Ковкий чугун

Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают путем специального графитизирующего отжига (томления) отливок из белых доэвтектических чугунов. Отливки загружают в специальные ящики, засыпают песком или стальными стружками для защиты от окисления и производят нагрев и охлаждение по схеме (рис.4.4).

Рис. 4.4. Схема отжига белого чугуна на ковкий

При температуре 950 -1000 °С происходит графитизация эвтектического и избыточного цементита (превращение метастабильного цементита в стабильный графит и аустенит). При второй выдержке при температуре 720 – 740 °С графитизируется цементит образовавшегося перлита (иногда вместо выдержки проводят медленное охлаждение от 770°С до 700°С в течение 30 часов, при этом происходит кристаллизация по стабильной диаграмме с выделением углерода в свободном состоянии).

В результате продолжительного отжига весь углерод выделяется в свободном состоянии.

Обычный состав ковкого чугуна 2,4-2,8 %С; 0,8-1,4%Si; ≤1% Мn; ≤0,1%S; ≤ 0,2 % Р. Структура – ферритная или феррито-перлитная (рис.4.5).

Отсутствие литейных напряжений, снятых во время отжига, благоприятная форма и изолированность графитных включений обуславливают высокие механические свойства ковких чугунов.

а б

Рис. 4.5. Микроструктура ковкого чугуна

а – ферритная основа, б – ферритно-перлитная основа

Из ковкого чугуна изготавливают детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки, в том числе клапаны, муфты, картеры редукторов, коленчатыевалы и др.

Маркируют ковкие чугуны по ГОСТ 1215-79 буквами КЧ и двумя числами, первое из которых – минимальный предел прочности на растя­жение в десятках мегапаскалей, а второе – относительное удлинение в %. Например, чугун КЧ 45-6 имеет временное сопротивление при растяжении 450 МПа, относительное удлинение δ=6 %, НВ=2400МПа и структуру - феррит+перлит.