Ч А В У Н И

1. Властивості чавунів.

2. Види чавунів.

3. Вплив домішок на властивості чавуну.

1. У чавунах, що реально виплавляються промисловістю, частина вуглецю може знаходитися у вільному стані у вигляді графіту - темно кристалічної речовини з гексагональними гратками. У зв'язку з відзначеним чавуни прийнято ділити на білі і сірі, що мають білий світлий злам, зважаючи на відсутність графіту, і чавуни з графітом, тобто якоюсь кількістю вільного вуглецю.

Чавун з графітом можна умовно розглядати як сталь, «зіпсовану» наявністю графітних включень, тобто його можна представити у вигляді сталевої основи, що містить графітні включення, якими можна керувати, додаючи чавуну ті або інші механічні властивості залежно від форми і розмірів цих включень.

2. У сірих чавунах графітні включення мають форму кривих пластинок. Такий чавун є сталлю з готовими тріщинами - концентраторами напруг, заповненими графітом. Чим їх більше і чим вони крупніше, тим нижче міцність сірого чавуну. Їх маркують буквами СЧ, поряд ставлять число, що означає тимчасовий опір s_в (кг с/мм²) СЧ10, СЧ15...СЧ45. Його використовують для отримання відливань мало відповідального призначення (станини верстатів, коробки, противаги і т.д.).

Високоміцний чавун містить графіт в геометрично правильній кулястій формі, майже не концентруючий напруг і тому забезпечуючий чавуну найбільшу міцність s_в (до 120 кг с/мм²), що поєднується із задовільною пластичністю d (12 - 17%) ВЧ38-17(ВЧs_в - d), ВЧ70-2, ВЧ120-2 і т.д. Цей чавун одержують у результаті модифікації сірого чавуну добавками (0,03-0,07%) магнію і церію. З нього відливають відповідальні деталі (колінчасті вали автомобілів і суднових двигунів).

Ковкий чавун містить графіт у пластівчастій формі. Це забезпечує йому більш високу, ніж у сірого, але дещо меншу, ніж у високоміцного чавуну, міцність, що поєднується з деяким запасом пластичності КЧ30-6, КЧ97-12, КЧ63-2. Його застосовують для виготовлення литих деталей, що піддаються в роботі невеликим навантаженням (важелі, педалі, кожухи і т.д.).

3. Велика частина вуглецю в сірому чавуні знаходиться у вигляді графіту, який частково роз'єднує металеву суцільність сплаву, звідси — крихкість. Вміст вуглецю в сірому чавуні не повинен перевищувати 4 %; міцні ж чавуни містять 2,8—3 %С. Виділення в чавуні графіту супроводиться збільшенням об'єму, що знижує усадку чавуну при охолоджуванні до 1 %. Крім того, при збільшенні вмісту вуглецю чавун стає більш рідкотекучим. Внаслідок цього вуглець покращує ливарні властивості чавуну і дозволяє одержувати якісне тонкостінне литво.

Кремній є компонентом, який сприяє одержанню сірого чавуну. Він утворює із залізом силіциди (FeSi і Fе₃Sі₂) і сприяє виділенню графіту. Таким чином, збільшення частки кремнію в чавуні приводить до зменшення в ньому кількості карбіду заліза і, отже, до поліпшення оброблювання його різальними інструментами. Крім того, кремній збільшує рідкотекучість, знижує температуру плавлення і уповільнює охолоджування чавуну. Кількість кремнію в сірому чавуні коливається в межах від 0,75 до 3,75 %.

Марганець збільшує стійкість карбіду заліза (Fе₃С)
при затвердінні і охолоджуванні чавуну, що сприяє вибілюванню чавуну. Присутність марганцю в сірому чавуні також допустимо до 1,3 %, оскільки марганець зміцнює чавун, паралізує шкідливий вплив сірки, а також покращує рідкотекучість чавуну.

Сірка, навпаки, знижує рідкотекучість чавуну, роблячи його густим, погано заповнюючим форму, протидіє виділенню графіту і додає чавуну крихкість. Тому сірка — шкідлива домішка і гранично допустимий вміст її в чавуні 0,07 %.

Фосфор створює в чавуні тверду і крихку фосфоридную евтектику, тому в чавунних деталях, що зазнають ударних навантажень, його вміст не повинен перевищувати 0,3 %. У литих деталях машин, що працюють на стирання, тверда фосфідна евтектика підвищує їх стійкість проти спрацювання; в такому литві допускається вміст фосфору до 0,7—0,8 %. Фосфор, крім того, знижує температуру плавлення чавуну, сильно збільшує його рідкотекучість і зменшує усадку. Це дозволяє одержувати з фосфорного чавуну тонкі відливання з чистою і гладкою поверхнею. Тому чавун, що містить до 1,2 % фосфору, застосовується для художнього литва.