Чавун

Чавуном називають сплав заліза з вуглецем, в якому міститься більше 2% вуглецю.

Чавун отримують відновленням з природних руд заліза з наступним насиченням його вуглецем. Чавун виплавляють у високих шахтних печах – домнах. Виплавлюваної чавуни поділяються на переробні, спеціальні (феросплави) і ливарні. Переробні та спеціальні чавуни в основному застосовують для виплавки сталі, а ливарні чавуни – для відливання різних деталей верстатів і машин.

Чавун володіє важливими фізичними та технологічними властивостями: невисокою температурою плавлення (1180-1200 ° С), підвищеними ливарними властивостями і високу зносостійкість.

Значна крихкість і мала пластичність звичайних чавунів є їх основним недоліком. Однак інші властивості і економічність чавуну цілком компенсують його недоліки

Залежно від того, в якому стані і формі знаходиться в чавуні вуглець, чавуни поділяються на білі, сірі, ковкі і високоміцні.

Білий чавун. У білому чавуні вуглець знаходиться у зв’язаному стані – в хімічній сполуці – цементит. Наявність великої кількості цементиту надає білому чавуну високу твердість, крихкість і дуже низьку оброблюваність ріжучим інструментом. Крім того, білий чавун має високу зносостійкість. Його застосовують головним чином для відливання деталей з подальшим відпалом на ковкий чавун, наприклад, млинових куль, вагонних коліс, прокатних валків, причому в останніх основа, або серцевина, складається з сірого, а поверхня, що працює на стирання, з білого чавуну.

Сірий чавун. У сірому чавуні весь вуглець або значна його частина міститься у вільному стані – у вигляді окремих включень графіту різної форми.

Чавуни з великою кількістю прямолінійних великих графітових включень мають крупнозернистий злам і низька межа міцності, а чавуни з дрібними графітовими і гнездообразно включеннями володіють більш високими механічними властивостями. Графіт в структурі сірого чавуну зазвичай визначають по полірованому шліфують, без травлення.

Мікроструктуру металевої основи сірого чавуну виявляють і переглядають під мікроскопом після травлення.

Вона може складатися тільки з перліту або перліту і фериту з дрібними або великими включеннями фосфідную евтектики.

Зміст графіту в чавуні залежить не тільки від його хімічного складу, але і від швидкості охолодження виливки. Чим більше кремнію і чим повільніше охолоджуються виливки, тим більше виділяється графіту. А такі домішки в чавуні, як сірка і марганець, уповільнюють виділення графіту (графітизацію).

Сірі чавуни мають приблизно наступний хімічний склад: 3,2-3,6% С (вуглець); 1,7-3,0% Si (кремній); <0,5% Mn (марганець); <0,5% P (фосфор); <0,12% S (сірка). Сірий чавун маркують по ГОСТ 1412-85. Наприклад, у сірого чавуну марки СЧ 10 літери СЧ означають сірий чавун, цифрами позначають величину мінімального тимчасового опору при розтягуванні в МПа * 10-1.
Сірий чавун застосовують для відливання станин металорізальних верстатів, блоків циліндрів, картерів коробок швидкостей, поршневих кілець і інших деталей. Плавку чавунів зазвичай ведуть в вагранках.

Для підвищення механічних властивостей чавуну і подрібнення в ньому пластинчастого графіту в ливарному виробництві широко використовують модифікування. При цьому способі перед розливанням у рідкий метал додають спеціальні присадки – модифікатори в кількості 0,1-0,4% до ваги рідкого металу. Модифікатори раскисляют чавун і створюють штучні центри графитизации. Модифікаторами можуть бути силикокальций, феросиліцій, алюміній і ін.

Ковкий чавун.

Назва «ковкий» умовне, практично чавуни ні, куються. Ковкі чавуни виходять з виливків білого чавуну шляхом тривалого відпалу (томління) при високих температурах. В результаті тривалого впливу температури цементит розпадається, утворюючи структуру, що складається з фериту (білий фон) і вуглецю відпалу (темний фон).

Ковкий чавун має підвищену міцність при розтягуванні, невисокою пластичністю і високий опір удару. За механічними властивостями він займає проміжне положення між сталлю і сірим чавуном. Залежно від способу виробництва ковкий чавун поділяється на феритний (черносердечний) і перлітний (білосердечної). Виливки з ферритного ковкого чавуну отримують відпалом в нейтральному середовищі (ящики з виливками засипають піском). Цей чавун в зламі має чорну оксамитову серцевину зі світлим обідком.

Феритний ковкий чавун має наступний хімічний склад: 1,75-2,3% С (вуглець); 0,85-1,2% Si (кремній); 0,5-0,6% Мn (марганець); не більше 0,2% Р (фосфор) і не більше 0,12% S (сірка). Зі зменшенням вмісту вуглецю механічна міцність чавуну зростає, а ливарні властивості погіршуються.

Для отримання перлитного чавуну виливка з білого чавуну піддають обезуглероживающего відпалу в окислювальному середовищі. Цей чавун має сріблястий злам. Макроструктура його різко змінюється по перетину: у поверхнівиливки феритної структура, ближче до центру перлито-феритної або перлітною структура з вуглецем відпалу.

Ковкий чавун отримують в камерних і тунельних печах безперервної дії. Для відпалу в цих печах виливки з білого чавуну завантажують у спеціальні горщики з жаротривкої стали і засипають кварцовим піском. У печах із захисною атмосферою виливки укладають безпосередньо в піддони.

В даний час отжиг виливків на ковкий чавун виробляють по ступінчастому циклу. Тривалість відпалу зазвичай складає близько 60 годину, для ковких чавунів, модифікованих церієм або вісмутом, -32 години.

Процес відпалу складається з двох стадій графитизации. Перша стадія полягає в повільному нагріванні виливків до 900- 950 ° С і витримці при цій температурі, коли первинний цементит розпадається на графіт і ферит. Друга стадія складається з витримки виливків при температурі 740-760 ° С і розпаду цементиту, що входить в перліт, на ферит і вуглець відпалу. Структура повністю відпаленого ковкого чавуну буде містити зерна фериту і графіту.

Перлітний ковкий чавун отримують після неповного відпалу (перша стадія графітизації). Для підвищення в’язкості в перлітний чавун іноді додають марганець і піддають його неповного відпалу при температурі 650-750 ° С. При цьому структура чавуну виходить з зернистим перлітом.

З ковкого чавуну виготовляють картер заднього моста, чашки диференціала, гальмівні колодки, маточини коліс для вантажних автомобілів, муфти, втулки, храповики, польові диски для тракторів і т. Д.

Високоміцний чавун.

У ливарному виробництві широко застосовують модифікування чавуну магнієм, церієм, вісмутом для отримання в ньому графіту не у вигляді пластинок, як в сірому чавуні, а в формі глобул (сфер). Модифікування магнієм, а потім ферросилицием дозволяє отримати структуру, що складається з перліту, фериту і кулястого графіту. Магнієвий чавун володіє міцністю литої сталі і високими ливарними властивостями. З магнієвого чавуну виготовляють деталі, що піддаються ударам, впливу змінних напруг і зносу, часто високо-випробувальний чавун називають чавуном з кулястим графітом.

Поліпшення механічних властивостей всіх чавунів проводиться модифицированием легованих чавунів, т. Е. Чавунів, що мають в своєму складі певний відсоток хрому, нікелю і титану.

...
ПОДІЛИТИСЯ: