Ковкий чугун

Ковкий чугун имеет выделения графита в виде компактных образований неправильной формы или хлопьев. Получается он путем специального отжига отливки из малоуглеродистого белого чугуна. Свое название ковкий чугун получил за более высокие пластические свойства по сравнению с серым чугуном, хотя свободной ковке (без оправки) он, конечно, никогда не подвергался.

Хорошие свойства у отливок обеспечиваются, если в процессе кристаллизации и охлаждения отливок в форме не происходит процесс графитизации. Чтобы предотвратить графитизацию, чугуны должны иметь пониженное содержание углерода и кремния.

Ковкие чугуны содержат: углерода – 2,4…3,0 %, кремния – 0,8…1,4 %, марганца – 0,3…1,0 %, фосфора – до 0,2 %, серы – до 0,1 %.

Формирование окончательной структуры и свойств отливок происходит в процессе отжига, схема которого представлена на рис. 16.

Рис. 16. Отжиг ковкого чугуна

Отливки выдерживаются в печи при температуре 950…1000 °С в течении 15…20 часов. Происходит разложение цементита:

Fe₃C → 3Fe_γ + C_{(графит)}.

Структура после выдержки состоит из аустенита и графита (углерод отжига). Затем следует охлаждение до температуры стабильного эвтектоидного превращения (примерно до 760 °С). При медленном охлаждении в интервале 760…720 °С, происходит разложение цементита, входящего в состав перлита, и структура после отжига состоит из феррита и углерода отжига – получается ферритный ковкий чугун (режим а, рис. 16). При относительно быстром охлаждении (режим б, рис. 16) вторая стадия полностью устраняется и получается перлитный ковкий чугун. Структура чугуна, отожженного по режиму в (рис.16),состоит из перлита, феррита и графита отжига (получается феррито-перлитный ковкий чугун). Отжиг является длительной70…80 часов и дорогостоящей операцией. В последнее время в результате усовершенствований длительность сократилась до 40 часов.

По механическим и технологическим свойствам ковкий чугун занимает промежуточное положение между серым и высокопрочным чугунами. Недостатком ковкого чугуна по сравнению с высокопрочным является ограничение толщины стенок для отливки и необходимость отжига.

Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Из ферритных чугунов изготавливают картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы, хомутики, муфты, фланцы. Из перлитных чугунов, характеризующихся высокой прочностью, достаточной пластичностью, изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, тормозные колодки.

Обозначаются индексом КЧ (ковкий чугун) и двумя числами, первое из которых показывает значение предела прочности, умноженное на10^-1, а второе – относительное удлинение - КЧ 30 - 6.

Стали