РАЗНОВИДНОСТИ ЧУГУНОВ

Чугун получают путем соединения железа с углеродом (больше 2,14%). Плавят чугун в вагранках, доменных и электрических печах. Сплав бывает литейный, предельный и специальный.

Разновидности чугунов определяет степень выделения углерода:

1. Белый чугун. Углерод находится в связанном состоянии и представляет собой цементит Fe3C. В месте разлома чугун белого цвета.

2. Половинчатый чугун. В состоянии цементита приходится больше 0,8% углерода. Сплав металла получается со структурой пластинчатого графита, лидебурита и перлита.

3. Отбеленный чугун. Большая часть металла идентична строению серого чугуна. Верхний слой сплава соответствует белому чугуну. Чугун с отбеленной поверхностью очень износостойкий, поэтому его применяют для производства мукомольных валов, лемехов плугов, колес для вагонов, валков прокатных станков. Чтобы получить белую поверхность увеличивают быстроту охлаждения сплава после литья.

4. В высокопрочных чугунах графит находится в виде шаров.

5. Чтобы получить ковкий чугун — отжигают белый чугун. В нем углерод имеет форму хлопьевидного графита.

ПРОЦЕСС ГРАФИТИЗАЦИИ ЧУГУНОВ

Графит выделяется, когда чугун кристаллизуется или охлаждается. Он образуется как на жидкой, так и на твердой стадии.

На графитизацию помимо химического состава влияет то, с какой скоростью охлаждается сплав, а также центры графитизации – мелкие частицы и добавки, взвешенные в аустените и жидкой фазе.

Чем медленнее охлаждается металл, тем сильнее графитизация. В одной и той же форме чугун может быть неоднородным. Например, в тонкой части формы графитизация меньше, чем в толстой, потому что металл быстрее охлаждается и кристаллизуется.

Особую роль играют кремний, марганец, сера и фосфор.

Больше всего на графитизацию влияет кремний (Si). Его содержание в составе 0,5 – 5%. Изменяя количество кремния получают разные чугуны, и регулируют толщину деталей.
Марганец (Mn) тормозит графитизацию и делает больше вероятность отбеливания. Его содержание в составе 0,5 – 1%.

Сера (S)– опасная добавка в составе. Она отбеливает сплав в 5 -6 раз сильнее марганца. Также сера уменьшает жидкотекучесть, создает среду для появления пузырьков с газом, увеличивает усадку и вероятность появления щелей. Ее доля в составе обычно меньше 0,15%.

Фосфор (P) почти не воздействует на графитизацию, но делает больше жидкотекучесть, образуя легкоплавкую фосфидную эвтектику (950 – 980 ᵒC). Содержание фосфора в сплаве менее 0,3%.

Механические свойства и химический состав

Таблица № 1

Механические свойства высокопрочных чугунов.

Таблица № 2

Механические свойства и химический состав.

Таблица № 3

Иногда в чугун вводят укрепляющие добавки – никель (Ni) и хром(Cr).

ЛЕГИРОВАННЫЙ ЧУГУН. СВОЙСТВА

Требования к легированным чугунам для отливок с повышенной жаростойкостью, износостойкостю и устойчивости к коррозии приведены в ГОСТ 7769-82.

При изготовлении деталей из чугуна для узлов трения со смазкой применяется ГОСТ 1585-85.

Чтобы сделать чугун более износостойким и предать ему нужные свойства со структурой его термически обрабатывают.

МАРКИ И СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ ЧУГУНОВ

ЧХ1, ЧХ2, ЧХ3 — Хорошо сопротивляются коррозии в газе, воздухе и щелочи в условиях трения и износа. Выдерживают температуру от 500 до 700 ᵒC. Из данных марок изготавливают детали для металлургии, химического оборудования, кокили стеклоформ и прочее.

ЧХ3Т, ЧХ9Н5, ЧХ22, ЧХ16М2, ЧХ28Д2 — Стойкие к абразивному истиранию и износу.

ЧХ22С — Коррозийная стойкость при 1000 ᵒC.

ЧС13, ЧС15, ЧС17, ЧС15МА, ЧС17М3 — Устойчивы к воздействию концентрированных и разбавленных кислот, растворов щелочей, солей.

ЧГ6С3Ш, ЧГ7Х4 — Высокая стойкость в абразивной среде.

ЧГ8Д3 — Немагнитный, износостойкий чугун.

ЧНХТ, ЧНХМД, ЧН2Х, ЧНМШ — Чугуны с высокими механическими свойствами. Хорошо сопротивляются износу и коррозии.

МАРКИ, СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ АНТИФРИКЦИОННЫХ ЧУГУНОВ

Условные обозначения:

АЧ —  антифрикционный чугун;
С – серый чугун с пластинчатым графитом;
В – высокопрочный чугун с шаровидным графитом;
К – ковкий чугун с хлопьевидным графитом.

АЧС-1 — Перлитный чугун, легированный хромом (0,2 — 0,5%)и медью (0,8 – 1,6%). Используют для деталей, которые работают в паре с закаленным и нормализованным валом.

АЧС-2 — Перлитный чугун, легированный хромом (0,2 — 0,5%), никелем (0,2 — 0,5%), титаном (0,03 – 0,1%) и медью (0,2 — 0,5%). Используют для деталей, которые работают в паре с закаленным и нормализованным валом.

АЧС-3 — Перлитно-ферритный чугун, легированный титаном (0,03 – 0,1%) и медью (0,2 — 0,5%). Детали из этого чугуна работают в паре как с сырым, так и с термически обработанным валом.

АЧС-4 — Перлитный чугун, легированный сурьмой (0,04 — 0,4%). Используют для изготовления деталей, работающих в паре с закаленным и нормализованным валом.

АЧС-5 — Аустенитный чугун, легированный марганцем (7,5 – 12,5%) и алюминием (0,4 – 0,8%). Предназначен для деталей, которые работают в особо нагруженных узлах трения в паре с закаленным и нормализованным валом.

АЧС-6 — Перлитный пористый чугун, легированный свинцом (0,5 – 1,0%) и фосфором (0,5 – 1,0%). Рекомендуется для производства деталей, работающих в узлах трения с температурой до 300 ᵒC в паре с сырым валом.

АЧВ-1 — Перлитный чугун с шаровидным графитом. Детали из этой марки чугуна работают в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным и нормализованным валом.

АЧВ-2 — Перлитно-ферритный чугун с шаровидным графитом. Детали из этой марки чугуна работают в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с сырым валом.

АЧК-1 — Перлитный чугун с хлопьевидным графитом, легированный медью ( 1 – 1,5%). Изготавливают детали, работающие в паре с термически обработанным валом.

АЧК-2 — Ферритно-перлитный чугун с хлопьевидным графитом. Детали работают в паре с сырым валом.