Ковкі чавуни

Ковкими називають чавуни з пластівчастою формою графіту, отримані внаслідок спеціального довготривалого відпалювання відливок з білого чавуну. Щоб отримати ковкий чавун, необхідно виготовити відливки білого чавуну, потім їх відпалити з метою графітизації. Утворений внаслідок відпалювання графіт має компактну майже рівновісну, але не сферичну форму Назва ковкий чавун умовна, тому що відливки завжди виготовляють литтям, а не куванням. Графіт пластівчастої форми є слабшим внутрішнім концентратором напружень порівняно з графітом пластинчастим, що є в сірому чавуні, внаслідок чого ковкі чавуни міцніші й пластичніші, ніж сірі. Залежно від режиму відпалювання металева основа ковкого чавуну може бути феритною, перлітною й рідше — ферито- перлітною.

Щоб не допустити навіть часткової графітизації білого чавуну під час його охолодження в ливарній формі, треба [7, с.81] вибирати товщину стінок відливки в межах від 3 до 50 мм, а хімічний склад рідкого розчину тримати в досить вузьких межах: 2,4...2,9 % С; 1,0...1,6 % Зі; 0,3...1,0 % Мп; до 0,2 % Р і до 0,18 % 5. Тут привертає увагу порівняно низький вміст вуглецю, кремнію й марганцю. Після відпалювання на графітизацію чавуни з такою низькою часткою вуглецю матимуть у структурі небагато компактних графітових включень, що сприятиме покращенню їхніх механічних властивостей (стм, НВ, КСІ), 8).

Двостадійие відпалювавння починається з повільного нагрівання відливок білого чавуну до 930...1050 °С, внаслідок чого отримують структуру ледебурит + + аустеніт + вторинний цементит. Відливки витримують при цих температурах протягом 10... 15 год, щоб вторинний цементит і цементит ледебуриту розпався на аустеніт А і графіт пластівчастий Г (перша стадія графітизації):

Закінчивши першу стадію, відливку повільно охолоджують приблизно до температури 760 °С, щоб вторинний цементит, що поступово виділяється з аустеніту, теж розпався за реакцією (2.7.3).

Друга стадія графітизації, яка триває близько ЗО годин, відбувається або при сталій температурі (дещо нижчій від температури евтектоїдного перетво­рення), або під час дуже повільного охолодження в інтервалі температур 760...720 °С. В першому і другому випадках перліт повністю розпадається і цементит евтектоїду переходить у графіт за.реакцією (2.7.2).

Таким чином, під час двостадійного відпалювання формується феритна структура з рівномірно розподіленим в об'ємі відливки пластівчастим графітом

Основною перевагою ковких чавунів є однорідність їх властивостей в пере­тині відливки та майже повна відсутність залишкових напружень. Водночас варто відзначити, що процес графітизації досить тривалий і енергомісткий, що стримує широке застосування ковких чавунів у машинобудуванні.

Залежно від механічних властивостей ковким чавунам надають відповідні марки. Марки ковких чавунів (таблиця 2.7.3) позначають літерами КЧ й чис­лами, перше з яких показує границю міцності на розрив, а друге число — відносне видовження %. Феритні чавуни (КЧ 30-6...КЧ 37-12) відзна­чаються високою пластичністю (5= 6...12 %), а перлітні (КЧ 45 - 7...КЧ 80 - 1,5) — підвищеною міцністю й твердістю.

З ковких чавунів виготовляють відливки, що працюють під ударними або знакозмінними циклічними навантаженнями (корпуси редукторів, корпуси задніх мостів вантажних автомобілів, вилки карданних валів, муфти, арматуру).