Білі чавуни

Білими називаються чавуни, в яких весь вуглець перебу­ває у хімічній сполуці Fе₃С. Їх злами мають білий колір.

При охолодженні чавуну на лінії ліквідус із рідкого розчи­ну виділяються кристали аустеніту й первинного цементиту. На ділянці ЕСF лінії солідус відбувається евтектична реакція з утворенням ледебуриту. Між лініями ЕСF і РSК із аустеніту виділяється вторинний цементит, а на лінії РSК аустеніт роз­падається на дисперсну двофазову структуру — перліт. Отже, у структурі всіх білих чавунів наявна дуже тверда й крихка евте­ктика — ледебурит. Білі чавуни застосовують лише для виготов­лення зносостійких деталей машин, при виготовленні яких не потрібна механічна обробка.

Графітизація чавунів

На відміну від білих, сірі, ковкі й високоміцні чавуни мають вкраплення графіту з металевій основі. Графіт виділяється з рідкого і твердого розчинів, а також з цементиту. Залежно від умов кристалі­зації у чавунах формується графіт або цементит. Утворення графіту потребує меншої швидкості охолодження. Враховуючі ці та інші особливості, можна керувати процесом структуроутворення в чавунах.

Перетворення цементиту в графіт відбувається також під час тривалого нагрівання.

Вплив домішок і швидкості охолодження на структуру та властивості чавунів

Постійні домішки, (кремній, марганець, сірка та фосфор), а також швидкість охолодження істотно впливають на процес графітизації.

Кремній найбільше посилює графітизацію чавуну і під час первинної кристалізації, і під час розкладання цементиту. Під­вищуючи вміст кремнію, можна збільшувати кількість графіту та зменшувати кількість цементиту, наближаючись до створен­ня чавуну з феритною металевою основою. Зменшуючи частку кремнію, можна сформувати структуру чавуну з перлітною ос­новою.

Марганець протидіє графітизації, сприяючи утворенню це­ментиту. Водночас він дещо поліпшує механічні властивості відливків.

Сірка — шкідлива домішка, що погіршує механічні й ливарні властивості чавуну. Вона сильніше від марганцю протидіє графі­тизації і сприяє виділенню цементиту. Крім цього, сірка знижує рідкоплинність чавуну, збільшує усадку, підвищує схильність до утворення газових бульбашок і тріщин. З цієї причини вміст сірки в чавунах дуже обмежують.

Фосфор практично не впливає на графітизацію. Його викорис­товують у чавунах для підвищення рідкоплинності, твердості та зносостійкості. Чавуни з високою концентрацією фосфору широко використовують для художнього лиття.

З-поміж легувальних елемен­тів найпомітніший вплив на графітизацію мають мідь, нікель і хром. Мідь і нікель інтенсифікують графітизацію, а хром її по­слаблює.

Дрібні тверді частинки, зрівноважені в рідкому розчині, сприяють виділенню графіту, будучи центрами графітизації.

Збільшення швидкості охолодження гальмує виділення графіту і сприяє утворенню це­ментиту.

Крім швидкості охолодження, сильно впливають на графі­тизацію чавуну вуглець і кремній. Зі збільшенням їх сумарної частки графітизація посилюється.

Таким чином, регулюючи сумарну частку складових металу та швидкість охолодження, можна досягти бажаної струк­тури металевої основи сірого чавуну.