Контрольные вопросы.

1 Вопрос.

Белый чугун

Белый чугун— По цвету свежего излома различают два вида чугуна: а) серый и б) белый. Оба эти вида явно разнятся между собой как по физическим, так и по химическим свойствам; а именно, серый чугун (называемый также мягким) несколько ковок и обладает вязкостью, достаточной для возможности употреблять его в форме отливок; Б. же чугун (жесткий) тверд и хрупок и для применения в виде изделий не годится вовсе; при обработке образцов соляной или серной кислотой Б. чугун растворяется без остатка, тогда как при такой же обработке серого всегда остается черный графитовый остаток. При быстром охлаждении (например, при поливке водой) раскаленного серого чугуна, почти всякий серый чугун делается белым, если же такой отбеленный чугун опять накалить и охлаждать медленно, то он снова сделается серым. Б. чугун плавится при низшей температуре и не бывает так жидок, как серый; при переделах в железо работа с Б. чугуном идет гораздо успешнее. Б. чугун по своим качествам может быть подразделен на четыре группы, которые отнюдь не должны быть между собою смешиваемы.

Серый чугун.

Чугун серый — сплав железа с углеродом, в котором присутствует графит в виде крабовидных, пластинчатых или волокнистых включений.

Отдельной разновидностью (группой марок) серого чугуна является высокопрочный чугун с графитом глобулярной формы, что достигается путем его модифицирования магнием (Mg), церием (Ce) или другими элементами.В зависимости от скорости дальнейшего охлаждения после затвердевания (а значит и от размера отливки) чугун может иметь ферритную, феррито-перлитную и чисто перлитную металлическую основу. С ростом скорости охлаждения возрастает доля перлита, а следовательно и прочность чугуна, но падает его пластичность. Для каждой области применения выбирают марку чугуна с оптимальным для этого случая сочетанием свойств.

Маркируется серый чугун буквами СЧ, после которых указывают гарантированное значение предела прочности в кг/мм², например СЧ30. Высокопрочные чугуны маркируются буквам ВЧ, после которых указывают прочность и, через тире, относительное удлинение в %, например ВЧ60-2.

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Высокая хрупкость, свойственная серым чугунам вследствие наличие в их структуре графита, делает невозможным их применение для деталей, работающих в основном «на растяжение» или «на изгиб»; чугуны используются лишь при работе «на сжатие».

Кроме углерода, серый чугун всегда содержит другие элементы, в первую очередь кремний, способствующий образованию графита. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода до 1,4 %, но при сумме содержания кремния и углерода выше 2 %.

Половинчатый чугун

Половинчатый чугун характерен тем, что наряду с карбидной эвтектикой в структуре имеется и графит. Это означает, что количество связанного углерода превосходит его предельную растворимость в аустените в реальных условиях затвердевания. Структура половинчатого чугуна — ледебурит + перлит + графит. В легированных и термически обработанных чугунах можно получить мартенсит, аустенит или игольчатый тростит. Половинчатым чугун называется потому, что вид излома у него представляет собой сочетание из светлых и темных участков кристаллического строения. Половинчатый чугун тверд и хрупок; применение изделий из половинчатого чугуна ограничено. Чаще всего эта структура встречается в отбеленных отливках в качестве переходной зоны между отбеленным слоем и графитизированной частью.

Свойства и характеристики ковкого чугуна:

Отливки из черно-сердечного ковкого чугуна получают путем графитизирующего отжига отливок из белого чугуна. Они характеризуются повышенными σв и δ вследствие образования при отжиге хлопьевидного графита, более компактного, чем в СЧ с пластинчатым графитом. Металлическая основа у КЧ, как и у других чугунов, может быть ферритной или перлитной в зависимости от его химического состава и применяемого режима термической обработки.

В сравнении с КЧ высокопрочный чугун обладает лучшими литейными и более высокими механическими свойствами, возможностью во многих случаях обходиться без термической обработки, а также возможностью применения для деталей любых массы и размеров. Поэтому отливки из КЧ в последние годы заметно вытесняются отливками из высокопрочного чугуна, особенно там, где это оказывается экономически целесообразно.

По своим литейным и механическим свойствам он занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью. По разнообразию свойств в зависимости от структуры ковкий чугун близок к стали и в ряде случаев является полноценным ее заменителем. По сравнению со сталью ковкий чугун обладает повышенной демпфирующей способностью и малой чувствительностью к надрезам.

Отливки из ковкого чугуна по условиям изготовления почти полностью свободны от остаточных напряжений. Структура ковкого чугуна обеспечивает высокую плотность металла. Отливки с толщиной стенки 7—8 мм выдерживают гидростатическое давление до 40 am, что позволяет использовать ковкий чугун для производства большого ассортимента деталей водо-, газо- и паропроводных установок.

Механические свойства ковкого чугуна в значительной мере зависят от общего объема содержащихся в нем включений углерода отжига и поэтому для получения высококачественного сплава следует отдавать предпочтение низкоуглеродистому чугуну (2,4—2,7% С).

Углерод, образуя графитные включения, является основным регулятором механических свойств ковкого чугуна. Наиболее высокими свойствами обладает чугун с пониженным содержанием углерода. Однако этот чугун имеет низкую жидкотекучесть и требует длительного отжига. Для хорошего заполнения литейной формы низкоуглеродистый ковкий чугун необходимо сильно перегревать.