Особенности получения отливок из ковкого чугуна

Ковкий чугун отличается от серого и высокопрочного формой графита, который имеет компактную, но хлопьевидную форму. Такую форму графит приобретает только при разложении цементита при температурах выше А_С1. Поэтому основной особенностью технологии получения отливок из ковкого чугуна является необходимость изготовления сначала их из белого чугуна без включений пластинчатого графита. Для получения чугуна с хлопьевидным графитом и без структурно свободного цемен­тита отливки подвергают отжигу. В зависимости от химического состава чугуна и режима отжига можно получить ферритную, перлитную или перлитно-ферритиую металлическую основу.

Наличие пластинчатого графита в структуре ковкого чугуна не допускается, поэтому увеличение толщины стенок и массы отливки затрудняет получение чисто белого чугуна, поэтому область использования ковкого чугуна ограничивается тонкостенными (до 50 мм) отливками массой в не­сколько десятков килограммов.

Различают два вида ковкого чугуна: черносердечный (с темным бархатистым изломом) и белосердечный (с блестящим светлым изломом). Целью отжига чугуна на черносердечный является разложение структурно свободных карбидов, при этом обезуглероживается только поверхностный слой толщиной до 0,5 мм. Белосердечный ковкий чугун имеет полностью обезуглероженный поверхностный слой и частично обеуглероженные внутренние слои.

Ферритный ковкий чу­гун обладает высокой пла­стичностью, сопротивле­нием ударным нагрузкам и однородностью механи­ческих свойств по сече­нию отливок. Второй осо­бенностью ферритного ковкого чугуна является возможность одновремен­ного повышения прочности и пластичности, тогда как в других железоуглеродистыз сплавах повышение прочности всегда сопровождается снижением пластичности.

Перлитный ковкий чугун обладает высокой прочностью и средней пластичностью, отличается хорошими антифрикционными свойствами и высокой износостойкостью. Эти свойства могут быть существенно повышены при дополнительном микролегировании чугуна.

По уровню механических свойств s _в, d и а_н (ударная вязкость) ковкий чугун близок к чугуну с шаровидным графитом, а по хладноломкости он его превосходит. Это объясняется низким содержанием кремния в чугуне КЧ (0,9 - 1,6 %) в сравнении с 2,0 - 3,0 мас. У ЧШГ. При содержании кремния в чугуне свыше 2,0 % он, ликвируя на границу эвтектических зерен, охрупчивает их и снижает ударную вязкость при низких температурах.

По ГОСТ 1215-79 регламентированы минимально допустимые значения s _в, d и НВ (табл. 3.9.16).

Таблица 3.9.16. Марки и механические свойства ковкого чугуна (ГОСТ 1215-79)

Марка	sв, МПа	d, %	НВ	Класс чугуна
	не менее
КЧ 30-6			100-163	Ферритный
КЧ 33-8			100-163	- «-
КЧ 35-10			100-163	- «-
КЧ 37-12			100-163	- «-
КЧ 45-7			150-207	Перлитный
КЧ 50-5			170-230	- «-
КЧ 55-4			192-241	- «-
КЧ 60-3			200-264	- «-
КЧ 65-3			212-269	- «-
КЧ 70-2			241-285	- «-
КЧ 80-1,5		1,5	270-320	- «-

Механические свойства КЧ определяют на литых образцах диаметром 16 мм, в зависимости от толщины стенки отливок допускается применение образцов диаметром 8 и 12 мм. Расчетная длина для определения относительного удлинения, как правило, трехкратная.

Обрабатываемость резанием КЧ, особенно ферритного, лучше, чем ЧШГ или стали с одинаковым содержанием связанного углерода отжига, который облегчает излом стружки и служит смазкой режущей кромки инструмента.

Так, например, если принять обрабатываемость резанием автоматной стали за 100 %, то обрабатываемость ферритного КЧ составляет 100 - 120 %, перлитного с твердостью НВ 190 - 240 – 70 - 90 %.

Обезуглероженный КЧ является единственным конструкционным чугуном, который хорошо сваривается и может быть использован для получения сварно-литых конструкций.

Ковкий чугун хорошо поддается запрессовке, расчеканке и легко заполняет зазоры. Отливки из ферритного КЧ можно подвергать холодной правке, из перлитного – в горячем состоянии.

Литейные свойства КЧ.

Ковкий чугун имеет пониженные литейные свойства: жидкотекучесть ниже, чем у СЧ и ЧШГ, но выше, чем у стали, и возрастает с повышением содержания углерода, кремния и фосфора. Соответственно толщину стенки отливок из КЧ назначают не менее 6 мм. Ограничение по максимальной толщине (не более 60 мм) связано с возможностью появления в литом состоянии недопустимых пластинчатого и точечного междендритного графита.

Объем усадочных раковин при затвердевании белого чугуна составляет 4,0 - 6,5 % и зависит от податливости литейной формы. Поэтому для получения плотных отливок из КЧ при разработке конструкции отливок предусматривают направленность затвердевания и хорошее питание прибылями.

Литейная усадка отливок из ферритного КЧ при содержании углерода 2,5 - 2,9 мас. % и толщине стенки до 20 мм составляет около 0,5 %, а при большей толщине усадка снижается до 0 %. Литейная усадка перлитного КЧ на 0,5 % больше усадки ферритного.

Значительные величины доперлитной усадки белого чугуна и модуля упругости в сочетании с хрупкостью создают литейные напряжения и склонность к образованию горячих и холодных трещин, что учитывают при конструировании отливок и разработке технологии литейной формы. Это ограничивает получение сложных по конструкции отливок.

Дата добавления: 2014-01-07