Ковкие чугуны (КЧ)

Ковкий чугун получают путем графитизирующего отжига отливок из белого доэвтектического чугуна. При отжиге графит выделяется в виде компактных включения (“хлопьевидный” графит или “углерод отжига”). Благодаря компактному графиту ковкий чугун имеет повышенную прочность и пластичность.

Ковкий чугун по прочностным свойствам и сочетанию механических свойств в износостойкости уступает высокопрочным чугунам с шаровидным графитом. Однако он превосходит их по хладостойкости и обрабатываемости резанием (особенно ферритный КЧ). Обезуглероженный КЧ является единственным конструкционным чугуном, который хорошо сваривается и может быть использован для получения сварно-литых конструкций. КЧ хорошо поддается запрессовке, расчеканке и легко заполняет зазоры. Отливки из ферритного КЧ можно подвергать холодной правке, из перлитного – правке в горячем состоянии.

Недостатком КЧ являются его пониженные литейные свойства, прежде всего, жидкотекучесть. Поэтому минимальная толщина стенки в отливках из КЧ составляет 6 мм. Ограничена толщина стенки отливки и максимальным значением (~ 60 мм), что связано с плохой отжигаемостью исходного белого чугуна в больших сечениях.

В основу стандартизации ковкого чугуна заложен принцип регламентирования минимальных значений предела прочности и относительного удлинения. Регламентируются также пределы значений твердости НВ. Марки и свойства ковких чугунов в соответствии с ГОСТ 1215-79 приведены в табл.12.

В некоторых зарубежных стандартах имеются марки обезуглероженных ковких чугунов. Tax, например, в стандарте ФРГ (DIN 1692 1973) имеются марки Ch Mail В 40 (s_В ≥ 392 МПа, s_0,2 ≥ 216 МПа, d ≥ 10%, НВ 125-200, s_0,2 /s_В ≈ 0,58) и Ch Mail В 45 (s_В ≥ 441 МПа, s_0,2 ≥ 255 МПа, d ≥ 7%, НВ 150-210, s_0,2 /s_В ≈ 0, 58). В этих чугунах регламентируется также предел текучести и отношение s_0,2 /s_В .

Таблица 12

Марки, свойства и структурные классы ковких чугунов (по ГОСТ 1215-79)

Механические свойства КЧ определяют на литых образцах диаметром 16 мм. В зависимости oт толщины стенки отливки до­пускается также применение образцов диаметром 8 или 12 мм. При определении относительного удлинения используется, как правило, трехкратная расчетная длина образца.

Механические свойства КЧ зависят от толщины стенки отливки в меньшей степени, чем у СЧ и ВЧШГ. В табл.13 приведены соотношения s_В /s_В^* и d /d ^* в образцах различного сечения для ферритных и перлитных ковких чугунов. В качестве s_В^* и d ^* при­няты значения свойств в стандартных образцах диаметром 16 мм.

Таблица 13

Влияние диаметра образца на механические свойства ферритного

и перлитного ковких чугунов

Продолжение таблицы 13

Более заметное влияние оказывает толщина стенки отливки на свойства обезуглероженного чугуна (рис.7). Величина s_В сначала возрастает с увеличением диаметра образца до ~14 мм, так как с увеличением сечения уменьшается доля обезуглероженной зоны, а затем снижается. На механические свойства КЧ оказывает влияние плотность исходного (до отжига) белого чугуна в отливках, которая уменьшается с увеличением толщины стенки отливки, что в значительной степени является причиной снижения механических свойств чугуна в толстостенных отливках.

Рекомендуемые химические составы ковких чугунов с учетом способа их выплавки приведены в табл.14.

Таблица 14