние напряжения создают многочисленные центры кристаллизации графита. Это существенно ускоряет I и II стадии графитизации. Процесс графитизации сокращается до 10-15 ч.

Как и другие виды чугуна, ковкий чугун разделяют на марки, различающиеся механическими свойствами.

Рис. 169. График режима отжига белого яугуиа для получения ковкого чугун

В табл. 26 приведены данные о свойствах ковкого чугуна. Ковкий чугун маркируется следующим образом: означает ковкий чугун. Затем ставят число, показывающее и число, показывающее

Таблица 26. (см. скан) Механические свойства ковкого чугуна

Из таблицы видно, что ферритный чугун обладает более высокой пластичностью, чем перлитный, но более высокая твердость перлитного чугуна обеспечивает лучшую износостойкость.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

(см. скан)