Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

§ 6. Серый чугун

Наиболее широкое распространение в литейном производстве получил сплав железа с углеродом и кремнием, известный под названием серого чугуна. Этот чугун имеет хорошие литейные свойства, значительно дешевле других сплавов и достаточно прочный.

Серый чугун широко применяют в машиностроении, так как он дешев, хорошо обрабатывается, обладает высокими литейными и механическими свойствами. Однако он имеет низкую вязкость, и поэтому отлитые из чугуна детали не должны подвергаться ударному воздействию.

Механическая прочность серого чугуна зависит от формы, величины и распределения графитовых включений, а также от прочности основной металлической массы - структуры.

Рис. 3. Микроструктура серого чугуна (100^х)

В расплавленном чугуне углерод находится в растворенном состоянии и равномерно распределяется по всей массе расплава. В твердом чугуне углерод может находиться в виде химического соединения с железом (карбида железа), называемого цементитом. При медленном охлаждении расплавленного чугуна часть углерода выделяется в виде пластинок графита (рис. 3), что придает излому отливок серый цвет. Пластинки графита, вкрапленные в металлическую основу, бывают различными по величине и форме. Нарушая сплошность основы, включения графита делают чугун сравнительно хрупким и снижают его механические свойства. Чем крупнее включения графита, тем ниже прочность чугуна. Структура металлической основы серого чугуна может состоять из феррита и перлита.

Феррит представляет собой почти чистое железо, содержащее незначительное количество углерода; он обладает низкой твердостью и прочностью, но отличается, высокой вязкостью.

Перлит представляет собой смесь цементита (в виде тонких пластинок или округлых зерен) и феррита. В перлите содержится 0,7-0,8% связанного углерода. Перлит имеет достаточно высокую твердость. Чугуны, имеющие перлитную структуру, обладают высокими механическими свойствами.

Кремний способствует выделению графита в чугуне (способствует графитизации чугуна), улучшает его литейные свойства и понижает твердость.

Марганец препятствует выделению углерода в виде графита (графитизации), увеличивает прочность чугуна, способствует образованию цементита (отбелу), часть его соединяется с серой. При содержании марганца более 1,2% увеличивается усадка чугуна и повышается его хрупкость.

Фосфор увеличивает жидкотекучесть чугуна и повышает его хрупкость. При художественном литье применяют чугуны с высоким содержанием фосфора. Для высокопрочных отливок, подвергающихся ударам, содержание фосфора должно быть не выше 0,15%.

Сера тормозит выделение графита, увеличивает усадку и хрупкость чугуна. Сернистые соединения, образующиеся при плавке, частично уходят в шлак и частично остаются в металле в виде отдельных включений.

Серые чугуны по структуре бывают ферритные, перлитно-ферритные и перлитные.

Ферритиый серый чугун состоит из очень вязкой основы - феррита и крупных пластинок графита, что обусловливает его низкую прочность. Такой чугун применяют для производства неответственных отливок.

Перлитно-ферритный серый чугун состоит из перлита, феррита и графита. Такой чугун обладает довольно высокой прочностью, меньшей стоимостью по сравнению с перлитным чугуном и поэтому широко применяется в машиностроении.

Перлитный серый чугун обладает высокой прочностью, умеренной твердостью и хорошей обрабатываемостью резцом. Высокая прочность этого чугуна объясняется присутствием в его структуре перлита и мелких пластинок графита. Вязкость и хорошая обрабатываемость получаются вследствие того, что цементит находится не в свободном состоянии, а в сочетании с вязким ферритом, входящим в состав перлита. Так как перлитный чугун дорог, то идет только на получение ответственных литых деталей машин и станков.

Классификация чугунов по микроструктуре и методы ее определения приведены в ГОСТ 3443-77. Качество чугунных отливок определяют по механическим свойствам (табл. 1).

Большое распространение имеют высокопрочные чугуны, получающиеся за счет малых добавок магния, церия, силикокальция и других присадок, резко изменяющих структуру и прочностные свойства чугуна. Такие чугуны сочетают в себе высокопрочную перлитную и. очень вязкую ферритную основу и наиболее выгодную (шаровидную) форму графита, что обусловливает высокие показатели их механических свойств. Использование высокопрочного чугуна для получения ответственных отливок еще больше расширило область применения чугунов в машиностроении.

1. Механические свойства серого чугуна для отливок (ГОСТ 1412-70)