Серый чугун

Серым называют чугун, в котором весь углерод или большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, придающего излому серый цвет.

Микроструктура чугуна состоит из металлической основы и графитных включений.

При медленном охлаждении и достаточно высоком содержании кремния и углерода графитизация протекает полностью, металлической основой такого чугуна является феррит (рис.3 а). При относительно быстром охлаждении и невысоком содержании кремния и углерода графит может выделиться только при эвтектической кристаллизации, а эвтектоидное превращение произойдет с образованием перлита (т.е. смеси феррита и цементита), а не феррита и графита. Такой чугун будет иметь перлитную основу (рис.3 в). Возможен и промежуточный случай, когда скорость охлаждения и содержание кремния и углерода таковы, что при эвтектической кристаллизации выделяется графит, а эвтектоидный распад аустенита частично идет с образованием феррита и графита, а частично с образованием перлита. Металлическая основа такого чугуна ферритно-перлитная (рис.3 б).

Пластинки мягкого графита в сером чугуне играют роль надрезов (трещин), т.е. местных концентраторов напряжения в металлической основе. При растяжении это облегчает образование очагов разрушений по концам графитовых включений. Поэтому прочность на растяжение у серых чугунов невелика. Весьма низкая пластичность серого чугуна также обусловлена присутствием в нем пластинчатого графита, который расчленяет металлическую основу и не позволяет развиваться в ней процессам скольжения. Вместе с тем, прочность при сжатии, зависящая от свойств металлической основы, у серого чугуна достаточно высока.

На прочностные свойства чугуна существенно влияет структура металлической основы. Наименьшую прочность имеет ферритный чугун. Чугун с перлитной основой обладает наибольшей твердостью, прочностью и износостойкостью. Ферритно-перлитный чугун занимает промежуточное положение.

Серые чугуны – хорошие литейные сплавы. Они жидкотекучи (вследствие малого температурного интервала кристаллизации), имеют сравнительно небольшую температуру плавления, при затвердевании практически не дают объемной усадки. Поэтому их широко используют на практике для литья разнообразных изделий, работающих при небольших растягивающих и ударных нагрузках. При этом ферритный и ферритно-перлитный чугун применяют для изготовления малоответственных изделий, а более прочный перлитный чугун – также и для ответственных изделий.

Из других достоинств серых чугунов следует отметить хорошую обрабатываемость резанием (ломкая стружка), способность гасить вибрации, высокие антифрикционные свойства.

Серые чугуны маркируются буквами СЧ и далее следует величина предела прочности при растяжении (в кгс/мм²), например СЧ 15, CЧ 20, СЧ 35 (ГОСТ 1412-85).

 

Рис. 3. Схема микроструктуры серого чугуна.

а - ферритный; б - перлитно-ферритный; в - перлитный:
1 - феррит; 2 - пластичный графит; 3 – перлит