Чугун – сплав железа и углерода (>2,14%). Используемые чаще других чугуны содержат около 4% С, кремния – 0,5-4,5%, марганца -0,2-1,5%. Если учитывать цвет структуры металла на изломе, то его можно представить, как серый и белый. В сером – углерод содержится и в свободном виде (графит), и в химически связанном (цементит). Последнему присущи высокая твердость и хрупкость. В белом – С почти полностью находится в связанном состоянии, потому белый чугун также характеризуется повышенной твердостью.
Особенности ковкого чугуна
Ковкий чугун для получения требуемых механических качеств и соответствующей структуры производят из белого путем термической обработки – отжига или томления в песке при 800-850°С. При этом цементит распадается, и часть углерода выделяется в свободном состоянии, т.е. в виде графита. Отсюда его особая вязкость и пластичность. Процесс распада цементита и образования графита ускоряется при использовании присадок в виде алюминия и бора. Таким образом, чугун ковкий – металл модифицированный. Его модификация продолжается в процессе последующего (перлитного или ферритного) охлаждения с добавлением марганца, хрома и других присадок.
Перлитная структура ведет свое название от перламутра (при оптическом увеличении виден блеск) и представляет собой смесь пластин феррита и цементита. Ковкий чугун с такой структурой отличается высокой твердостью (235…305 НВ) и прочностью (Ств = 650…800 МПа), но незначительными пластичными свойствами.
При ферритном длительном (25-30 час.) охлаждении получается чугун с более значимыми пластичными качествами, но относительно невысокой прочностью (Ств = 370…300 МПа).
Маркировка ковких чугунов
По рекомендации ГОСТ 1215—79 маркировка ковкого чугуна содержит первые буквы его названия – КЧ. Следующие за ними две цифры отражают временное сопротивление, иными словами, сопротивление разрушению и деформации – КЧ30. Третья относится к относительному удлинению – величине пластической деформации материала при растяжении, и обозначается в процентах – КЧ30-6.
Кроме того, марки ковкого чугуна имеют градацию в зависимости от структуры. Так, к классу ферритных или ферритно-перлитных относятся марки КЧ 30-6; КЧ 33-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12. Перлитная структура представлена в ковких чугунах марок: КЧ 45-7; КЧ 50-5; КЧ 55-4; КЧ 60-3; КЧ 65-3; КЧ 70-2; КЧ 80-1,5.
ГОСТ 26358 регламентирует механические свойства марок ковкого чугуна: временное сопротивление разрыву, твердость по Бринеллю НВ, относительное удлинение. Разрешено отклонение только в величине пластической деформации не более 1%, и то лишь по согласованию с потребителем.
Ковкий чугун: применение
Технологические и механические качества ковкого чугуна таковы, что позволяют использовать его для производства разнообразных деталей: от мельчайших до весящих несколько тонн, выдерживающих ударные и вибрационные нагрузки: фланцы, картеры, ступицы и др. Словом, ковкий чугун – это широкий спектр номенклатуры автомобилестроения, машиностроения, судостроения, электропромышленности, станкостроения и т.п.