Сірий чавун

Сірі чавуни одержали таку назву по вигляду зламу, який має сірий колір.

Відмінною ознакою цих чавунів є присутність в структурі вільного вуглецю у вигляді графіту (рис 3 а). Виділенню вуглецю сприяють такі елементи, як кремній, нікель, алюміній. Необхідно знати, що одержують сірі чавуни шляхом повільного охолоджування при кристалізації по стабільній діаграмі (пунктирні лінії, рис. 1). Графіт, що утворюється з рідкої фази, росте з одного центру і, розростаючись у різні боки, набуває форму сильно викривлених пелюсток (рис. 3 б). В площині шліфа графіт має вид прямолінійних або скривлених пластинок, які є різними перетинами графітних пелюсток.

Чавун, в структурі якого відсутній евтектичний цементит, а включення графіту мають форму пластинок, називають сірим.

Залежно від швидкості охолоджування металева основа сірих чавунів може бути феритна, ферито-перлітна, перлітна (рис. 4).

При повільному охолоджуванні і великій кількості графітообразуючих елементів утворюється феритний сірий чавун (рис.5 а). В цьому випадку весь вуглець знаходиться у вигляді графіту.

Деяке збільшення швидкості охолоджування або наявність елементів (марганцю, хрому), гальмуючих графітизацію, сприяє утворенню перлітного цементиту. Залежно від кількості перліту, що утворився, може бути ферито-перлітний чавун (рис. 5 б) або перлітний

(рис 5 в).

а – феритний сірий чавун; б – ферито-перлітний чавун;

в – перлітний чавун

Графітні включення в сірому чавуні можна розглядати як тріщини, пори, що порушують цілісність металевої матриці. Чим більше графіту в структурі чавуну, тим нижче його якість. Сірий чавун відрізняється низькою пластичністю. Відносне подовження зразків із сірого чавуну на феритній основі при розтягуванні складає 0,3  0,8 %, на перлітній – 0,2  0,4 %.

Погано сприймає сірий чавун і динамічні навантаження. Разом з тим присутність графітних включень робить сприятливим вплив на ряд інших властивостей чавуну – оброблювання різанням, антифрикційні властивості. Прочностні властивості сірого чавуну залежать від міцності металевої матриці. Сірий чавун рекомендується використовувати переважно для деталей, що працюють на стиснення (станини верстатів, поршні, циліндри і т.д.).

При стисненні чавун витримує значні деформації, і руйнування має характер зрізу під кутом 45°. Руйнуюче навантаження при стисненні, залежно від якості чавуну і його структури, в 3 – 5 разів більше, ніж при розтягуванні. Графіт, порушуючи сплошність металевої основи, робить чавун малочутливим до всіляких зовнішніх концентраторів напруг (дефектам поверхні, надрізам, виточкам і т. п.). Внаслідок цього сірий чавун має приблизно однакову конструктивну міцність у відливках простої форми або з рівною поверхнею, і складної форми з надрізом або погано обробленою поверхнею. Графіт підвищує зносостійкість і антифрикційні властивості чавуну внаслідок власного змащування і підвищення міцності плівки мастила. Дуже важливо, що графіт покращує оброблюваність різанням, робить стружку ламкою.

Маркірують сірі чавуни буквами СЧ і цифрами що від ноповідно ГОСТ 1412 – 85, що характеризують величину тимчасового опору при випробуваннях на розтягування: СЧ 30 (де 30 позначає _в = 300 МПа).

Типовий хімічний склад сірих чавунів: 2,9  3,6 % С; 1,1  3,5 % Si; 0,6  1,2 % Mn;  0,3  0,6 % P;  0,15 % S.

Властивості і області вживання сірих чавунів приведені в таблиці 1.

Таблиця 1 – Властивості і вживання сірих чавунів

Марка чавуну	Межа міцності, МПа, при		Вживання
	розтягуванні	вигинанні
СЧ 10 СЧ 12	 100  120	 260  300	Деталі невідповідально-го призначення: шківи, кришки, будівельні ко-лони, фундаментні пли-ти
СЧ 15 СЧ 18	 150  180	 320  360	Станини верстатів і ме-ханізмів, деталі автомо-білів і тракторів, арма-тура
СЧ 21 СЧ 24 СЧ 28 СЧ 32 СЧ 40 СЧ 45	 210 240  280  320  400  450	 400  440  480  520  560  600	Станини могутніх вер-статів; деталі, що пра-цюють на знос: галь-мівні барабани, цилін-дри, поршні, блоки дви-гунів, деталі металур-гійного устаткування