Получение, структура, свойства ковких чугунов

Получение, структура, свойства ковких чугунов

Характеристика ковкого чугуна

 

КЧ получают длительным нагревом при высоких температурах (отжигом) отливок из белого чугуна. В результате отжига образуется графит хлопьевидной формы. Такой графит по сравнению с пластинчатым меньше снижает прочность и пластичность неметаллической основы структуры чугуна.

Металлическая основа ковкого чугуна (КЧ): феррит и реже перлит. Наибольшая пластичность у ферритного ковкого чугуна.

Химический состав белого чугуна отжигаемого на ковкий чугун (КЧ): 2,5-3,0% С; 0,7-1,5% Si; 0,3-1,0% Mn; ≤0,12% S и ≤0,18% Р. Такой чугун имеет пониженное содержание углерода и кремния.

Толщина отливки не более 40-50 мм. Схема отжига приведена на рисунке 1.

Рисунок 1.

 

Отжиг проводят в две стадии.

Исходная структура отливки – белый доэвтектический чугун: П + Л + ЦII.

Отливка упакованная в ящике нагревается и выдерживается при 950-970о (до 1000оС). В этот период протекает I стадия графитизации. Выше линии PSK фазовый состав сплава: А+Ц, цементит при этих температурах распадается диффузионным путем, образуя хлопьевидный графит (углерод отжига).

Затем если отливку охладить несколько ниже линии PSK (эвтектоидный интервал) и сделать длительную выдержку, то цементит вторичный (ЦII) (выделившийся из А) и цементит перлитный также распадется, что приведет к росту хлопьевидных графитных включений (II стадия графитизации). После окончания II стадии графитизации структура чугуна состоит из феррита и хлопьевидного графита.

Излом ферритного чугуна бархатисто черный вследствие большого количества графита.

Если не проводить выдержки ниже эвтектоидной температуры (PSK), то образуется перлитный ковкий чугун со структурой – П+Гр, имеющий светлый (сталистый) излом.

При промежуточной скорости охлаждения и выдержке, структура ковкого чугуна будет – П+ Ф+ Гр.

Ковкий чугун маркируют буквами – КЧ (ГОСТ 12.15) и цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности при растяжении и вторые – относительное удлинение (%).

Отливки из КЧ применяют для деталей, работающих при ударных вибрационных нагрузках.

 

 

Ковкий чугун на ферритной основе.

КЧ37-12, КЧ35-10;

КЧ37-12 (ув = 370 н/мм2 (МПа), д = 12 %).

Применяют для изготовления деталей работающих при высоких динамических и статистических нагрузках (картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы и т.д.).

КЧ30-6, КЧ33-8 – менее ответственные детали (головки, хомутики, гайки, глушители, фланцы, муфты и т.п.).

Твердость ферритного ковкого чугуна – НВ163.

 

 

Ковкий чугун на феррито-перлитной основе.

КЧ45-6 (ув = 450 н/мм2 (МПа), д = 6 %).

Применяют для изготовления тонкостенных отливок.

Антифрикционные КЧ на феррито-перлитной основе маркируются: АКЧ-1, АКЧ-2.

 

 

Ковкий чугун на перлитной основе.

КЧ50-4, КЧ56-4, КЧ60-3, КЧ63-2;

КЧ63-2 (ув = 630 н/мм2 (МПа), д = 2 %).

Применяют для изготовления деталей, которые обладают высокой прочностью, умеренной пластичностью, хорошими антифрикционными свойствами. Твердость НВ 241-269. Изготавливают: вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, втулки, муфты, тормозные колодки и т.д.

 

 

Литература

 

1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М., 1972, 1980.
2. Гуляев А.П. Металловедение. М., 1986.
3. Антикайн П.А. Металловедение. М., 1972.