Классификация чугунов. Сплавы, содержащие более 2,14 % углерода называют чугунами

Сплавы, содержащие более 2,14 % углерода называют чугунами. Принятое разграничение между сталью и чугуном совпадает с предельной растворимостью углерода в аустените. Чугуны обладают значительно лучшими литейными свойствами и, в частности, более низкими температурами плавления, имеют меньшую усадку. Это объясняется присутствием в их структуре легкоплавкой эвтектики (ледебурита).

В зависимости от типа выделения углерода чугун бывает белый, серый и половинчатый.

Белым называют такой сплав, в котором при нормальной температуре весь углерод находится в связанном состоянии, в основном в форме цементита. Степень графитизации в нем равна нулю. Он в изломе имеет белый цвет и металлический блеск.

Серый чугун - это такой, в котором весь углерод или eго большая часть находится в виде графита, а в форме цементита присутствует не более 0,8 % от общей концентрации С. Вследствие этого, излом такого чугуна окрашен в серый цвет. Количество, форма и размер графитных включений изменяются в широких пределах и зависят от состава чугуна и технологии отливки.

Половинчатый чугун именуется так потому, что в нем наряду с вторичным цементитом (не менее 2 % имеющегося в нем углерода) содержится графит.

Наибольшее применение в промышленности приходится на долю серого чугуна.

В микроструктуре такого сплава следует различать металлическую основу и графитные включения. По строению металлической основы чугуны подразделяют на перлитные, ферритно-перлитные и ферритные (рис. 1.70).

Рис. 1.70 - Микроструктура чугуна: а - перлитный; б - феррито-перлитный и в - ферритный

Структуру первого сплава составляет перлит и вкрапления графита в виде небольших прожилок, а весь углерод присутствует в форме графита (рис. 1.70, а). По строению второй тип чугунов складывается из феррита и перлита с включениями графита (рис. 1.70, б). Количество связанного углерода здесь достигает меньше 0,8 %. В последнем из типов сплавов структура состоит из феррита (рис. 1.70, в). Из этого следует, что металлическая основа чугунов аналогична таковой для эвтектоидной и доэвтектоидной сталей и технически чистого железа.

Следовательно, по структуре чугуны отличаются от сталей только тем, что в первых имеются графитные включения, предопределяющие их специфические свойства.

Графит в чугунах может быть в трех основных формах: пластинчатой, шаровидной и хлопьевидной(рис. 1.71 и табл. 1.5).

В обычном сером чугуне графит образуется в виде прожилок и лепестков, он и называется пластинчатым (рис. 1.71, а). В высокопрочных чугунах, выплавленных с присадкой небольшого количества магния (или церия), графит приобретает форму шара (рис.1.71, б). Если при отливке получить белый чугун, а затем, используя неустойчивость цементита, с помощью отжига разложить его, то образующийся графит приобретает компактную, почти равноосную, но не округлую, а хлопьевидную форму (рис. 1.71, в и 1.72, б). Такой графит называется еще углеродом отжига. В практике железоуглеродистые сплавы с хлопьевидным графитом называют ковким чугуном.

Таблица. 1.5 - Влияние металлической основы и формы включений графита на свойства чугуна

Металлическая основа	Форма графита
Пластинчатая	Хлопьевидная	Шаровидная
Феррит Перлит + феррит Перлит

Прочность, пластичность

Рис. 1.71 - Микроструктура чугуна с различной формой графита: а - пластинчатая (обычный серый); б - шаровидная (высокопрочный) и в - хлопьевидный (ковкий)

Рис. 1.72 - Внешний вид графитных включений в чугуне: а — пластинчатые и б — шаровидные