Графит в чугунах существует в следующих формах:
- пластинчатый графит, в виде лепестков, прожилок; - вермикулярны й (или мелкопластинчатый) графит, разновидность первого, при этом пластины похожи на нити; - шаровидный (глобулярный) графит; - хлопьевидный графит. Возможные формы графита в чугуне показаны на рис. 32.
Рис. 32. Возможные формы графита в чугунах. 1 - пластинчатый, 2 - мелкопластинчатый (вермикулярный), 3 - хлопьевидный, 4 - шаровидный графит.
Для получения шаровидного графита при плавке чугуна применяют присадку магния (или церия). Такая форма графитовых включений в структуре материала создает значительно меньшую концентрацию механических напряжений. Чугун с глобулярным графитом называют высокопрочным. Марки ВЧ30, ВЧ100. ГОСТ 7293 - 85.
При отжиге, используя неустойчивость цементита, происходит распад цементита. Образующийся графит приобретает компактную, почти равноосную, но не шаровидную форму. Такой графит называют хлопьевидным. В практике такой чугун называют ковким. Марки КЧ 33 - 8, КЧ 80 - 1,5. ГОСТ 1215 - 79.
|
|
Чугуны воспринимают термическую обработку. Например, используется зависимость вида затвердевания от скорости охлаждения. Поверхность при этом подлежит белому затвердеванию (наличие цементита обеспечивает высокую твердость), в то время как внутри отливки с уменьшающейся скоростью охлаждения происходит переход от половинчатого до серого затвердевания чугуна. При термообработке детали предназначенной под трение и изнашивание получают отбеленную поверхность.
Механические свойства чугуна: сопротивление разрыву, изгибу, кручению, обусловлены количеством и формой графита. Предел прочности при сжатии и твердость чугуна зависят от строения металлической основы. Влияние формы графитовых включений и структуры металлической основы на пластичность, твердость чугуна показано в табл. 2. Наличие структурно свободного графита обеспечивает хорошую обработку со снятием стружки. Антифрикционные свойства чугуна, например, подшипников лучше, чем стали. Необходимые свойства получаются благодаря тому, что средства смазки вымывают графит, и могут образовываться накопления смазочного материала. К антифрикционным чугунам принадлежат марки: АЧС, АЧК, АЧВ. ГОСТ 1585 - 85. Такие чугуны при плавке легируют никелем, хромом, титаном, алюминием, свинцом и магнием не более 0.5 %. Легированные сорта чугуна обладают стойкостью против морской воды и обладают хорошей устойчивостью против многих кислот и щелочей. ГОСТ 7769-82. По химическому составу различают несколько групп легированных чугунов: хромистые (ЧХ16М2), кремнистые (ЧС15М4), алюминиевые (ЧЮ6С5), марганцевые (ЧГ7Х4) и никелевые (ЧНХТ), а по условиям эксплуатации: жаростойкие, жаропрочные, износостойкие, коррозионностойкие и немагнитные. При этом один и тот же легирующий элемент придает чугуну несколько специальных свойств. В табл. 3. приведена данные физико - механических свойств чугуна.
|
|
Таблица 2
Графит | Пластинчатый | Хлопьевидный | Шаровидный |
d, % | 0,2-0,5 | 5-10 | 10-15 |
Чугун | Ферритный | Феррито-перлитный | Перлитный |
Твердость НВ |
Таблица 3
Марка | бв, МПа | d, % | НВ, МПА | Металлическая основа | Графит | Предельные режимы работы, p/v | ГОСТ |
СЧ10 | 1430-2290 | феррит-перлит | пластинчатый | нет данных | 1412-85 | ||
ВЧ 35 | 2700-3600 | бейнит | шаровидный | нет данных | 7293-85 | ||
КЧ 30-6 | 1000-1630 | феррит | хлопьевидный | нет данных | 1215-79 | ||
АЧС-1 | Нет данных | Нет данных | 1800-2410 | перлит | пластинчатый | 5/5 | 1585-85 |
ЧС15М4 | 2949-3940 | ледебурит | нет | нет данных | 77769-82 |