SIM Отливки из серого чугуна

Чугун является самым распространенным сплавом в литей­ном производстве. Достаточно отметить, что около 80 % общего мирового выпуска в 75 млн т отливок приходится на долю чугу­на. Область его применения обширна и продолжает расширяться в связи с улучшением его свойств и появлением высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, чугуна с вермикулярным гра­фитом и новых марок высоколегированных чугунов специаль­ного назначения.

Чугун — многокомпонентный сплав железа с углеродом, крем­нием и другими элементами, характеризуемый наличием в струк­туре эвтектики. Серый чугун имеет серый излом. Его структура состоит из металлической основы (феррита, перлита или их сме­си) и свободного графита, имеющего форму изогнутых или за­вихренных пластин. При этом количество связанного углерода не превышает 0,8 %, а остальной присутствует в виде графита.

На характер формирования структуры чугуна оказывают влияние многие факторы, но прежде всего это содержание посто­янных элементов (С, Si, Мп, S, Р), наличие легирующих элемен­тов, скорость охлаждения отливки, а также состояние расплава перед его заливкой в форму, которое зависит от перегрева распла­ва, его рафинирования и модифицирования. Под модифицирова­нием понимают введение в расплав небольших количеств доба­вок, которые, не меняя состав чугуна, оказывают влияние на зарождение и рост структурных составляющих, а следователь­но, конечную структуру отливки.

Так как основными факторами, определяющими структуру чугуна, являются химический состав и скорость охлаждения, разработаны структурные диаграммы, связывающие структуру чугуна в отливке с содержанием в нем основных компонентов (С, Si) и толщинойtотливки (рис. 14.3). Углерод и кремний оди­наково влияют на устойчивость цементита Fe₃C. С ростом содержа­ния этих компонентов он становится неустойчивым и распадается с образованием графита или не образуется вообще, и тогда графит кристаллизуется непосредственно из расплава в ходе эвтектиче­ского превращения. Поэтому при низком содержании углерода И кремния (зона I на рис. 14.3, а) весь углерод находится в свя­занном состоянии в виде цементита. Такой чугун имеет светлый излом и называется белым. Его структура состоит из ледебурита и перлита. По мере увеличения содержания углерода и кремния (зона II) устойчивость цементита снижается. В первую очередь это касается цементита, образующегося при эвтектическом распаде расплава при температуре свыше 1100 °С, когда диффузионные процессы происходят быстро. В зоне II структура металлической основы состоит из перлита, в котором располагаются образовав­шиеся в ходе эвтектического превращения розетки пластинчатого графита. В зоне III основу структуры составляют феррит и розетки пластинчатого графита.

Зоны Па и 116 являются переходными от зоны I к зоне II и от зоны II к зоне III, вследствие чего здесь присутствует смешанная структура. Так, например, в зоне На наряду с участками пер- литно-графитной структуры присутствуют участки ледебурита.