Ковкий чугун – это сплав железа и углерода, который принимает вид графитовых хлопьев в структуре металла. Ковкий чугун производят из заготовок белого чугуна путём длительной термообработки. Отжиг меняет структуру металла, превращая цементит в графит (процесс граффитизации). Термообработка меняет механические свойства сплава — уменьшается прочность и твёрдость, металл становится пластичным.
Отжиг состоит из 5 этапов:
- Плавный нагрев заготовки в течение 25 часов до температуры 950 — 1000 С.
- Выдержка при температуре 950 – 1000 С на протяжении 15 -20 часов — первый этап графитизации.
- Постепенное охлаждение до температуры 740 — 720 С, длительность 6 — 12 часов.
- Продолжительная выдержка заготовки при температуре 720 С или постепенное снижение температуры с 760 до 720 С. Продолжительность — около 30 часов — второй этап графитизации.
- Полное охлаждение заготовки.
Также, исходя из требуемых свойств отливки, можно выделить 4 способа отжига.Они отличаются четвертым этапом (на диапазоне температур от 760 — 720 С). Остальные этапы остаются идентичными. Ниже перечислены различные вариации 4 этапа для достижения тех или иных свойств:
Вариант 1. Быстрое охлаждение до температуры ниже критической 720 С и выдержка 30 часов при этой температуре.
Вариант 2. Постепенное охлаждение на протяжении 30 часов, в критическом интервале температур от 760 – 720 С.
Вариант 3. Ступенчатое охлаждение в интервале температур от 760 до 720 С.
Вариант 4. Технология чередующегося нагрева выше 760 С и охлаждения ниже 720 С.
Рекомендуемый химический состав ковкого чугуна характеризуется пониженным содержанием графитизирующих элементов C=2,4-2,9%; Si=1,0-1,6%; C+Si=3,6-4,2%, что обусловлено необходимостью получения отливок из ковкого чугуна в литом состоянии со 100% отбелом по всему сечению отливки, по той простой причине, что при наличии в литой структуре чугуна пластинчатого графита, в процессе последующего проведения отжига будет формироваться пластинчатый графит (т.е. серый чугун), а не компактный, присущий ковкому чугуну.
Существуют 2 вида ковкого чугуна — черносердечный и белосердечный. Черносердечный ковкий чугун получают графитизирующим отжигом ( эта технология используется в Украине) Белосердечный ковкий чугун получают с помощью процесса обезуглероживающего отжига в окислительной среде. При этом отливки располагают в контейнерах вместе с железной рудой при температуре 1000-1050°C в течение 60-70 ч. Такую технологию используют во Франции, Германии, Италии и других странах. Основными достоинствами такого чугуна являются повышенная вязкость и свариваемость без предварительной и последующей термической обработки.
ПРЕИМУЩЕСТВА КОВКОГО ЧУГУНА
Ковкий чугун имеет следующие преимущества:
- Сочетание отличных механических свойств и высокой обрабатываемости резанием
- Однородность структуры по всему сечению отливки
- Отсутствие внутренних напряжений в отливке
- Способность воспринимать высокие знакопеременные нагрузки
- Хорошая коррозионностойкость
Ковкий чугун используется в производстве мелких тонкостенных отливок (3-50 мм) ответственного назначения, которые работают в условиях динамических знакопеременных нагрузок в автомобильной промышленности, тракторостроении и сельскохозяйственной технике. Из ковкого чугуна изготавливают коробки передач, детали приводных механизмов, шасси, рычаги, коленчатые и распределительные валы, детали сцепления, поршни дизельных двигателей, коромысла клапанов, фитинги и другие изделия.
КОВКИЙ ЧУГУН — МАРКИРОВКА
Ковкий чугун маркируется буквами КЧ, за которыми следуют две цифры, отображающие предел прочности при растяжении σB (в кгс/мм2), а за ними, через дефис, следует одна или две цифры, отображающие относительное удлинение δ (в %), через дефис заканчивают маркировку буквы Ф или П, отобраражающие класс чугуна ферритный или перлитный. К примеру, КЧ 37-12-Ф означает — ковкий чугун ферритного класса с пределом прочности на растяжение не ниже — 37 кг/мм2 и относительным удлинением не ниже — 12%.
Классификация ковкого чугуна
В зависимости от микроструктуры металлической матрицы ковкий чугун подразделяют на ферритный (Ф) и перлитный (П):
- Ковкий чугун ферритного класса с ферритной или феррито-перлитной микроструктурой металлической матрицы, могут быть следующих марок: КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10, КЧ 37-12
- Ковкий чугун перлитного класса с перлитной микроструктурой металлической матрицы, могут быть следующих марок: КЧ 45-7, КЧ 50-5, КЧ 55-4, КЧ 60-3, КЧ 65-3, КЧ 70-2, КЧ 80-1,5