Характеристики ковкого чавуну і його застосування в народному господарстві

Ковкий чавун (КЧ) являє собою сплав з заліза і вуглецю високої пластичності, вироби з нього отримують в процесі лиття.

Схема відпалу білого чавуну на ковкий

Схема відпалу білого чавуну на ковкий.

Ковкий чавун володіє високими експлуатаційними характеристиками, що зумовлюють його застосування в багатьох галузях народного господарства.

Що таке чавун, графіт і цементит

Чавун як такої - це крихкий матеріал, сплав заліза з вуглецем. У структурі чавуну присутня металева основа і графітні включення, сплав має евтектичних властивості, т. Е. Матеріал піддається розплавлення, що обумовлює його використання в ролі сплаву для лиття. Він може містити постійні ілегуючі домішки для поліпшення фізичних і хімічних властивостей. Постійними домішками є фосфор, сірка, марганець, кремній, легирующими - ванадій, алюміній, нікель, хром. Вуглець в чавуні присутній в якості цементиту або графіту.

Цементитом прийнято вважати карбід заліза, фазову і структурну складову сплавів залізовуглецевих: стали і чавуну, перліту, троостита, ледебуріта і т. Д. Ця складова - найкрихкіший інгредієнт в сплаві. Вона не володіє пластичністю, витримує лише незначні пружні деформації.

Схема мікроструктур графітизованих чавунів

Схема мікроструктур графітизованих чавунів: а) серие- б) високопрочние- в) ковкіе- г) з вермікулярним графітом.

Чим більший відсоток цементиту міститься в сплаві, тим менше його твердість і більше пластичність.

Графіт - це одна з найбільш стійких модифікацій вуглецю, яка може бути присутнім в сплаві не в певній, а в різних перехідних формах.

Залежно від форм графіту розрізняють чавуни:

  • з пластинчастим графітом (звичайні білі чавуни);
  • з вермікулярним графітом, що мають звивисті прожилки (сірі вермікулярним сплави);
  • з кулястим або глобулярним інгредієнтом (високоміцні сплави);
  • з графітом у вигляді пластівців (ковкие чавуни).

Чавун виробляють за допомогою спеціального обладнання - доменних і електропечей, вагранок.

Графитизация, особливості ковкого чавуну, поняття про Феритний і Перлітний КЧ

У металургії отримують ковкий чавун методом графитизации білого доевтектичний чавуну, що містить графіт в кількості 2% -4,3%. При графитизации відбувається такий отжиг, при якому розпадається цементит (карбід заліза), весь вуглець або його частина перетворюється в графіт (вуглець відпалу). Вуглець в КЧ є важливим елементом, який обумовлює його механічні властивості, ніж вище марка чавуну, тим нижче вміст графіту. Завдяки технологічному процесу, який привносить перетворення до складу сплаву, КЧ набуває пластичність, він за своїми властивостями знаходиться між сірим чавуном і сталлю. На відміну від сталі, сплав має плинність, демпфуючу здатність (поглинання вібрацій), більш високу зносостійкість.

Фізичні властивості ковкого чавуну

Фізичні властивості ковкого чавуну.

КЧ виробляють в камерних і тунельних печах безперервної дії.

Незаперечними перевагами КЧ є:

  • однорідність;
  • відсутність напруги;
  • високі механічні і антикорозійні властивості;
  • чудова стійкість в середовищі вологого повітря, топкових газів, води;
  • пластичність;
  • міцність;
  • КЧ піддається зварці, розкарбування, запрессовке, холодної і гарячої правки, обробці різанням.

Висока міцність КЧ пояснюється незначним впливом пластівчасту структури на механічні характеристики металевого ядра. Вироби з такого сплаву характеризуються вязкістю і пластичністю, хорошим опором ударним навантаженням, але куванні вироби не піддаються, їх відливають. Недоліками матеріалу є складна технологія, тривалість процесу виробництва продукції.

За способом виробництва КЧ класифікують на феритної клас Ф (черносердечний) і перлітний клас П (білосердечної). Феритний КЧ виробляють двохстадійною графітізірующего відпалом білого чавуну. Перлітний КЧ виходять в процесі відпалу в окислювальних середовищах. В результаті відбувається зміна структури чавуну і обезуглероживание. Це один з найбільш міцних типів чавуну. У сплаві головна високоміцна маса з металевою структурою доповнюється чудовою формою структури графіту і його розподілом.

Застосування ковкого чавуну в сільському господарстві, автомобіле- і суднобудуванні

Механічні властивості ковкого чавуну по ГОСТ 1215-79

Механічні властивості ковкого чавуну по ГОСТ 1215-79.

КЧ застосовують в машинобудуванні, основними споживачами стають області тракторобудування, сільгоспмашинобудування. Феритний чавун має високу вязкість, прочностью- його використовують для виробництва вузлів, що не піддаються стирання, наприклад, фланців, важелів, вилок. З перлитного чавуну виготовляють різні деталі: поршні двигунів дизельних, коромисла, вузли зчеплення, колінчаті вали, розподільні вали з кулачками, які, взаємодіючи з штовхачами, виробляють роботу вузла по визначеному циклі, ланки ланцюгів, собачки, гребені, головки ножів, гальмівні барабани і т. д.

Ці вироби працюють під впливом статичних і динамічних навантажень, стирання. Перевагами чавуну перлітного є міцність, зносостійкість, висока втомна міцність, стійкість до високих температур, усунення вібрації.

Застосовується КЧ в автомобілебудуванні при виготовленні тонкостінних вітчизняних виливків, що працюють під впливом динамічних знакозмінних навантажень.

З сплаву виготовляють приводи, коробки передач, маточини коліс, шестерінки, картери редукторів, диференціала, рульових систем, кронштейни двигунів і ресор, колодки гальмівних систем, катки, накладки, пробки, балансири, баранці, вали карданні, колектори і т.д. КЧ широко застосовується в суднобудуванні при виробництві обладнання для судів. З нього виготовляють ілюмінатори, скоби щоглові, кочети, брештуки, моделі арматури парової і водяної.

У вагонобудуванні застосовують при виготовленні запчастин повітряних гальм, підшипників, кронштейнів, тягово-зчіпних, ударно-тягових пристроїв, скоб- ці деталі працюють під навантаженнями ударів, вигинів, зносу.

Застосування КЧ в різних сферах промисловості

Лита розбірна ланцюг з ковкого чавуну: а - конструкція- б - спосіб збирання-розбирання

Лита розбірна ланцюг з ковкого чавуну: а - конструкція- б - спосіб збирання-розбирання.

З КЧ в електропромисловості виробляють клеми, гаки ізоляторів, шапки, державки проводів. Вироби піддаються вигину і ударних навантажень. У верстатобудуванні, текстильному машинобудуванні з КЧ виробляють шестерні, вилки, спиці і всілякі деталі бумагопрядільних машин, т. Е. Ті деталі, які піддаються статичним і динамічним навантаженням, зносу, тертя. Застосовують марки антифрикционного сірого ковкого чавуну, який забезпечує мінімальне тертя в точках контакту деталей.

Зневуглецьована КЧ марок застосовується при випуску санітарно-технічного та будівельного обладнання, різних деталей. Сантехнічними виробами можуть бути: відводи для водопроводу і каналізації, перехідники фланцеві для зєднання чавунних систем з пластиковими, засувки, труби, радіатори опалення. Дані вироби піддаються впливу водного середовища. У газових системах КЧ застосовують при випуску фітингів для зєднання труб в місцях розгалужень.

Також різні марки КЧ можуть застосовуватися в оборонній промисловості, ландшафтному дизайні при формуванні елементів декору: химерні огорожі, лавки, ворота, каліткі- при виготовленні декоративних меблів, яка піддається впливу атмосферних опадів: столи і стільці для терас, альтанок заміських будинків-при виготовленні побутового та виробничого обладнання: ванн, газових плит, пральних машин, посуду (казанків, сковорідок).

Завдяки своїм високоміцним властивостями ковкий чавун застосовують як конструкційний матеріал в багатьох галузях промисловості.


» » » Характеристики ковкого чавуну і його застосування в народному господарстві