Отливки из ковкого чугуна

Ковкий чугун получают отжигом отливок из белого чугуна, в ходе которого происходят разложение цементита и образование компактного графита. Технологический процесс получения от­ливок из ковкого чугуна разбивается на две стадии. В ходе пер­вой получают отливки из белого чугуна, в которых весь углерод находится в связанном состоянии (Fe₃C). На второй стадии от­ливки отжигают, разлагая цементит, в результате чего повыша­ются механические свойства чугуна и особенно его пластичность. Различают ферритный (КЧ 35) и перлитный (КЧ60) чугуны. Группа цифр (35, 50, 60, 80) маркировки обозначает гаранти­руемое временное сопротивление в кгс/мм². Перлитный ковкий чугун отличается высокой прочностью и износостойкостью, но его пластичность низкая и обрабатываемость резанием плохая.

В связи с тем что отливки должны после кристаллизации иметь структуру белого чугуна, содержание углерода и кремния в чугуне должно быть низким, а толщина отливок — небольшой (см. зону I на рис. 14.3). Обычно содержание углерода составляет 2,2...3,0 %, а кремния 0,8...1,4 %, причем высокому содержанию углерода должно соответствовать низкое содержание кремния.

Для отжига белого чугуна на ковкий отливки загружают на платформы или вагонетки с гидравлическим приводом и поднима­ют в печи колпакового типа. При получении ферритного ковкого чугуна процесс отжига разбивается на две стадии. Структура исходного белого чугуна, схематическое изображение которой показано на рис. 14.6, содержит два типа цементита: крупные пластины цементита ледебурита и мелкие пластины цементита перлита. Для распада каждого из них требуются выдержки при различных температурах. Нагрев до точки 1 приводит к превра- щёнию перлита в аустенит. Выдержка между точками 1 и 2 при температуре 980...1050 °С необходима для распада цементита ледебурита и образования вместо него компактных включений графита. Если после выдержки отливки извлечь на воздух или охладить вместе с печью, то аустенит металлической основы превратится в перлит различной степени дисперсности. В том случае, если отливки выдерживать при температуре 700 °С или медленно охладить их в интервале 730...680 °С, создадутся ус­ловия для распада цементита перлита и металлическая основа будет ферритной. Реальные структуры белого, ферритного ков­кого и перлитного ковкого чугунов приведены на рис. 14.4, а и 14.7.

При производстве ковкого чугуна широко применяется его модифицирование тысячными долями процента алюминия, вис­мута, бора и, реже, титана и теллура, обеспечивающее резкое увеличение числа включений графита, что сокращает продолжи­

тся 0 т,ч б Рис. 14.6.Режимы отжига белого чугуна: а — ферритного; б — перлитного

Рис. 14.7. Структуры ковкого чугуна:a — ферритный; б — перлитный

тельность отжига и снижает опасность появления пластинчатого графита пои первичной кристаллизации.

В з*висимосги от цвета излома различают черносердечный и белосердечный ковкие чугуны. Последний получается в том слу­чае, когда отжиг вецут в окислительной среде при максимально высоких температурах. В процессе отжига происходит обезуь пе­реживание отливок, что особенно заметно в поверхностных слоях. Такой чугун отличается более высокими механическими свойст­вами, но его производство экономически невыгодно, так как увели­чение продолжительности цикла отжига до 100... 110 ч приводит к большему расходу электроэнергии.

Литейные свойства белого чугуна, предназначенного для полу­чения ковкого, хуже, чем у серого. Он имеет больший коэффи­циент линейной усадки (2 %), "то требует установки прибылей и увеличивает опасность грещин и короблений, и больше склонен к ликвации и газонасыщению.

В связи с высокими механическими свойствами ковкий чу­гун применяют для изготовления тонкостенных отливок сель­скохозяйственных машин и автомобилей, арматуры, фитингов и других деталей, не испытывающих ударных нагрузок.

Для плавки ковкого чугуна применяется дуплекс-процесс ва­гранка — электродуговая печь. Модифицирование чугуна осу­ществляется при переливе из электропечи в разливочный ковш.