Отливки из ковкого чугуна

Ковкий чугун (КЧ) – конструкционный материал, широко используемый для изготовления отливок во многих отраслях промышленности.

КЧ отличается от СЧ большой вязкостью, а от стали – лучшими литейными свойствами. Его применяют для изделий, подвергающихся динамическим нагрузкам.

На долю отливок из КЧ в общем балансе производства литья приходится 3,5%. Из-за высокой себестоимости он является неперспективным материалом.

Ковким чугуном называется чугун с хлопьевидным или компактным графитом типа Гф1-Гф9, получаемый путем отжига БЧ определенного химического состава.

Получение отливок из КЧ состоит из двух этапов:

1 – получение отливок из БЧ;

2 – графитизирующий отжиг этих отливок.

В результате отжига происходит графитизация с большей или меньшей степенью обезуглероживания. Отливки, которые в литом состоянии были хрупкими и твердыми, после отжига (в определенных пределах) становятся пластичными и легкообрабатываемыми.

В зависимости от условий и режима отжига структура КЧ может быть: ферритной, феррито-перлитной, перлитной с большим или меньшим количеством включений графита (углерода отжига).

а – ферритная; б – ферритно-перлитная матрица.

Рисунок – Микроструктура ковкого чугуна

В зависимости от металлической матрицы ковкий чугун может быть ферритным черносердечным (ФЧКЧ), перлитным белосердечным (ПБКЧ) или перлитным (ПКЧ).

Излом ФЧКЧ темный, бархатистый с небольшой обезуглероженной светлой поверхностью, он имеет меньшую твердость, лучшую обрабатываемость, более высокую пластичность, поэтому он получил большее распространение, чем ПКЧ.

ПБКЧ имеет светлый, блестящий излом за счет легирования во время отжига. Из него изготавливают детали более высокой прочности. ПКЧ обладает также более высокими антифрикционными свойствами.

Гост 1215-79 устанавливает 11 марок КЧ, они маркируются двумя буквами КЧ и двумя цифрами: первая – σ_в, вторая – δ,%), регламентируется химический состав и твердость (НВ).

Механические свойства КЧ в основном зависят от типа матрицы, количества и дисперсности графита.

Таблица – Механические свойства и средний химический состав КЧ

Марка чугуна	Механические свойства	Содержание элементов,%
σв, кгс/мм^2	δ,%	НВ	С	Si	Mn
ферритные чугуны
КЧ30-6			100-163	2,7	1,3	0,5
КЧ33-8			100-163	2,7	1,3	0,5
КЧ35-10			100-163	2,6	1,2	0,4
КЧ37-12			110-163	2,5	1,3	0,3
перлитные чугуны
КЧ45-7			150-207	2,6		0,6
КЧ50-5			170-230	2,6		0,6
КЧ55-4			192-241	2,6		0,6
КЧ60-3			200-269	2,6		0,6
КЧ65-3			212-269	2,5		0,6
КЧ70-2			241-285	2,5		0,6
КЧ80-1,5		1,5	270-320	2,5		0,6

ФКЧ наряду с удовлетворительной прочностью, обладает хорошей пластичностью и вязкостью разрушения. Высокие эксплуатационные свойства ФКЧ сохраняет до температуры 450 °С.

ПКЧ имеет более высокую прочность и износостойкость, но меньшую пластичность. Его подвергают следующим видам термообработки: нормализации, закалке и закале с отпуском. В результате получается сорбит или тростит с повышенной прочностью.

Основные преимущества КЧ состоят в однородности его свойств по сечению отливки, отсутствие в них напряжений, сочетание высоких механических свойств с хорошей обрабатываемостью резанием. Хлопьевидный графит обеспечивает ломкость стружки и одновременно служит сухим смазывающим материалом.

Ферритная матрица с небольшой твердостью способствует снижению усилий резания. При одной и той же твердости обрабатываемость КЧ на 10-30% выше, чем обрабатываемость стальных поковок.

Литейные свойства ковких чугунов зависят от химического состава и состояния углерода.

Пониженное содержание (C+Si) дает меньшую степень этектичности, что приводит к снижению жидкотекучести ковких чугунов по сравнению с серыми чугунами.

Жидкотекучесть для ковких чугунов имеет важное значение, т.к. из них изготавливают корпусные сложные тонкостенные отливки. Для повышения жидкотекучести увеличивают перегрев металла перед заливкой.

Усадочные свойства ковких чугунов определяются состоянием чугуна до отжига, т.е. отбелом. Поэтому линейная усадка ковких чугунов в 1,5-2,0 раза больше по сравнению с серыми чугунами и составляет 1,6-2,3%.

Высокий модуль упругости (Е = 170 ГПа), низкая теплопроводность в отбеленном состоянии с большой усадкой способствуют образованию горячих и холодных трещин.

Дата добавления: 2014-01-06