Обычные (литейные) серые чугуны

Форма графита - лепестки. Серые чугуны нельзя делить по структуре, исходя из диаграммы "железо-углерод", так как графит первичный и эвтектический сливаются воедино. Поэтому серые чугуны делятся по металлической основе.

Рис. 36. Микроструктуры обычных серых чугунов: а - на ферритной основе; б - на перлитной основе; в - на феррито-перлитной основе

· серые чугуны на ферритной основе. Форма графита - лепестки. Весь углерод находится в виде графита (рис. 36,а);

· обычные серые чугуны на перлитной основе. Часть углерода находится в виде графита, а часть - в виде цементита (рис.36,б);

· обычные серые чугуны на феррито-перлитной основе (рис.36,в).

Металлическая основа определяет уровень механических свойств: феррит более пластичный, а перлит более твердый и прочный.

Эти чугуны получают либо методом литья с очень маленькой скоростью охлаждения при кристаллизации, либо методом легирования, то есть в состав чугуна вводят Si. Кремний способствует получению серых чугунов. В присутствии кремния из жидкости выпадает углерод в виде графита, то есть кремний играет ту же роль, что и замедление скорости охлаждения. Изменяя содержание кремния, углерода и скорость охлаждения, мы можем менять структуру, а следовательно, и свойства чугунов. На рис. 37 показана структурная диаграмма чугунов для отливок с толщиной стенок 50 мм.

Рис. 37. Структурная диаграмма чугунов

В области I находятся белые чугуны со структурой перлита и ледебурита. В области II находятся половинчатые чугуны со структурой ледебурита, перлита и графита, причем ледебурит и перлит - это структура белого чугуна, а перлит и графит - это структура серого чугуна. В области III находятся серые чугуны на перлитной основе, то есть со структурой перлита и графита. В области IV находятся серые чугуны на феррито-перлитной основе. Структура у них: перлит, феррит и графит. И наконец, в V области находятся серые чугуны на ферритной основе со структурой феррита и графита.

Кроме того, из рисунка 35 видно, что чем больше углерода в чугуне, тем меньше нужно кремния для получения заданной структуры, и наоборот. При данном содержании углерода и кремния структура серого чугуна зависит от скорости охлаждения, а следовательно, и от толщины стенок изделия.

Свойства серых литейных чугунов:

1. чугуны на растяжение не работают, так как лепестки графита - это пустоты с резко выраженной концентрацией напряжений. Но они прекрасно работают на сжатие и удовлетворительно на изгиб;

2. графит обладает смазывающим свойством и тем самым повышает антифрикционные свойства чугуна;

3. графит улучшает ломкость стружки при резании;

4. чугуны обладают прекрасными литейными свойствами, и вследствие графитизации у них очень маленькая усадка при кристаллизации.

Эти чугуны маркируются буквами СЧ и двумя цифрами, показывающими предел прочности при растяжении. Например, СЧ-17 (17 - это предел прочности при растяжении, равен 17 кг/мм², а σ = 0%, то есть эти чугуны на растяжение не работают).

Серые чугуны на ферритной и феррито-перлитной основе (СЧ10, СЧ15, СЧ18) применяют для малоответственных деталей (строительные колонны, фундаментные плиты, арматура и т.п.).

Серые чугуны на перлитной основе (СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ30, СЧ35 и СЧ40) применяют для более нагруженных отливок (станины мощных станков, поршней, цилиндров и др.). Перлитный чугун с повышенным содержанием фосфора (0,3. ..0,5%) используют для изготовления поршневых колец.