Классификация чугунов Чугуны это железоуглеродистые сплавы содержащие

Классификация чугунов Чугуны — это железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2, 14 % углерода и затвердевающие с образованием эвтектики. В отличие от стали чугуны обладают низкой пластичностью. Однако, благодаря высоким литейным свойствам, достаточной прочности и относительной дешевизне, чугуны нашли широкое применение в машиностроении. Чугуны подразделяются на: Ø доэвтектические (C< 4, 2– 4, 3%), Ø эвтектические (С =4, 2– 4, 3%) Ø заэвтектические (C > 4, 2– 4, 3%). 1

Процесс выделения графита при кристаллизации или охлаждении чугунов называется графитизацией. Графит может образовываться как из жидкой фазы при кристаллизации, так и из твердой фазы. В соответствии с диаграммой Fe—C ниже линии C'D' образуется первичный графит, по линии E'C'F' — эвтектический графит, по линии Е'S' — вторичный графит и по линии P'S'К'— эвтектоидный графит. Графитизация чугуна и ее полнота зависит от скорости охлаждения, химического состава и наличия центров графитизации. Влияние скорости охлаждения обусловлено тем, что графитизация чугуна протекает очень медленно и включает несколько стадий: Ø образование центров графитизации в жидкой фазе или аустените; Ø диффузия атомов углерода к центрам графитизации; 2 рост выделения графита.

В зависимости от степени графитизации различают чугуны белые, серые и половинчатые. Чугуны имеют следующие структурные составляющие: графит, феррит, перлит, ледебурит и фосфидную эвтектику. Белый чугун содержит ледебуритный цементит Ц и перлит П; серый перлитный чугун, содержит перлит П и графит Г; серый ферритный чугун, содержит феррит Ф и графит Г. В ферритном чугуне весь углерод находится в свободном состоянии в виде графита. Существуют чугуны с промежуточными микроструктурами: половинчатый Па, в котором имеются перлит, ледебуритный цементит и графит; перлитно-ферритный Пб, содержащий феррит, перлит и графит; высокопрочный - перлит и шаровидный графит. 3

Белые чугуны — получаются при ускоренном охлаждении и при переохлаждении жидкого чугуна ниже 1147 °С, когда в силу структурных и кинетических особенностей будет образовываться метастабильная фаза Fe 3 C, а не графит. Белые чугуны, содержащие связанный углерод в виде Fe 3 C, отличаются высокой твердостью, хрупкостью и очень трудно обрабатываются резанием. Поэтому они как конструкционный материал не применяются, а используются для получения ковкого чугуна путем графитизирующего отжига. 4

Серые чугуны — образуются только при малых скоростях охлаждения в узком интервале температур, когда мала степень переохлаждения жидкой фазы. В этих условиях весь углерод или его большая часть графитизируется в виде пластинчатого графита, а содержание углерода в виде цементита составляет не более 0, 8 %. У серых чугунов хорошие технологические и прочностные свойства, что определяет широкое применение их как конструкционного материала. 5

Классификация серых чугунов Серый чугун можно рассматривать как структуру, которая состоит из металлической основы с графитными включениями. Свойства чугуна зависят от свойств металлической основы и характера графитных включений. Металлическая основа может быть: перлитной, когда 0, 8 % С находится в виде цементита, а остальной углерод в виде графита; феррито-перлитной, когда количество углерода в виде цементита менее 0, 8 % С; ферритной, когда углерод находится практически в виде графита. 6

Механические свойства серых чугунов зависят от металлической основы, а также формы и размеров включений графита. Наиболее прочными являются серые чугуны на перлитной основе, а наиболее пластичными - серые чугуны на ферритной основе. Поскольку графит имеет очень малую прочность и не имеет связи с металлической основой чугуна, полости, занятые графитом, можно рассматривать как пустоты, надрезы или трещины в металлической основе чугуна, которые значительно снижают его прочность и пластичность. Наибольшее снижение прочностных свойств вызывают включения графита в виде пластинок, наименьшее - включения точечной или шарообразной формы. 7

В зависимости от формы графитных включений серые чугуны классифицируются на: Ø чугун с пластинчатым графитом; Ø чугун с хлопьевидным графитом (ковкий чугун); Ø чугун с шаровидным графитом (высокопрочный чугун); Ø чугун с вермикулярным графитом. 8

9

В отдельную группу при классификации выделены чугуны со специальными свойствами. Как правило, эти чугуны легированные (никель, хром, медь, молибден и др. ) и делятся по назначению на следующие виды: Ø антифрикционные, Ø износостойкие, Ø жаростойкие, Ø коррозионностойкие, Ø жаропрочные. 10

Маркировка чугуна Буквы в обозначении указывают основное назначение чугуна: П — передельный; Л — литейный. Литейный коксовый чугун обозначают ЛК, в отличие от чугуна выплавленного на древесном угле (ЛД). Марки чугунов литейного промышленности, как правило, обозначаются буквами, показывающими основной характер или назначение чугуна: СЧ — серый чугун, ВЧ — высокопрочный, КЧ — ковкий; для антифрикционного чугуна в начале марки указывается буква А (АСЧ, АВЧ, АКЧ). 11

Цифры в обозначении марок нелегированного чугуна указывают его механические свойства. Для серых чугунов приводят регламентированные показатели пределов прочности при растяжении и изгибе (в кгс/мм 2), например СЧ 21 -40. Для высокопрочного и ковкого чугуна цифры определяют предел прочности при растяжении (в кгс/мм 2) и относительное удлинение (в %), например ВЧ 60 -2. Обозначение марок легированных чугунов состоит из букв, указывающих, какие легирующие элементы входят в состав чугун, и стоящих непосредственно за каждой буквой цифр, характеризующих среднее содержание данного легирующего элемента; при содержании легирующего элемента менее 1, 0% цифры за соответствующей буквой не ставятся. Условное обозначение химических элементов 12 такое же, как и при обозначении сталей

Пример обозначения легированных чугунов: ЧН 19 ХЗ — чугун, содержащий ~19% никеля и ~3% хрома. Если в легированном чугуне регламентируется шаровидная форма графита, в конце марки добавляется буква Ш (ЧН 19 ХЗШ). В настоящее время разновидности чугуна маркируются следующим образом: 1. передельный чугун — П 1, П 2; 2. передельный чугун для отливок — ПЛ 1, ПЛ 2, 3. передельный фосфористый чугун — ПФ 1, ПФ 2, ПФ 3, 4. передельный высококачественный чугун — ПВК 1, ПВК 2, ПВК 3; 5. чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ» , обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм); 6. антифрикционный серый — АЧС, 7. антифрикционный высокопрочный — АЧВ, 8. антифрикционный ковкий — АЧК; 9. чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление 13 разрыву в кгс/мм);