Мікроаналіз сірих та ковких чавунів

МІКРОАНАЛІЗ СІРИХ ТА КОВКИХ ЧАВУНІВ

Мікроструктура чавуну складається з металевої основи і графітних включень. Властивості чавуну залежать від властивостей металевої основи та характеру включень графіту. Металева основа може бути перлітною, коли 0,8 % С перебуває у вигляді цементиту, а решта Карбону — у вигляді графіту; ферито-перлітною, коли кількість Карбону у вигляді цементиту менше 0,8 %, і феритною. Структура металевої основи визначає твердість чавуну. Графіт чавуну може бути пластинчастим — сірий чавун, пластівчастим — ковкий чавун і кулястим — високоміцний чавун. На рис. подано узагальнену класифікацію чавуну за будовою металевої основи та формою графіту.

У порівнянні з металевою основою графіт має низьку міцність, тому місце його знаходження можна вважати порушеннями суцільності. Чавун можна розглядати як сталь, що містить включення графіту, які послабляють металеву основу. Тому сірий чавун має низькі характеристики механічних властивостей (σв, δ, ψ) при випробовуваннях на розтяг. Включення графіту відіграють роль концентраторів напружень, у зв'язку з чим робота удару близька до нуля. Разом з тим, твердість і міцність при випробовуваннях на стиск, що залежать від властивостей металевої основи в чавуні, є досить високими.

Сірий чавун з пластинчастою формою графіту має також низку переваг. Він дозволяє отримувати дешеве литво, оскільки при низькій вартості має високу рідкоплинність і малу усадку. Включення графіту роблять його ламким, тому чавун легко обробляється різанням. Завдяки змащувальній дії графіту чавун має високі антифрикційні властивості. Для чавуну характерні високі демпфірувальні властивості, він добре гасить вібрації і резонансні коливання. Марки, механічні та фізичні властивості сірих чавунів з пластинчастим графітом чавунів наведені в табл.

{3 C2 FFA5 D-87 B4-456 A-9821-1 D502468 CF0 F}Марка чавуну. Властивостімеханічніфізичніσв , МПа,не менше ніж. НВгустина γ, кг/м3лінійна усадка ε, %СЧ 10100120—20568001,0 СЧ 15150130—24170001,1 СЧ 20200143—25571001,2 СЧ 25250156—26072001,2 СЧ 30300163—27073001,3 СЧ 35350179—29074001,3

Дія магнію пояснюється збільшенням поверхневого натягу графіту й утворенням мікробульбашок пари, які утворює вуглець. На формування структури чавуну з пластинчастим графітом у промислових умовах кристалізації впливають такі фактори, як хімічний склад, швидкість охолодження, а також наявність у рідкому розчині дрібних твердих частинок. Вуглець (2,9—3,7 %) та кремній (1,2—0,15 %) сприяють виділенню графіту, а марганець (0,5—1,1 %) та сірка (0,12—0,15 %) — утворенню цементиту. Змінюючи сумарну масову частку вуглецю і кремнію, з одного боку, та зменшуючи сумарну масову частку марганцю і сірки — з іншого, можна регулювати співвідношення між вільним і хімічно зв'язаним вуглецем. Чим більше в чавуні вуглецю та кремнію і менша швидкість охолодження виливка, то більше виділяється графіту.

Чавун ВЧ100 має найвищу міцність у розглянутій групі. Для забезпечення межі міцності на рівні 100 МПа його піддають ізотермічному гартуванню на бейніт. Гартування здійснюють при температурі 350 °С у ванні з розплавом лугів 60 % Na. ОН і 40 % КОН або хлористих солей.

{69 C7853 C-536 D-4 A76-A0 AE-DD22124 D55 A5}Марка чавунуσв, МПаσ0,2, МПа не меншеδ, %Твердість, НВВЧ3535022022140—170 ВЧ4040025015140—202 ВЧ4545031010140—225 ВЧ505003207153—345 ВЧ606003703192—277 ВЧ707004202228—302 ВЧ808004802248—351 ВЧ10010007002270—360

Марку чавуну з вермикулярним графітом можна змінити шляхом використання термічної обробки, змінюючи структуру металевої основи. При однаковій структурі металевої основи механічні властивості чавуну з вермикулярним графітом перебувають між значеннями властивостей сірого чавуну з пластинчастим графітом і високоміцного чавуну з кулястим графітом. Чавуни марок ЧВГ міцніші, а при однаковій міцності більш пластичні, ніж чавуни марок СЧ. Вони перевищують чавуни марок ВЧ з оброблювання різанням та здатності до демпфірування, і їх використовують на заміну марок СЧ для виливання деталей верстатів, ковальсько-пресового обладнання корпусних деталей.

Назва «ковкі чавуни» є умовною. Вироби з них отримують литвом і пластичній деформації вони не піддаються. Ковкий чавун отримують із білого шляхом графітизуючого відпалу