О. М. Царенко. Матеріалознавство й технологія конструкційних матеріалів

3.4. Чавуни. Основи їхньої класифікації   

Рис. 3. 18.

Температура плавлення чавунів на 300-400оС менша, ніж у сталей, тому чавун широко використовується як ливарний матеріал, а маючи м'яку складову графіт, ще й добре обробляються різанням. Чавуни мають підвищений вміст кремнію (0,8-4,5%), який сприяє графітизації, фосфору - до 1,8%, котрий поліпшує рідинотекучість, та сірки - до 0,8%, яка є шкідливою домішкою, що погіршує ливарні й механічні властивості. Суттєво впливають на механічні властивості чавунів величина й характер розподілу графіту. Чим менше графітних вкраплень та чим вони менші й більш ізольовані один від одного, тим більше підвищується міцність чавуну. Вкраплення пластинчастого графіту зменшують міцність на розтяг і згин, погіршують пластичність чавуну. Разом з тим присутність графітних вкраплень підвищує зносостійкість й антифрикційні властивості чавуну, поліпшує оброблюваність різанням. Структура й властивості чавунів залежать в основному від умов одержання виливок: температури рідкого металу, домішок, а особливо від умов охолодження при литті. Навіть за однакового хімічного вмісту чавуни можуть сильно відрізнятись структурою та властивостями. Тому при класифікації чавунів хімічний вміст до уваги не береться.

а) ковкий,
включення графіту в феритній основі,
150х;
б) білий доевтектоїдний,
цементит+перліт,
500х;
в) білий заевтектоїдний,
ледебурит+ залишковий аустеніт,
150х;
г) сірий,
кульовидний графіт+ферит,
150х;
д) сірий,
пластинчатий графіт+ферит,
150х;
е) білий заевтектоїдний,
цементит+ледебурит,
150х.
Рис. 3. 19. Типові мікроструктури чавунів [ ].

За формою й розмірами виділень графіту та будовою металічної основи розрізняють такі марки чавунів:

    Сірі чавуни, в структурі яких присутній графіт пластинчастої форми, поділяють на: феритний чавун марок СЧ 12-28, СЧ 15-32, котрий використовується для маловідповідальних деталей; феритно-перлітний чавун марок СЧ 18-36, СЧ 21-40, що йде на виготовлення станин верстаків і механізмів, поршнів, циліндрів; перлітний чавун марок СЧ 24-44, СЧ32-52, з якого виготовляють деталі, що працюють в умовах інтенсивного зносу (гальмівні барабани, шестерні, інше). При класифікації цих чавунів перші дві цифри вказують на межу міцності на розтяг у Н/м2, а дві інших - межу міцності на згин, теж у Н/м2.

    Ковкі чавуни, які в структурі мають графіт пластівчастої форми, тому він характеризується високими механічними властивостями, особливо пластичністю. Технологічно процес одержання ковких чавунів складніший й одержують їх в електричних печах, що дозволяє зменшити в них вміст вуглецю та повніше видалити сірку й фосфор. Усі ковкі чавуни містять і значно менше кремнію. Розрізняють: ковкі чавуни феритної структури марки КЧ 35-10, КЧ 37-12, з яких виготовляють флянці та муфти й феритно-перлітні ковкі чавуни марки КЧ 45-6, котрі йдуть на виготовлення задніх мостів та картерів автомобілів. Перші дві цифри вказують на межу міцності на розтяг у Н/м2, а дві інші - показують мінімальне відносне видовження матеріалу, що він витримує в (%).

    Високоміцний чавун у структурі містить чавун кульоподібної форми, що значно менше порушує суцільність металічної основи. Це найбільш міцні чавуни, які за цією характеристикою не поступаються вуглецевим конструкційним сталям. Високоміцні чавуни одержують модифікуванням магнію або церію у ковші рідкого чавуну. Модифікування - це процес уведення у розплавлений метал модифікаторів, речовин, які вже в малих кількостях впливають на процес кристалізації, подрібнюючи структурні складові. Розрізняють: феритний високоміцний чавун марок ВЧ 40-7, ВЧ 45-5, з якого виготовляють шестерні, циліндри, флянці, інше; високоміцний перлітний чавун марок ВЧ 50-2, ВЧ 55-2, який іде на виготовлення циліндрів та поршнів.

    Відбілений чавун у серцевині має структуру, аналогічну до сірого та високоміцного чавуну, а структура поверхневого шару ледебурит+перліт. При цьому твердість відбілених чавунів зростає до НВ450-500, підвищується зносостійкість, але погіршується оброблюваність різанням. Цей чавун використовується в обмежених кількостях для деталей простої форми, хоча у виливках утворюється досить чиста поверхня, яка не потребує додаткової обробки. Відбілені чавуни маркування не мають.

    Білий чавун - це доевтектичний чавун перлітно-цементитної структури. Ці чавуни хоч і мають високу зносостійкість і твердість, але їхні механічні властивості сильно занижені, тому це обмежує області їхнього використання. В основному білі чавуни використовують як зносостійкі конструкційні матеріали, вводячи в них марганець, бор, титан, ванадій та інші хімічні елементи. Маркують їх за вмістом легувальних домішок, як і сталі. Так, зносостійкі чавуни ИЧХ4Г7Д, ИЧХ3ТД, ИЧХ28Н2, ИЧХ28Н2М2 та інші використовують для виготовлення деталей млинів, різних подрібнювачів матеріалів, елементів конструкцій пневмотраспорту та інше.

Промисловість у значно менших кількостях випускає й інші види чавунів спеціального призначення: антифрикційні (АСЧ, АКЧ, АВЧ), жаростійкі (ЖЧХ), корозійно-стійкі (СЧЩ, ЧНХТ) та інші.

до наступного розділу...

початок сторінки ] [ перехід до змісту ]