Краткие сведения из теории

Чугуны – железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14 % углерода.

Углерод в чугунах бывает двух видов: химически связанный (в цементите) и свободный (графит). Выделение углерода в свободном состоянии, т.е. в виде графита, называется графитизацией.

В чугунах графит выделяется в форме: пластин (пластинчатый графит), хлопьев (хлопьевидный графит), или шариков (шаровидный графит) (рисунок 1).

Рисунок 1 – Формы графитовых включений:а – пластинчатый графит Гр^ПЛ; б – хлопьевидный графит Гр^ХЛ; в – шаровидный графит Гр^ШАР; МО – металлическая основа

 

Графитовые включения окружены так называемой металлической основой, например, ферритом, перлитом и другими структурными составляющими, основную массу которых составляет металл (железо). По структуре металлической основы различают ферритные, перлитные и ферритно-перлитные чугуны.

Графит имеет низкие механические свойства. Поэтому графитовые включения в чугуне рассматриваются как пустоты, разобщающие металлическую основу. При данном объеме включений пластинчатого, хлопьевидного и шаровидного графита включение пластинчатого графита будет иметь наибольшую поверхность. Поэтому пластинчатый графит разобщает металлическую основу значительно больше, чем хлопьевидный и шаровидный. Разобщение металлической основы приводит к снижению прочности чугуна. Очевидно, при переходе его от пластинчатого к хлопьевидному, а затем к шаровидному графиту, прочность чугуна будет возрастать.

Включения графита являются концентраторами напряжений.

Пластинчатый графит, будучи острым надрезом (трещиной) внутри металла, более активный концентратор, чем хлопьевидный или шаровидный, так как по мере скругления графитовых включений их активность (острота) как концентраторов напряжений понижается, что благоприятно сказывается на пластичности чугуна.

Чугуны относятся к наиболее распространенным литейным сплавам. Изделия из них получают методом литья в виде отливок. Детали машин, изготовленные из чугунных отливок, значительно дешевле деталей, изготовленных из стальных заготовок (проката, поковок и штамповок).

В зависимости от вида углерода и формы графитовых включений различают белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны