Классификация, химический состав и маркировка чугунов.

По содержанию углерода чугуны подразделяются на доэвтектический - 2,14 ... 4,3 % С, эвтектический - 4,3 % С и заэвтектический - 4,3 ... 6,67 %С углерода.
Доэвтектические чугуны, содержащие 2,14 ... 4,3 %С, после окончательного охлаждения имеют структуру перлита, ледебурита (перлит + цементит) и вторичного цементита.
Эвтектический чугун ( 4,3% С ) при температуре ниже +727 °С состоит только из ледебурита (перлит + цементит). Заэвтектический чугун, содержащий 4,3 ... 6,67 % С, при температуре ниже +727 °С состоят из первичного цементита и ледебурита (перлит + цементит). На практике наибольшее распространение получили доэвтектические чугуны, содержащие 2,4 ... 3,8 %С углерода.Нижнее значение содержания углерода в чугуне определяется его технологическими свойствами при литье - обеспечение хорошей жидкотекучести. Жидкотекучесть - это способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полость формы, точно воспроизводить очертания и размеры отливки.
Повышенное содержание углерода в чугуне выше 3,8 %С приводит к резкому возрастанию твердости и хрупкости. Жидкотекучесть определяется по спиральной пробе, а ее величина по длине заполнения части спирали. Усадка - сокращение линейных и обьемных размеров металла, залитого в форму при его кристаллизации и охлаждении.

Химический состав серых чугунов ГОСТ 1412-85: Si кремний 1,8-2,2 %; Mn марганец 0,6-0,8 %; C углерод 3,3-3,6 %; S сера не более 0,15%; P фосфор до 0,2.

Чугуны различают:

а) по форме включения графита

– серый чугун с пластинчатым графитом (СЧ);
– чугун с вермикулярным (червеобразным) графитом (ЧВГ);
– высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧ);
– ковкий чугун с хлопьевидным графитом (КЧ);

6) по химическому составу:

–нелегированные чугуны (общего назначения)
– легированные чугуны (специального назначения).

Графит, находящийся в чугуне, нарушает целостность строения металлической матрицы, прочность которой в зависимости от количества и характера включений в ней графита при прочих равных условиях может меняться в больших пределах. В общем случае влияние графита проявляется в следующем:
– уменьшается модуль упругости;
– понижаются значения пределов упругости и пропорциональности;
– резко уменьшается пластичность;
– уменьшается предел прочности при растяжении;
– повышается циклическая вязкость;
– понижается чувствительность к надрезам.

В чугунах используется приблизительно тот же комплекс легирующих элементов, что и в стали (хром, никель, алюминий, молибден, ванадий и т.д.).

Маркировка легированных чугунов осуществляется с помощью букв, обозначающих легирующие элементы (по аналогии со сталями) и цифр, указывающих их содержание (в %). Буква Ш в конце маркировки указывает на то, что графит в чугуне имеет шаровидную форму; если буква Ш отсутствует, то графит пластинчатый. Нелегированный чугун не содержит других легирующих компонентов, кроме углерода.

Отливки из чугуна марок 4Н19ХЗШ и 4Н11Г7 x 1,5 П1 подвергают термической обработке по следующему режиму: нагрев до 1030 ч – 1050' С, выдержка в течение 2 – 4 ч, нормализация и последующий отпуск при температуре 550 620° С.
Жаростойкие чугуны. Жаростойкость характеризует способность сплавов противостоять химическому воздействию, в частности окислению на воздухе или в иной газовой среде.

Жаропрочные сплавы всегда являются жаростойкими. Под жаростойкостью чугуна понимают его способность оказывать сопротивление росту и окали и образованию при заданной температуре в течение 150 ч.Чугунные отливки, работающие в условиях высоких температур, разрушаются не только вследствие недостаточной жаростойкости, но и в результате роста, т. е. в результате необратимого увеличения объема, который происходит при нагреве выше 400° С. С повышением температуры это увеличение объема может дойти до 5 – 10 %. Прочность чугуна при этом резко падает, отливки коробятся, в них образуются трещины, и они быстро выходят из строя. Таким образом, отливки из чугуна, работающие в условиях высоких температур, должны сопротивляться не только химическому воздействию среды, но и быть ростоустойчиевыми.