Классификация чугунов для отливки

Чугуны, как и стали, в основном представляют собой сплавы железа и углерода. Чугуны содержат от 2 до 6,67% углерода. Поскольку высокое содержание углерода делает чугуны очень хрупкими, в большинстве серийно выпускаемых типов углерода содержится от 2,5 до 4,0 процентов углерода.

Обычно пластичность чугуна очень низкая, и его нельзя прокатывать, вытягивать или обрабатывать при комнатной температуре. Однако они легко плавятся и могут быть отлиты в сложные формы, которые обычно обрабатываются до окончательных размеров. Они известны как чугуны, потому что чугунное литье — единственный подходящий процесс, применяемый для этих сплавов. Хотя обычные чугуны хрупкие и имеют более низкую прочность, их легче лить, чем стали, и они дешевы.

«Чугун хрупкий». Это устаревший, но широко распространенный трюизм, который ошибочно подразумевает, что все чугуны одинаковы и ни один из них не является пластичным. На самом деле их можно сделать пластичными. Ковкий чугун из белого чугуна и чугуна с шаровидным графитом являются пластичными.

Ковкий чугун предлагает инженерам-конструкторам уникальное сочетание широкого диапазона высокой прочности, износостойкости, сопротивления усталости, ударной вязкости и пластичности в дополнение к хорошо известным преимуществам чугуна. А именно, литейным свойствам, обрабатываемости, демпфирующим свойствам и экономичности производства. К сожалению, эти положительные свойства высокопрочного чугуна не так широко известны, поскольку ошибочное представление о хрупкости хорошо известно. Информация о различных типах чугуна представлена в этой статье.

Классификация чугунов

Лучший метод классификации чугуна — по металлографической структуре. Необходимо учитывать четыре переменных, которые приводят к различным типам чугунов:

• Содержание углерода.
• Сплав и содержание примесей.
• Скорость охлаждения во время и после замораживания.
• Термическая обработка после литья.

Виды чугунов

Белый чугун:

• В этом типе чугунов весь углерод находится в комбинированной форме в виде цементита.

• В этом типе чугунов большая часть или весь углерод не соединен в форме неправильных круглых частиц, известных как темперированный углерод. Его получают термической обработкой белого чугуна.

• В этом типе чугунов большая часть углерода или весь углерод не соединены в виде чешуек графита.

• В этом типе чугуна слой белого чугуна на поверхности сочетается с внутренним слоем из серого чугуна.

• Благодаря добавкам специальных сплавов в этом типе чугунов углерод в значительной степени не сочетается в виде компактных сфероидов. Эта структура отличается от ковкого чугуна тем, что она получается непосредственно в результате затвердевания, а круглые частицы углерода имеют более правильную форму.

• В этом типе чугунов свойства или структура любого из перечисленных выше типов изменяются путем добавления легирующих элементов.

Легированный чугун — это такой чугун, который содержит специально добавленный элемент или элементы в количестве, достаточном для получения измеримого изменения физических или механических свойств. 

В чугун добавляются легирующие элементы для обеспечения особых свойств, таких как устойчивость к коррозии, нагреву или износу, а также для улучшения механических свойств.

Высоколегированные белые чугуны

Белые высоколегированные чугуны в основном используются для износостойких материалов. Содержание хрома в высоколегированных белых чугунах также улучшает их коррозионные свойства. Большая объемная доля первичных и / или эвтектических карбидов в их микроструктуре обеспечивает высокую твердость, необходимую для дробления и измельчения других материалов.

Металлическая матрица, поддерживающая карбидную фазу в этих чугунах, может регулироваться содержанием сплава и термообработкой для достижения надлежащего баланса между сопротивлением истиранию и ударной вязкостью, необходимой для выдерживания повторяющихся ударов.

В то время как отливки из низколегированного белого чугуна с содержанием сплава ниже 4% развивают твердость в диапазоне от 350 до 550 HB, твердость высоколегированного чугуна составляет от 450 до 800 HB.

Спецификация охватывает состав и твердость износостойких марок белого чугуна. Эта спецификация касается износостойкого чугуна, используемого в горнодобывающей, фрезерной, землеройной и обрабатывающей промышленности. Следует отметить, что простые и низколегированные белые чугуны, состоящие в основном из карбидов железа и перлита, специально исключены из этой спецификации.