2.7.6. Ковкі чавуни

Ковкими називають чавуни з пластівчастою формою графіту, отримані внаслідок спеціального довготривалого відпалювання відливок з білого чавуну. Щоб отримати ковкий чавун, необхідно виготовити відливки білого чавуну, потім їх відпалити з метою графітизації. Утворений внаслідок відпалювання графіт має компактну майже рівновісну, але не сферичну форму (рис.2.7.4). Назва ковкий чавун умовна, тому що відливки завжди виготовляють литтям, а не куванням. Графіт пластівчастої форми ε слабшим внутрішнім концентратором напружень порівняно з графітом пластинчастим, що є в сірому чавуні, внаслідок чого ковкі чавуни міцніші й пластичніші, ніж сірі. Залежно від режиму відпалювання металева основа ковкого чавуну може бути феритною, перлітною й рідше — ферито-перлітною.

Щоб не допустити навіть часткової графітизації білого чавуну під час його охолодження в ливарній формі, треба [7, с.81] вибирати товщину стінок відливки в межах від 3 до 50 мм, а хімічний склад рідкого розчину тримати в досить вузьких межах: 2,4...2,9 % С; 1,0...1,6 % Si; 0,3...1,0 % Μη; до 0,2 % Ρ і до 0,18 % S. Тут привертає увагу порівняно низький вміст вуглецю, кремнію й марганцю. Після відпалювання на графітизацію чавуни з такою низькою часткою вуглецю матимуть у структурі небагато компактних графітових включень, що сприятиме покращенню їхніх механічних властивостей (ст_м, НВ, KCU, δ). Тому що вища міцність ковкого чавуну потрібна, то менше вуглецю повинно бути в білому чавуні· Перевищення вмісту вуглецю понад зазначену вище норму неминуче призведе Д° часткового виділення пластинчастого графіту у відливках білого чавуну під час їх охолодження, а підвищення вмісту марганцю негативно вплине на графітизацію під час відпалювання.

Відпалювання білого чавуну виконують в одну або дві стадії залежно від стрУ^к' тури, яку необхідно сформувати.

Двостадійне відпалювавння починається з повільного нагрівання відливок білого чавуну до 930...1050 °С, внаслідок чого отримують структуру ледебурит + аустеніт + вторинний цементит. Відливки витримують при цих температур⁸

протягом 10... 15 год, щоб вторинний цементит і цементит ледебуриту розпався на аустеніт А і графіт пластівчастий Γ (перша стадія графітизації):

Ц >А+Г. (2.7.3)

Закінчивши першу стадію, відливку повільно охолоджують приблизно до температури 760 °С, щоб вторинний цементит, що поступово виділяється з аустеніту, теж розпався за реакцією (2.7.3).

Друга стадія графітизації, яка триває близько 30 годин, відбувається або при сталій температурі (дещо нижчій від температури евтектоїдного перетво­рення), або під час дуже повільного охолодження в інтервалі температур 760...720 °С. В першому і другому випадках перліт повністю розпадається і цементит евтектоїду переходить у графіт за реакцією (2.7.2).

Таким чином, під час двостадійного відпалювання формується феритна структура з рівномірно розподіленим в об'ємі відливки пластівчастим графітом (рис.2.7.4).

Одностадійне відпалювання включає тільки високотемпературну (t - 930...1050 °С) стадію графітизації. Після цього відливку швидко охолоджують до кімнатної температури. В процесі одностадійного відпалювання формується структура перліт + пластівчастий графіт.

Основною перевагою ковких чавунів є однорідність їх властивостей в пере­ тині відливки та майже повна відсутність залишкових напружень. Водночас варто відзначити, що процес графітизації досить тривалий і енергомісткий, Що стримує широке застосування ковких чавунів у машинобудуванні. '

Залежно від механічних властивостей ковким чавунам надають відповідні ^Марки. Марки ковких чавунів (таблиця 2.7.3) позначають літерами КЧ й чис­лами, перше з яких показує границю міцності на розрив σ в Ш'хМПа, а друге число —- відносне видовження 5у %. Феритні чавуни (КЧ 30 - 6...КЧ 37-12) відзна­читься високою пластичністю (<5= 6... 12 %), а перлітні (КЧ 45 - 7...КЧ 80 - 1,5) ~~ Підвищеною міцністю й твердістю.

З ковких чавунів виготовляють відливки, що працюють під ударними або "^акозмінними циклічними навантаженнями (корпуси редукторів, корпуси задніх °^стів вантажних автомобілів, вилки карданних валів, муфти, арматуру).

Таблиц_Я2₇, Марки та механічні властивості ковких чавунів [22]

Таблиця 2.7.4 Марки та механічні властивості високоміцних чавунів [23]

Марка чавуну	σ,, Μ Па	«5, %	НВ, МПа
	не менше ніж
КЧ 30-6	300	6	1000—1631) ~~~-
КЧ 33-8	330	8	1000—1630
КЧ 35-10	350	10	1000—1630
КЧ 37-12	370	12	1100—1630
КЧ 45-7	450	7	1500—2070
КЧ 50-5	500	5	1700—2300
КЧ 55-4	550	4	1920—2410
КЧ 60-3	600	3	2000—2690
КЧ 65-3	650	3	2120—2690
КЧ 70-2	700	2	2410—2850
КЧ 80-1,5	800	1,5	2700—3200

Ґ Марка	ση, МПа	δ, %	НВ,МПа
чавуну	не менше ніж
" вч~зТ	350	22	1400—1700
ВЧ40	400	15	1400—2020
ВЧ45	450	10	1400—2250
ВЧ50	500	7	1530—2450
ВЧ60	600	3	1920—2770
ВЧ70	700	2	2280—3020
ВЧ80	800	2	2480—3510
ВЧ 100 ■	1000	2	2700—3600