Структура полимеров, стекла и керамики 3 страница

3.2.5. Связь между свойствами сплавов и типом диа­грамм состояния.

 

Между составом и структурой сплава (рис. 1.30), определяемой типом диаграм­мы состояния и свойствами сплава, имеется опре­деленная зависимость (правило Н. С. Курнакова).

В механических смесях свойства (твердость Н, электропроводность Е и др.) изменяются ли­нейно (рис. 1.30, а). Следовательно, значения свойств сплава находятся в интервале между свойствами чистых компонентов.

В твердых растворах свойства изменяются по криволинейной зависимости (рис. 1.30, б). Причем некоторые свойства, в первую очередь электросопротивление, могут значительно отличаться от свойств компонентов. Поэтому распад твердого раствора на две (или более) фазы приводит к повышению электропроводности (закон Н.С. Курнакова).

При образовании ограниченных твердых растворов (рис. 1.30, в) свойства в интервале концентраций, отвечающем однофазным твердым растворам, измняются по криволинейному, а в двухфазой области диаграммы – по прямолинейному закону, причем крайние точки на прямой являются свойствами чистых фаз, предельно насышенных твердых растворов, образующих данную смесь.

При образовании химического соединения на диаграмме концентрация – свойства (рис. 1.30, г) свойства выражаются ломаными линиями. При концентрации, соответствующей химическо­му соединению, отмечается характерный перелом на кривой свойств. Это объясняется тем, что хи­мические соединения обладают индивидуальны­ми свойствами, обычно резко отличающимися от свойств образующих их компонентов.

Рис. 1.30. Диаграммы состояния сплавов и их свойства

По диаграммам состояния можно определять и технологические свойства сплавов, что облег­чает выбор материала для изготовления изделий. Так, твердые растворы имеют низкие литейные свойства (плохую жидкотекучесть, склонны к образованию пористости и трещин). В свою оче­редь эвтектические сплавы имеют хорошую жидкотекучесть и т.д.

Эти закономерности указывают на то, что у твердых растворов такие свойства, как твердость, удельное электрическое сопротивление, коэрцитивная сила и другие, всегда превосходят свойства исходных компонентов. Эти закономерности являются основой при разработке составов сплавов с заданными свойствами. Однако эти закономерности относятся к сплавам в равновесном состоянии, поэтому применение их ограничено.

 

3.3. Диаграмма состояния железо – углерод

Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов. Начало изучению железоуглеродистых сплавов и процессов термической обработ­ки было положено опубликованной в 1868 г. ра­ботой Д. К. Чернова «Критический обзор статей Лаврова и Калакуцкого о стали и стальных ору­диях и собственные исследования Д. К. Чернова по этому же предмету». Д. К. Чернов впервые указал на существование в стали критических точек и дал первое представление о диаграмме железо - цементит. В дальнейшем изучению железоуглеродистых сплавов и построению диа­грамм железо - углерод были посвящены рабо­ты Ф. Осмонда, Ле-Шателье (Франция), Р. Аустена (Англия), А. А. Байкова и Н. Т. Гудцова (Россия), Розенбаума (Голландия), П. Геренса (Германия) и др.

Основными компонентами, от которых зави­сит структура и свойства железоуглеродистых сплавов, являются железо и углерод.

Обычно при изучении диаграммы железо – углерод берут только часть ее: Fe – Fe3C, рис. 1.31.

Рис. 1.31. Предполагаемая диаграмма железо - углерод

 

Общие принципы построения диаграммы и ее особенности.

 

Чистое же­лезо - металл серебристо - белого цвета; темпе­ратура плавления 1539 0С. Железо имеет полиморфные модификации - аллоторопические изменения : Fe - α, Fe – γ, Fe - δ.

Модификация α - Fe существует при температурах ниже 911°С (о.ц.к. – объемно - центрированная кубическая), Fe - δ. вы­ше 1392°С (о.ц.к., но с несколько иными параметрами) – можо встретить в литературе написание этой модификации, как Fe - α; γ - Fe - при 911 - 1392°С (г.ц.к.- гране-центрированная кубическая).

Кристаллическая решетка α – Fe имеет период 0,28606 нм, до температуры 768 0С магнитно (ферромагнитно), при этой темпратуре железо переходит в паромагнитное состояние (называется точкой Кюри), рис. 1.32.

Плотность α – железа 7,68 г/см3.

Fe – γ существует при температуре 910 – 13920С; парамагнитно (а=0,3645 нм) при 910 0С. Критическая точка перехода γ ↔ α при 1392 0С.

 

Рис. 1.32. Кривая охлаждения чистого железа

 

Углерод - относится к неметаллам, обладает полиморфным превращением (гексагональный тип решетки – графит или решетку - алмаза). Температура плавления графита ~ 3500 0С, плотность – 2,5 г/ см3, атомный радиус 0,077 нм Углеродрастворим в железе в жидком и тврдом состоянии, а также может быть в виде химческих соединений, например, цементита, а в высокоуглеродистых сплавах и в виде графита.

В зависимости от температуры и концентра­ции углерода железоуглеродистые сплавы имеют следующие структурные составляющие.

1. Феррит (Ф) - твердый раствор внедре­ния углерода в α - железе. Растворимость углеро­да в α - железе при комнатной температуре до 0,005 %; 0,02 % при 727 °С и 0,1 % в высокотемпературном δ - феррите. Феррит имеет незначительную твердость (НВ 80 - 100) и прочность (σ в = 250 МПа), но высокую пластичность (δ = 50 %; ψ = 80 %), рис. 1.32, а.

2. Аустенит (А) - твердый раствор внед­рения углерода в γ - железе. В железоуглеродис­тых сплавах он может существовать только при высоких температурах. Предельная раствори­мость углерода в γ - железе 2,14 % при температу­ре 1147 °С и 0,8 % - при 727°С. Эта температу­ра является нижней границей устойчивого суще­ствования аустенита в железоуглеродистых спла­вах. Аустенит имеет твердость НВ 160 - 200 и весьма пластичен (δ = 40 -50 %), рис. 1.33, б.

3. Ц е м е н т и т (Ц) - химическое соединение железа с углеродом (карбид железа Fe3C). В це­ментите содержится 6,67 % углерода. Температу­ра плавления цементита около 1600°С. Он очень тверд (НВ > 800), хрупок и практически не об­ладает пластичностью. Цементит неустойчив и в определенных условиях распадается, выделяя свободный углерод в виде графита по реакции:

Fе3С → З Fе + С.

 

Рис. 1.33. Структура феррита (а) и аустенита (б), выявленного при 1000° С в вакуумной камере.

 

4. Графит - это свободный углерод, мягок (НВ ~ 3) и обладает низкой прочностью. В чугунах и графитизированной стали содержится в ви­де включений различных форм (пластинчатой, шаровидной и др.). С изменением формы графи­товых включений меняются механические и тех­нологические свойства сплава.

5. Перлит (П) - механическая смесь (эвтектоид, т. е. подобный эвтектике, но образую­щийся из твердой фазы) феррита и цементита, содержащая 0,8 % углерода. Перлит может быть пластинчатым и зернистым (глобулярным), что зависит от формы цементита (пластинки или зерна) и определяет механические свойства перлита.

Перлит образуется следующим образом. Пластинка (глобуль) цементита начинает расти или от границы зерна аустенита, или центром кристаллизации является неметаллическое вклю­чение. При этом соседние области обедняются углеродом и в них образуется феррит. Этот про­цесс приводит к образованию зерна перлита, со­стоящего из параллельных пластинок или глобулей цементита и феррита. Чем грубее и крупнее выделения цементита, тем хуже механические свойства перлита.

6. Ледебурит (Л) - механическая смесь (эвтектика) аустенита и цементита, содержащая 4,3 % углерода. Ледебурит образуется при затвердевании жидкого расплава при 1147°С. Леде­бурит имеет твердость НВ 600 - 700 и большую хрупкость. Поскольку при температуре 727°С аустенит превращается в перлит, то это превраще­ние охватывает и аустенит, входящий в состав ледебурита. Вследствие этого при температуре ниже 727°С ледебурит представляет собой уже не смесь аустенита с цементом, а смесь перлита с цементитом.

Помимо перечисленных структурных составля­ющих в железоуглеродистых сплавах могут быть нежелательные неметаллические включения: окислы, нитриды, сульфиды, фосфиды - соеди­нения с кислородом, азотом, серой и фосфором. На их основе могут образовываться новые струк­турные составляющие, например фосфидная эв­тектика (Fе + Fе3Р + Fе3С) с температурой плав­ления 950°С. Она образуется при больших содержаниях фосфора в чугуне. При содержании фос­фора около 0,5 - 0,7 % фосфидная эвтектика в виде сплошной сетки выделяется по границам зерен и повышает хрупкость чугуна.

В диаграмме состояния железо - цементит (Fe – Fе3С) рассматриваются процессы кристал­лизации железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна) и превращения в их структурах при мед­ленном охлаждении от жидкого расплава до комнатной температуры. Диаграмма (рис. 1.34) по­казывает фазовый состав и структуру сплавов с концентрацией от чистого железа до цементита (6,67 % С). Сплавы с содержанием углерода до 2,14 % называют сталью, а от 2,14 до 6,67 % - чугуном.

Линия ABCDявляется ликвидусом системы, линия AHJECFDсолидусом.

Фазы: жидкость (жидкий раствор углерода в железе), существующая выше линии ликвидус, обозначаемая везде буквой L;

цементит Fe3C - линия DFK.L, обозначаемая в дальнейшем химической формулой или буквой Ц;

феррит – α - железо, обозначается буквой Ф, а - Fe или Feα. Область феррита в системе железо — углерод расположена левее линии GPQ,
и AHN;

аустенит – γ -железо. Область аустенита на диаграмме – NJESG. Обозначается аустенит A, γ или FeY .

Три горизонтальные линии на диаграмме HJB, ECFи PSK указывают на протекание трех нонвариантных реакций.

При 1499 °С (линия HJB) протекает перитектическая реакцией

Lв + Ф н → А j .

В результате перитектической реакции образуется аустенит.
Реакция эта наблюдается только у сплавов, содержащих углерода
от 0,1 до 0,5 %

При 1147 0С (горизонталь ECF) протекает эвтектическая реакция:

Lc → АЕ + Ц.

В результате этой реакции образуется эвтектическая смесы Эвтектическая смесь аустенита и цементита называется ледебуритом. Реакция эта происходит у всех сплавов системы, содержащих углерода более 2,14 %.

При 727 °С (горизонталь PSK) протекает эвтектоидная реакция:

А s → ФР + Ц.

Продуктом превращения является эвтектоидная смесь. Эвтектоидная смесь феррита и цементита называется перлитом, имеет вид перламутра, почему эта структура и получила такое название.

У всех сплавов, содержащих свыше 0,02 % углерода, т. е. прак­тически у всех промышленных железоуглеродистых сплавов, происходит перлитное (эвтектоидное) превращение.

Рис. 1.34. Диаграмма состояния «железо - цементит»

 

Диаграмма довольно сложна, поэтому подробно ознакомиться с ней и с процессами превращений в железоуглеродистых сплавах удобнее, разделив диаграмму на отдельные части.

Pис. 1.35. Часть диаграммы состояния Fe -С. Первичная кристаллизация низкоуглеродистых сплавов

 

На рис. 1.35 показан левый участок диаграммы железо - углерод и области перитектического превращения.

Рассмотрим последовательность превращений сплава концентрации К1, содержащего углерода менее 0,1 % (например, 0,05 %).

Кристаллизация сплава начнется в точке 1, когда из него будут выделяться кристаллы α - твердого раствора. В процессе кристаллизации концентрация жидкости изменяется по линии АВ(часть линии ликвидус), а концентрация твердой фазы - по линии АН(часть линии солидус). В точке а, лежащей в области существования жидкой и твердой фаз, концентрация жидкости определится проекцией точки с, твердой фазы - проекцией точки в; количество твердой фазы определится отно­шением отрезков ac / bc; количество жидкой фазы - отношением отрезков ba / bc.

В точке 2 количество жидкой фазы становится равным нулю, процесс кристал­лизации заканчивается, образуется однородный твердый раствор а. Вновь сплав испытывает превращение в интервале температур 3 - 4, когда α -твердый раствор превращается в твердый раствор. Концентрация фаз изменяется в соответствии с положением линий HN и JN.

В точке d концентрация α - фазы определится проекцией точки е, концентрация γ - фазы - проекцией точки f, количество фаз - отношением отрезков, т. е. α / γ = df / hd.

В точке 4 сплав полностью приобретает строение γ - твердого раствора.

В правой части фигуры (рис. 1.35) показана термическая кривая охлаждение этого сплава.

Охлаждение сплава с содержанием углерода 0,16 % протекает сначала так же, как и сплава K1 и начинается с выделения α - фазы переменной концентрации.

В точке J при 1499 0С жидкость принимает концентрацию В, а α - фазы - концентрацию Н и начинает образовываться γ - фаза концентрации J. Отрезок 6 -6' на кривой охлаждения является горизонтальными. В результате реакции L в + α н → γ j , образуется аустенит (γ - фаза) концентрации 0,16 %. При содержании углерода меньше или больше 0,16 % (т. е. левее или правее точки J) после окончания перитектической реакции остается в избытке α – фаза или жидксть, которая при дальнейшем охлаждении превращается в γ – фазу. Окончане превращения будет налиниии NJ и JE , когда образуется однофазная структура.

Процессы кристаллизации и структурных преобразований сталей и чугунов представлены на рис. 1.36.

Большинство технологических операций (термическая обработка, обработка давлением и др.) проводят в твердом состоянии, поэтому рассмотрим более подробно превращения сталей при температурах ниже температур кристаллизации (ниже линии NJE).

Рис. 1.36. Диаграмма состояния Fe – Fe3C, кривые охлаждения и структурные образования типовых сплавов железа:

а – кривые охлаждения и структуры сталей; б - диагармма состояния Fe – Fe3C; в - кривые охлаждения и структуры белых чугунов

 

Кривая охлаждения и схемы структур сплава 1 приведена на рис. 1.37, а. До температуры точки 1 охлаждается жидкая фаза. В интервале температур точек 1-2идет кристаллизация с образованием твердого раствора аустенита, состав которого изменяется по линии IE. В интервале температур точек 2 - 3охлаждается сплав в состоянии аустенита. При температуре точки 3 начинается превращение аустенита в феррит, состав которого изменяется по линии GP. Состав аустенита изменяется по линии GS и при температуре точки 4 (727 °С) становится равным 0,8 % С. Чтобы выяснить, что происходит при температуре точки 4, установим природу фаз ниже этой температуры. Устойчивыми в этих условиях являются фазы Ф и Ц. Значит, при температуре точки 4 происходит превращение аустенита по схеме А → (Ф +Ц). Это эвтектоидное превращение, в результате чего образуется эвтектоидная смесь феррита и цементита, которая называется перлитом. При дальнейшем охлаждении на зернах ферритной части перлита выделяется третичный цементит.

Процессы, происходящие в сплаве 11 в интервале температур точек 1...3, подобны сплаву 1. Так как сплав 11 имеет 0,8 % С, то при температуре точки 3аустенит превращается в перлит: А → Э (Ф + Ц), а затем по зернам перлита выделяется третичный цементит.

Превращения у сплава 111 в интервале температур точек 1...3 подобна сплавам 1 и 11. При температурах 1…3 выделяется аустенит, состав которого изменяется по линии JES. При температурах 3…4 у сплава из аустенита выделяется вторичный цементит Ц11. Так как растаоримость углерода в аустените понижается по линии ES и при температуре точки 4 имеет состав 0,8 % С, то при температуре точки 4 аустенит превращается в перлит и структура сплава после охлаждения состоит из П + Ц11. И, наконец из ферритной части перлита выделяется третичный цементит.

Ниже линии GP существует только феррит (рис. 1.37, а). При дальнейшем медленном охлаждении по достижении темпе­ратур, соответствующих линии PQ, из феррита выделяется цемен­тит (третичный). Выделяясь по границам зерен, третичный цемен­тит резко снижает пластичность феррита.

Стали, содержащие от 0,02 до 0,8 % С, называют доэвтектоидными. Эти стали после окончания кри­сталлизации состоят из аустенита, который не претерпевает изме­нений при охлаждении вплоть до температур, соответствующих линии GOS.

При более низких температурах (ниже линии GOS)по границам зерен аустенита образуются зародыши феррита, которые растут, превращаясь в зерна. Количество аустенита уменьшается, а со­держание в нем углерода возрастает, так как феррит почти не содержит углерода (0,02 % С).

При понижении температуры состав аустенита меняется по линии GOS, а феррита - по линии GP.

Чем выше концентрация углерода в стали, тем меньше образуется феррита. По достижении температуры 727 °С (Ах) содержание углерода в аустените достигает 0,8 % (точка S). Аустенит, имеющий эвтектоидную концентрацию, распадается с одновременным выделением из него феррита и цементита, образующих перлит.

После окончательного охла­ждения доэвтектоидные стали имеют структуру феррит + пер­лит (рис. 1.37, в и е).

Чем больше в стали углерода, тем меньше в структуре из­быточного феррита и больше перлита. При содержании в стали 0,6 - 0,7 % С феррит выделяется в виде оторочки вокруг зерен перлита (ферритная сетка).

Сталь, содержащую 0,8 % С, называют эвтектоидной. В этой стали по достижении температуры 727 °С (точка S) весь аустенит превращается в перлит (рис. 1.37, ж).

 

 

Рис. 1.37. Микроструктура стали в зависимости от содержаия углерода, х 450: а - техническое железо; б-е – доэвтектоидные стадии

(б – 0,1 % С; в - 0,22 % С; г – 0,3 % С; д – 0,4 % С; е – 0,55 % С);

ж – эвтектоидная сталь (0,8 % С , перлит пластинчатый),

и – перлит зеристый; з - заэвтектоидная сталь (г – 1,3 % С)

 

Перлит чаще имеет пластинчатое строение (рис. 1.37, ж,з), т. е. состоит из чередующихся пластинок феррита и цементита. Толщина этих пластинок находится в соотношении 7,3 : 1. Коли­чество феррита и цементита в перлите определяется из соотно­шения SK/PS. После специальной обработки перлит может иметь зернистое строение. В этом случае цементит образует сфероиды (рис. 1.37, и).

Стали, содержащие от 0,8 до 2,14 % С, называют заэвтектоидными. Выше линии ES в этих сплавах будет только аустенит.

При температурах, соответствующих линии ES, аустенит оказывается насыщенным углеродом, и при понижении темпера­туры из него выделяется вторичный цементит. Поэтому при тем­пературе ниже линии ES сплавы становятся двухфазными (аустенит+ вторичный цементит). По мере выделения цементита концентрация углерода в аустените умеьшается по линии ES.

При снижении температуры до А1 (7270С) аустенит, содержащий 0,8 % С (точка S), превращается в перлит. После охлаждения заэвтектоидные стали состоят из ерлита и вторичного цементита, который выделяется в виде сетки по границам бышего зерна аустенита (рис. 33, з) или в виде игл (пластин), закономерно лориентированнных относительно аустенита. Количество избыточного (вторичного) цементита возрастает с увеличением содржания в стали углерода.

Выделение вторичного цементита в идее сетки или игл длает сталь хрупкой. Поэтому специальной термической обработкой и деформацией ему придают зернистую форму.

Сплав железа с углеродом (> 2,14 % С) называют чугуном. Чу­гун отличается от стали лучшими литейными свойствами. Он не способен в обычных условиях обрабаты­ваться давлением и дешевле стали. В чугунах имеются примеси кремния, марганца, фосфора и серы. Чугуны со специальными свойствами со­держат легирующие элементы - никель, хром, медь, молибден и др. Примеси, находящиеся в чугуне, влияют на количество и строение выделяющегося графита.

Механические свойства отливок из чугуна за­висят от его структуры. Чугуны имеют следую­щие структурные составляющие: графит, феррит, перлит, ледебурит и фосфидную эвтектику.

Графит представляет собой полиморфную модификацию углерода. Кристаллическая структура слоистая. Связь между атомами углерода в кристалле - ковалентная. Между слоями атомов осуществляется метал­лическая связь. Благодаря этому графит обладает некоторыми металлическими свойствами (электропроводностью). Прочност­ные свойства графита очень низкие.

Графит, образующийся из жидкой фазы, растет из одного центра и, разветвляясь в разные стороны, приобретает форму сильно искривленных лепестков, рис. 1.38,б. В плоскости шлифа графит имеет вид прямолинейных или завихренных лепестков, рис. 1.38, в.

Образующийся при кристаллизации и при дальнейшем охлаждении графит в чугунах имеет пластинчатую (прожилки), шаровидную и хлопьевидную формы, рис. 1.39.

 

 

Рис. 1.38. Структура графита: а – кристаллическая решетка; б - включения графита, выделенные из чугуна; в - макроструктура чугуна, показывающая выделение графита (шлиф нетравлен), х 100

 

Рис. 1.39. Микроструктуры графита: а - пластинчатый графит

(серые чугуны); б - шаровидный графит (высокопрочные чугуны);

в - хлопьевидный графит (ковкие чугуны)

 

Процессы, происходящие при охлаждении типовых сплавов чугунов IV, V, VI представлены на рис 1.36. При кристаллизации сплава 1V на отрезке 1…2 происходит выделение аустенита (А). Состав кристаллов изменяется по линии б Е, а состав жидкости по линии ВС (L). При температуре 1147 °С спла­в претерпевает эвтектическое превращение Жо → (Ае + Цf), в результате чего в структуре сплавов образуется ле­дебурит (Л). Вокруг кристаллов аустенита формируются кристаллы ледебурита. На отрезке 21…3 из аустенита идет постепенное выделение вторичного цементита. В точуе 3 происходит распад аустенита и превращение его в перлит. Поэтому в сплаве находится перлит и цементит. Ниже температуры 727 0С из перлита выделяется третичный цементит. Структурные превращения прказаны на рисунке.

Для сплава V характерно образование из жидкости при охлаждении до 1147 0С ледебурита и затем при 727 0С перлита, ледобурита и цементита.

Для сплава V1 из жидкости в точке 1 присходит кристаллизация первичного цементита , состав жидкости изменяется по линии 1 С, цементит выделяется постоянного состава, при температуре 1147 0С присходит выделение ледобурита, затем остепенное выделение цеметита вторичного и изменение состава аустенита по линии ES, в точке 3 аустенит превращается в перлит и затем выделение третичного цементита.

На рис. 1.40, а, 6, в приведены микроструктуры этих сплавов.

Рис. 1.40. Микроструктура белого чугуна, х 500: а - доэвтектический;

б - эвтектический; в - заэвтектический

 

По микроструктуре чугуны делят на белые чугуны IV, V, V1 (рис. 1.36, в, рис. 1.40, рис. 1.41, 1), содержащий ледебурит (Л), перлит (П) и цементит. Такое название он получил по виду излоиа, который имеет матово – белый цвет;

половинчатый – большая часть углерода (> 0,8 % С) находится виде цементита (Ц). Структура такого чугуна – перлит, ледобурит и пластинчатый графит;

серый перлитный чугун, со­держащий перлит (П) и пластинчатый графит (Г), в этом чугуне 0,7-0,8% С находится ввиде цементита, находящегося в составе перлита. Такое название чугун получил по виду излома, который имеет серый цвет;

cерый ферритно-перлитный, содержащий перлит, феррит и пластинчатый графит. В этом чушуне в зависимости от степенираспада эвтектоидного цементита в связанном состоянии находится от 0,7 до 1 % С;

серый ферритный чугун, содержащий феррит (Ф) и пластинчатый гра­фит (Г). В ферритном чугуне весь углерод находится в свободном состоянии в виде графита;

высокопочный чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита;

ковкий чугун, получающийся в результате отжига отливок из белого чугуна. В ковком чугуне весь углерод, или значительная часть его находится в свободном состоянии в форме хлопьесидного графита (углерода отжига).

На образование той или иной микрострукту­ры чугуна большое влияние оказывают его хи­мический состав и скорость охлаждения отливки.

Белые чу­гуны очень твердые и хрупкие, плохо обрабаты­ваются режущим инструментом, идут на пере­плавку в сталь и называются передельными чугунами. Часть белого чугуна идет на получение ковкого чугуна.

 

Рис. 1.41. Микроструктуры белого чугуна

 

Серые чугуны — это литейный чугун. Се­рый чугун поступает в производство в виде отли­вок. Серый чугун является дешевым конструкци­онным материалом. Он обладает хорошими ли­тейными свойствами, хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу, обладает спо­собностью рассеивать колебания при вибрацион­ных и переменных нагрузках. Свойство гасить вибрации называют демпфирующей способно­стью. Демпфирующая способность чугуна в 2 - 4 раза выше, чем стали. Высокая демпфирующая способность и износостойкость обусловили при­менение чугуна для изготовления станин различ­ного оборудования, коленчатых и распределительных валов тракторных и автомобильных дви­гателей и др.

Так, чугун СЧ 10 используют для строительных малонагруженных деталей сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей и тракторов, арматуры и т.д.

Перлитые чугуны (СЧ 21, СЧ 24, Сч 25, СЧ 30, СЧ 35) применяют для ответственных отливок (станин мощных станков и механизмов, поршней, цилиндров, деталей, работающих на износ в условиях больших давлений,компрессоров, арматуры, дизельных цилиндров, блоков двигателй, деталей металлургического оборудования и т.д.) с толщиной стенки до 60 – 100 мм.

Серый чугун получают при добавлении в рас­плавленный металл веществ, способствующих распаду цементита и выделению углерода в виде графита. Для серого чугуна графитизатором яв­ляется кремний. При введении в сплав кремния около 5 % цементит серого чугуна практически полностью распадается и образуется структура из пластичной ферритной основы и включений графита. С уменьшением содержания кремния цементит, входящий в состав перлита, частично распадается и образуется ферритно-перлитная структура с включениями графита.

Механические свойства серых чугунов зависят от металлической основы, а также формы и размеров включений графита. Наиболее прочными являются серые чугуны на перлитной основе, а наиболее пластичными - серые чугуны на ферритной основе. Поскольку графит имеет очень малую прочность и не имеет связи с металлической основой чугуна, полости, занятые графитом, можно рассматривать как пустоты, надрезы или трещины в металлической основе чугуна, кото­рые значительно снижают его прочность и пла­стичность. Наибольшее снижение прочностных свойств вызывают включения графита (рис. 1.41,а)в виде пластинок, наименьшее — включения точечной или шарообразной формы (рис. 1.41, б).