Графитные серые чугуны.

Структура серого чугуна при получении отливок формируется в процессе медленного охлаждения, поэтому цементит, будучи при высоких температурах неустойчивым химическим соединением, распадается с образованием графита:

Fe₃C → А + Г при температуре выше линии PSK и

Fe₃C → Ф + Г при температурах ниже линии РSК. Графит имеет форму пластин.

Чем больше скорость охлаждения, тем в меньшей степени успевает произойти процесс графитизации.

Металлическая основа чугуна может состоять:

Ø из перлита (если количество связанного углерода в чугуне составляет 0,8 %), или

Ø из феррита + перлита (если количество связанного углерода меньше 0,8 %), или только

Ø из феррита (С_связ ≤ 0,025 %).

В зависимости от структуры металлической основы различают:

Ø перлитный чугун, имеющий структуру П + Г,

Ø ферритно-перлитный чугун, структура которого состоит из Ф +П + Г;

Ø ферритный чугун со структурой Ф + Г.

Таким образом структура серого чугуна представляет собой стальную основу, пронизанную графитовыми включениями. Прочность графита по сравнению с металлической основой ничтожна, его присутствие в чугуне равносильно пустоте. Наличие графита снижает механические свойства чугуна, но повышает его износоустойчивость и способность поглощать вибрации.

В зависимости от формы графита серые чугуны подразделяются на:

Ø серый литейный чугун, в котором графит выделяется в пластинчатой форме; Ø высокопрочный чугун, в котором графит находится в шаровидной форме; Ø ковкий чугун, в котором графит находится в хлопьевидной форме.

 

Следовательно, структура этих чугунов отличается от структуры стали только наличием свободного графита.

 

Наименьшую прочность имеет ферритный чугун. Твердость чугуна с различной структурой металлической основы имеет следующие значения:

Металлическая основа чугуна	Ферритная	Ферритно-перлитная	Перлитная
Твердость, HВ

Пластичность чугунов мало зависит от структуры металлической основы.

Форма графитных включений мало влияет на твердость чугуна, однако на прочность и пластические свойства она оказывает значительное влияние. Наиболее благоприятной формой графита является шаровидная, а пластинчатый графит снижает прочность и пластичность чугуна.

 

Пластичность чугуна очень заметно зависит от формы включений графита:

Графит Пластинчатый Хлопьевидный Шаровидный
δ, % ... 0,2—0,5 5-10 10—15

 

Кроме снижения прочности и пластичности включения графита заметно понижают также модуль упругости чугуна, значения которого оказываются значительно ниже, чем у стали.

Следует отметить, что в определенных случаях наличие графита в структуре полезно и дает чугуну преимущества перед сталью: включения графита облегчают обрабатываемость чугуна резанием (стружка делается ломкой); благодаря смазывающему действию графита чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами, т. е. хорошо работает на трение; чугун с включениями графита обладает способностью быстро гасить вибрации, колебания; графит делает чугун практически нечувствительным к поверхностным надрезам и другим дополнительным дефектам на поверхности.

Следует также отметить хорошие литейные свойства чугуна, дающие ему преимущество по сравнению со сталью.

Названия чугунов	Форма графитных включений
пластинчатые	хлопьевидные	шаровидные
Название чугуна по форме графитных включений
серый	ковкий	высокопрочный
Название чугуна по строению металлической основы	Перлитный
Феррито –перлитный Перлитный
Феррит-ный

Рис. 2. Классификация серых чугунов по строению металлической основы и форме графитовых включений