Ковкий чугун

Ковкий чугун представляет собой чугун с графитом хлопьевидной формы; его получают графитизирующим отжигом отливок из белого чугуна, в процессе которого происходит графитизация с образованием хлопьевидного графита.

Получение отливки из белого чугуна обеспечивается как быстрым охлаждением, так и особенностями химического состава.

Быстрое охлаждение достигается в тонкостенных отливках толщиной не более 40...50 мм. По сравнению с серыми и высокопрочными чугунами ковкие чугуны должны содержать пониженное количество углерода (2,4...2,8%) и кремния (1,0...1,6%). Меньшее ОГЛАВЛЕНИЕ углерода способствует повышению пластичности, а пониженное ОГЛАВЛЕНИЕ кремния исключает выделение пластинчатого графита в процессе кристаллизации и позволяет также получить более пластичную металлическую основу.

Вместе с тем концентрация этих компонентов достаточна для осуществления распада цементита при графитизирующем отжиге. Для обеспечения графитизации в процессе отжига концентрация марганца (препятствует графитизации) должна быть не очень высокой (0,3...1,0%).

Рис. 7.5. График графитизирующего отжига белого чугуна для получения ковкого чугуна

В таком количестве марганец препятствует графитизации при получении отливки из белого чугуна, но не задерживает ее при графитизирующем отжиге.

Графитизирующий отжиг проводится в две стадии (рис. 7.5). Он заключается в медленном нагреве (20...25 ч) отливок до температуры 950... 1000 °С и длительной выдержке (10...15 ч), в процессе которой происходит распад цементита, входящего в состав ледебурита, и частично вторичного цементита (первая стадия). Затем осуществляется медленное охлаждение (до 12 ч) до температуры ниже А1, при котором происходит выделение из аустенита вторичного цементита и сто распад с образованием хлопьевидного графита.

Вторая стадия отжига протекает в течение 25...30 ч при температуре немного ниже температуры эвтектоидного превращения; при этом происходит эвтектоидное превращение аустенита в перлит и распад цементита, входящего в перлит, па феррит и графит.

В результате такого отжига отливок белого чугуна получают ковкий ферритный чугун (излом бархатисто-черный). При сокращении выдержки второй стадии отжига графитизация цементита перлита происходит не до конца и получают ковкий ферритно-перлитный чугун, а если исключить вторую стадию – ковкий перлитный чугун (излом светлый).

Компактная форма хлопьевидного графита, в меньшей степени ослабляющая металлическую основу, чем пластинчатый графит, отсутствие литейных напряжений, которые полностью устраняются во время отжига, обусловливают высокие механические свойства ковких чугунов. Они существенно превосходят серые чугуны по прочности и особенно по пластичности. Именно из-за своей более высокой пластичности они получили название – ковкие. Название условно, поскольку их пластичность еще недостаточна для осуществления пластичного деформирования; ковкие чугуны не куют.

Микроструктуры ковких чугунов приведены на рис. 7.6, марки ковких чугунов – в табл. 7.6. Они обозначаются буквами КЧ и цифрами, первая – предел прочности при растяжении [кгс/мм2]; вторая – относительное удлинение (%) при испытаниях на растяжение.

Из ковких чугунов изготавливают детали небольших размеров, которые работают при значительных статических

Рис. 7.6. Микроструктура ковких чугунов. × 500:

а – ферритный; б – перлитный

Таблица 7.6

Марки и механические свойства ковких чугунов

Чугун	Механические свойства		Структура металлической основы
	σΒ, МПа	δ, %
КЧ 30-6	300	6	Феррит
КЧ 35-10	350	10
КЧ 37-12	370	12	Феррит + перлит
КЧ 45-7	450	7	Перлит
КЧ 50-5	500	5
КЧ 55-4	550	4

и динамических нагрузках (картеры редукторов, ступицы, крюки, фланцы, муфты, вилки карданных валов, втулки, тормозные колодки и др.).