Отливки из серого чугуна
Из серого чугуна получают основное количество отливок, применяющихся во всех областях промышленности.
Наиболее высокими механическими свойствами обладают отливки из серого чугуна с перлитной структурой, содержащие графит в виде мелких, равномерно расположенных и завихренных выделений и особенно в виде сфероидальных включений.
Чугун с перлитной структурой получают в результате соответствующего подбора шихтовых материалов и химического состава, высокого перегрева при плавке, модифицирования, введения легирующих элементов, скорости охлаждения и термической обработки отливок.
Чугун, выплавленный на шихте с присадкой стального лома, имеет пониженное содержание углерода (2,7—3,0%) и обычно перлитную структуру.
Более высокий перегрев и выдержка чугуна при этих температурах способствует улучшению структуры. Модифицирование обеспечивает получение однородного строения основной металлической массы (мелкого пластинчатого, или мелкозернистого, или сфероидального графита). Добавка легирующих элементов (Cr, Ni, Cu, Ti и др.) в состав чугуна обеспечивает получение более мелкой структуры основной металлической массы и более благоприятной формы графита.
Обыкновенный серый чугун для отливок получают из металлической шихты следующего состава, %:
Чугун содержит 3,4—3,8% С, 2,4—3,0% Si, 0,6—1,0% Mn, 0,4—1,0% Р, 0,1—0,12% S. Структура его состоит из феррита, перлита и пластинчатого графита.
Чугун получают марок С400, С412-28; С415-32. Из обыкновенного и серого чугуна отливают различные строительные отливки: отопительные радиаторы, ванны, трубы, фасонные части, колонны и т. п., а также не ответственные машиностроительные отливки в виде корпусных деталей.
Малоуглеродистый чугун для отливок получают из металлической шихты следующего состава, %:
Чугун содержит 2,9—3,2% С; 1,8—2,4% Si; 0,6—1,2% Mn; до 0,3% P и 0,1—0,12% S.
Структура чугуна состоит в основном из перлита и мелкопластинчатого графита. Чугун получают марок С418-36, С421-40, С424-44.
Из такого чугуна отливают машиностроительные детали, автотракторное, станочное I класса и компрессорное литье, крупные шкивы, маховики, водопроводную и паропроводную арматуру, вентили, задвижки и т. п.
Отливки из модифицированного чугуна. Модифицированию подвергают такой чугун, из которого бы в немодифицированном состоянии получили отливки с цементитно-перлитной структурой, т. е. с белым изломом. Процесс модифицирования заключается в том, что в жидкий чугун во время выпуска из печи в ковш вводится модификатор. В качестве модификаторов применяют электрометаллургический ферросилиций, содержащий 75% Si, или силикокальций и другие модификаторы в пределах 0,1—0,8% от веса чугуна.
Для получения модифицированного чугуна применяют шихту следующего состава, %:
Полученный химический состав чугуна примерно следующий:
2,8—3,2% С; 1,5—2,2% Si, 0,8—1,2% Mn, до 0,2% P и 0,1—0,12% S, 0,9% Cr, 0,5% Ni,
Модифицированный чугун имеет мелкозернистую перлитную структуру с мелкопластинчатым или зернистым графитом, равномерно распределенным по сечению стенки отливки.
Марки модифицированного чугуна, механические свойства его и его применение приведены в табл. 27.
Отливки из высокопрочного чугуна. В последние годы разработан метод получения отливок из чугуна с шаровидной формой графита. Этот чугун обладает высокими прочностными свойствами (сопротивление разрыву 45—65 кг/мм2 и выше, относительное удлинение 3—8%) и является полноценным заменителем ковкого чугуна, стали и сплавов цветных металлов (табл. 28). Из него отливают различные детали: коленчатые и кулачковые валы, зубчатые колеса, штампы, детали турбин и др.
Высокопрочный чугун получают путем обработки обыкновенного или малоуглеродистого серого чугуна в жидком состоянии в результате введения магния или церия или лигатур (сплавов магния и кремния или магния и марганца и др.). Количество вводимого магния или церия зависит от состава чугуна и степени их усвоения. При малом усвоении в чугуне остается пластинчатый графит и структура чугуна получается крупнозернистой, а при большом — чугун получается белым.