Марочник сталей и сплавов

Чугуном называют сплав железа с углеродом, в котором содержится 2,14...6,67% углерода. Чугун - дешевый машиностроительный материал, обладающий хорошими литейными качествами. Он является сырьем для выплавки стали.

Получают чугун из железной руды с помощь топлива и флюсов.

Получение чугуна - сложный химический процесс. Он состоит из трех стадии: восстановления железа из окислов, превращения железа в чугун и шлакообразования.

Графит в чугунах может быть следующих основных форм:

• Пластичный графит - в обычном чугуне графит образуется в виде прожилок лепестков; такой графит называется пластичным.
• Шаровидный графит - высокопрочных чугунах, выплавленных с присадкой небольшого количества магния, графит преобразуется в шаровидную форму.
• Вермикулярный графит - пластичная форма графита ухудшает свойства чугуна, поэтому разработаны методы плавки или последующей обработки, при которых изменяется, форма графита и улучшаются свойства чугуна. В настоящее время получают серый чугун с волокнистой (червеобразной) формой графита. Такой графит получил название вермикулярного.
• Хлопьевидный графит - если при отливке получить белый чугун, а затем, используя неустойчивость, цементита, путем отжига его разложить, то образующийся графит приобретает равновесную форму. Такой графит называют хлопьевидным или углеродом отжига. На практике чугуны с хлопьевидным графитом называют ковким чугуном.

Таким образом, чугун с пластинчатым графитом называют обычным серым чугуном, чугун с шаровидным и вермикулярным графитом - высокопрочным чугуном, чугун с хлопьевидным графитом - ковким чугуном.

Обычный промышленный чугун не является двойным железоуглеродистым сплавом, а содержит те же примеси, что и углеродистые стали. Эти примеси существенно влияют главным образом на условия графитизации и, следовательно, на структуру и свойства чугуна.

Примеси входящие в состав чугуна:

• Углерод - один из главных элементов в чугуне. В зависимости от количества и состояния входящего в сплав углерода получаются те или иные сорта чугуна. С железом углерод соединяется двояко: в жидком чугуне углерод находится в растворенном состоянии, а в твердом - в химически связанном с железом или в виде механической примеси в форме мелких пластинок графита. В зависимости от состояния, в котором углерод находится в чугуне, чугун подразделяется на белый (углерод в химическом соединении с железом в виде цементита FeC) и серый (свободный углерод в виде графита);
• Кремний (до 4,3%) - важнейший после углерода элемент в чугуне, он увеличивает его жидкотекучесть, улучшает литейные свойства и делает чугун более мягким;
• Марганец (до 2%) - повышает прочность чугуна.
• Сера (до 0,07%) - вредная примесь, вызывающая красноломкость (образование трещин в горячих отливках). Она ухудшает жидкотекучесть чугуна, делая его густым, вследствие чего он плохо заполняет форму;
• Фосфор (до 1,2%) - понижает механические свойства чугуна и вызывает хладноломкость (образование трещин в холодных отливках).

Кроме этих постоянных примесей в чугун часто вводят и другие элементы. Такие чугуны называются легированными. Преимущественно чугун легируют хромом, никелем, медью, алюминием, титаном. Хромом препятствует графитизации чугуна, а медь и никель способствуют ей.