Влияние металлической матрицы и структуры чугуна на механические свойства отливки

Механические свойства чугуна зависят от величины литейного зерна. Чем меньше литейное зерно (больше его номер), тем выше прочность чугуна.

Размер зерна определяется 8 баллами по расположению феррита эвтектики.

Рисунок 14 – Влияние размера графитовых включений и зерна на прочность СЧПГ

Величина зерна оказывает влияние на количество графитовых включений и на процесс вторичной кристаллизации, от которых, в свою очередь, зависит прочность чугуна.

Изучение влияния основной металлической матрицы необходимо проводить после термической обработки, т.к. после неё остаются без изменения форма и величина графитовых включений. Мелкодисперсные структуры (полученные после закалки), обладают высокими прочностными свойствами. Но чугуны с мартенситной структурой характеризуется меньшей прочностью за счет появления больших напряжений, поэтому низкотемпературный отпуск значительно повышает прочность такого чугуна.

Механические свойства чугуна определяются главным образом структурой металлической матрицы, формой и размером графита и размером эвтектического зерна, с размельчением которого прочность повышается.

Рисунок 15 – Влияние формы и количества графита на модуль упругости чугунов

Рисунок 16 – Влияние металлической матрицы на твердость чугуна

Модуль упругости зависит в основном от формы и расположения графита (рисунок 15), а твердость от металлической матрицы (рисунок 16).

Прочность чугуна является функцией модуля упругости и твердости.

σ_в = к·Е·НВ,

где к – коэффициент зависящий от вида чугуна.

Таблица 3 – Значение коэффициента к в зависимости от вида чугуна

Графит сильно влияет на основные свойства чугуна: в первую очередь, на прочность, характеризующую чугун как конструкционный материал.

Влияние графита на прочностные свойства складывается из ослабления поперечного сечения металлической основы в направлении, перпендикулярном приложению внешней растягивающей силы, и «суживающего» действия, связанного с изменением длины и плотности силовых линий, следующих разветвлениям металлических мостков, обусловленных хаотическим распределением включений графита.