2.1.3. Ковкий чугун

Ковким называется чугун с хлопьевидным графитом, который получается в результате специального графитизирующего отжига (томления) отливок из белого доэвтектического чугуна.

Химический состав белого чугуна, отжигаемого на ковкий, содержит углерод (2,6 – 3,0 %) и кремний (0,8 – 1,5 %). Низкое содержание углерода спо-собствует повышению пластичности, так как при этом уменьшается количество графита, выделяющегося при отжиге. Пониженное содержание кремния исключает выделение пластинчатого графита в отливках при их кристаллизации в форме.

Схема образования структуры чугуна при отжиге приведена на рис. 2.2. При нагреве белого чугуна (П + Л + Ц) выше линии PSK (критическая точка Ас₁) образуется двухфазная структура – аустенит и цементит; длительная выдержка (6 – 8 ч) выше 960 С приводит к распаду цементита и образованию хлопьев графита (первая стадия графитизации), структура чугуна – А + Г. Охлаждение чугуна после первой стадии графитизации до комнатной температуры обеспечивает получение перлитного ковкого чугуна с повышенными прочностью и износостойкостью, но с пониженной пластичностью.

П ластичность ковкого чугуна повышают за счет увеличения количества феррита в результате проведения второй стадии отжига (длительной (12 – 16 ч) выдержки при 720 С). На этой стадии отжига происходит графитизация вторичного (перлитного) цементита, при полном распаде которого ковкий чугун будет иметь ферритную структуру.

Е

Рис. 2.2. Схема режима отжига на ковкий чугун

сли выдержка на вто-рой стадии графитизации была недостаточной, то распад перлитного цементита может протекать не до конца и чугун получит структуру «перлит + феррит + графит» (см. рис. 2.2).

Отливки изготавливают из ковкого чугуна следующих марок:

КЧ30-6; КЧ33-8; КЧ35-10; КЧ37-12 ферритного класса, характеризующегося ферритной или ферритно-перлитной микроструктурой металлической основы;

КЧ45-7; КЧ50-5; КЧ55-4; КЧ60-3; КЧ65-3; КЧ70-2; КЧ80-1,5 перлитного класса, характеризующегося в основном перлитной микроструктурой металлической основы.

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и цифрами, указывающими предел его прочности при растяжении (кгс/мм²) и относительное удлинение (%). Ферритные ковкие чугуны КЧ30-6, КЧЗЗ-8, КЧ35-10, КЧ37-12 используют для отливок, эксплуатируемых при значительных динамических статических нагрузках (картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы, детали контактной сети, головки и наконечники рукавов тормозной магистрали). Из феррито-перлитных чугунов КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ60-3, КЧ70-2, характеризующихся большей прочностью и некоторой пластичностью, изготавливают втулки, муфты, звенья и ролики цепей конвейера, вилки карданных валов и т. п. Ковкие чугуны применяют главным образом для изготовления мелких тонкостенных (до 5 – 20 мм) деталей в отличие от высокопрочных чугунов, которые используют для изготовления деталей большого сечения.

Характеристики ковкого чугуна приведены в табл. 2.3:

Таблица 2.3

Механические свойства и структура марок ковкого чугуна (ГОСТ 1215-79)

Марка ковкого чугуна	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение δ, %	Твердость по Бринеллю НВ, МПа	Структура ковкого чугуна
КЧ30-6 КЧ33-8 КЧ37-12 КЧ45-7 КЧ60-3 КЧ80-1,5	300 330 370 450 600 800	6 8 12 7 3 1,5	1000 – 1630 1000 – 1630 1100 – 1630 1500 – 2070 2000 – 2690 2700 – 3200	Ф + Г Ф + Г Ф + Г Ф + П + Г П + Г П + Г