Ковкие чугуны

Ковкими называются чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Такой чугун получают в отливках, изготовленных из белого доэвтектического чугуна и подвергнутых последующему графитизирующему отжигу, в результате чего цементит распадается, образуя при этом графит хлопьевидной формы. Графит ковких чугунов называют также углеродом отжига.

Механические свойства ковкого чугуна определяются структурой металлической основы, количеством и степенью компактности включений графита. В зависимости от режима отжига металлическая основа может быть ферритной, феррито-перлитной и перлитной. На рисунке 5, а представлена структура ферритного ковкого чугуна: включения хлопьевидного графита Гр^ХЛ окружены зернами феррита, составляющего металлическую основу этого чугуна. Наиболее высокими свойствами обладает ковкий чугун, имеющий металлическую основу (матрицу) со структурой зернистого перлита.

Рисунок 5 – Микроструктура ковкого (а) и высокопрочного (б) чугуна

Когда требуется повышенная пластичность, применяют ковкий чугун с ферритной металлической основой. Твердость ковких чугунов колеблется в пределах
HB 163–269 кгс/мм².

Количество графита и степень его компактности в ковком чугуне зависят от содержания углерода и кремния в белом чугуне. Более низкое содержание углерода
(2,5–2,8 %) уменьшает количество графита, выделяющегося при отжиге; пониженное содержание кремния (0,7–1,5 %) предупреждает выделение пластинчатого графита.

Отсутствие литейных напряжений, которые полностью снимаются во время графитизирующего отжига, благоприятная форма и изолированность графитовых включений обусловливают высокие механические свойства ковких чугунов.

Ковкие чугуны нашли широкое применение в машиностроении. Из них изготавливают детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки.

Стандартные марки ковких чугунов обозначаются по ГОСТ 26358–84 буквами: К – ковкий, Ч – чугун. После букв следуют числа. Первое – предел прочности при растяжении в кгс/мм², второе – относительное удлинение в %. Например, КЧ 30-6 означает: ковкий чугун, предел прочности при растяжении 30 кгс/мм² (300 МПа), относительное удлинение – 6 %.

По ГОСТ 26358–84 различают следующие марки ковких чугунов: КЧ 30-6; КЧ 33-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12; КЧ 45-6; КЧ 50-4; КЧ 55-4; КЧ 60-3; КЧ 65-2. Структура металлической основы: у первых четырех марок – феррит и 3–10 % перлита; у остальных – перлит и 0–20 % феррита. Ферритная металлическая основа указывается буквой Ф, перлитная – П (например, КЧ 30-6-Ф, КЧ 60-3-П).

Ковкий чугун применяется в основном для небольших отливок, работающих в условиях динамических нагрузок (тормозные барабаны, картеры, ступицы колес, коленчатые валы и др.). Необходимость длительной, дорогостоящей термической обработки и ограниченные допускаемые размеры сечений (не более 30–40 мм) породили тенденцию к замене ковкого чугуна высокопрочным с шаровидным графитом.