4. Высокопрочный чугун

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму (рис. 2).

Его получают путем двойного модифицирования жидкого серого чугуна ферросилицием и магнием (церием). Магний способствует получению графита в виде шаров, а также измельчению феррито-цементитной смеси металлической основы (перлита). Шаровидная форма графита меньше ослабляет металлическую основу, поэтому такой чугун прочнее и пластичнее серых чугунов.

Чугун после модифицирования имеет следующий химический состав, %: 3,0÷3,6 С; 1,1÷2,9 Si; 0,3÷0,7 Mn; до 0,02 S и до 0,1 P.

Рекомендуемый химический состав высокопрочного чугуна выбирается в зависимости от толщины стенки отливки (чем тоньше стенка, тем больше углерода и кремния). Часто в структуре отливок образуется ледебурит. В этом случае их подвергают высокотемпературному графитизирующему отжигу, подобно белому чугуну, для разложения цементита. Продолжительность отжига чугуна с графитом шаровидной формой значительно меньше продолжительности отжига белого, так как в ВЧ сдержание графитизирующих элементов (углерода, кремния) более высокое.

Высокопрочный чугун маркируется буквами ВЧ (высокопрочный чугун). После букв следуют цифры, обозначающие уменьшенное в 10 раз значение его временного сопротивления σ_В (см. табл. 1). Например, ВЧ 45 ГОСТ 7293-85.

По структуре металлической основы высокопрочный чугун подразделяется на перлитный, ферритно-перлитный и ферритный (см. рис. 2).

Наименьшей прочностью обладает высокопрочный чугун с ферритной металлической основой, наибольшей – с перлитной.

Из высокопрочных чугунов отливают детали ответственного назначения, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания: коленчатые валы, поршни, детали прокатных станов и т. д.

Высокопрочный чугун обладает хорошими литейными и технологическими свойствами. Для повышения износостойкости деталей из ВЧ применяется азотирование (или азотирование с последующей обдувкой дробью), при котором в поверхностных слоях изделий создаются благоприятные сжимающие напряжения. Рекомендуется также подвергать изделия объемной закалке. Образование мелкоигольчатого мартенсита в закаленном поверхностном слое изделий способствует повышению их износостойкости в три и более раз.

Задания

1. Изучить, зарисовать и объяснить микроструктуру белых чугунов. Описать процесс образования структуры белого чугуна с определенным составом, заданным преподавателем. Описать свойства и указать область применения белых чугунов.

2. Указать химический состав и описать процесс образования структуры серых чугунов. Изучить и зарисовать их структуры. Привести марки чугунов, назвать их механические свойства и область применения.

3. Объяснить способ получения и указать химический состав высокопрочных чугунов. Изучить и зарисовать их микроструктуру. Привести марки высокопрочных чугунов, назвать их свойства и область применения.

4. Описать способ получения ковких чугунов, начертить график отжига. Объяснить формирование структуры ковкого чугуна с определенной (по заданию преподавателя) металлической основой. Изучить, зарисовать и объяснить микроструктуру. Указать химический состав, свойства и область применения ковких чугунов. Объяснить принципы их маркировки.

5. Исследовать под микроскопом микрошлифы чугунов, указать наименование сплавов, схематично зарисовать и описать их микроструктуру. Результаты представить в табличной форме (табл. 2).

Таблица 2

Результаты исседования

Наименование и маркировка	Механические свойства				Рисунок и описание структуры		Свойства и применение сплава
	σВ, МПа	δ, %	НВ

6. Оформить отчет по лабораторной работе в соответствии с вышеуказанными пунктами задания.