Основы получения чугуна повышенного качества

Ланда А.Ф.

Машгиз, 1960 г.

ОСНОВНЫЕ МАРКИ КОВКОГО ЧУГУНА И ОСОБЕННОСТИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

1.         МАРКИ КОВКОГО ЧУГУНА И ИХ ОСОБЕННОСТИ

Главная особенность производства ковкого чугуна — это получение путем отжига белого чугуна ферритной, ферритно-перлитной или перлитной основы, пронизанной углеродом отжига различной компактности и округленности, чаще хлопьевидным. Отжиг можно производить двумя способами: обезуглероживанием или графитизацией. Способ обезуглероживания примерно до 2% и ниже широко применялся раньше в связи с высоким содержанием углерода в ваграночном чугуне (3,4—3,6%). В настоящее время в связи с тем, что при плавке в вагранке получается пониженное содержание углерода (ниже 3,0%), графитизирующий отжиг стал применяться значительно больше. Поскольку малоуглеродистые чугуны требуют большего нагрева жидкого чугуна, широко распространена плавка дуплекс-процессом.

Графитизирующий отжиг доступнее и экономически выгоднее обезуглероживающего отжига и передовые заводы теперь его стали часто применять.

Поскольку для отжига изделия в литом состоянии должны быть насквозь отбеленными (графита допускаются следы), сечения стенок допускаются небольшими (редко превосходят 50—60 мм) и содержат кремний в незначительном количестве.

При графитизирующем отжиге содержание кремния в отливках должно быть хотя и меньше, чем в сером чугуне, однако достаточно большим — на границе перехода чугуна в половинчатый. Это на практике легко контролируется технологическими пробами — образцы диаметром, равным толщине отливок, отбеливаются насквозь, а несколько большего диаметра получаются с вкраплениями серого чугуна.

Можно, конечно, получить отливки из белого чугуна за счет уменьшения содержания кремния, значительно большей толщины. Но в этом случае их почти невозможно отжечь графитизирующим способом.

Что же касается обезуглероживающего отжига, то он требует еще более тонких отливок, не более 20—30 мм, поскольку скорость обезуглероживания определяется скоростью растворения цементита и диффузий углерода от центра к поверхности стенок отливки.

Продолжительность отжига возрастает в квадрате по мере увеличения толщины отливки, что становится практически невыгодным.

В США получают также ферритный ковкий чугун с а_в 38 кГ/мм² и δ — 18%.

Несмотря на то, что графитизирующий способ не требует обезуглероживания, в практических условиях (если не создавать специальной атмосферы), некоторое обезуглероживание отливок на поверхности все же происходит, что приводит к образованию безграфитной каймы на 1—2 мм, которая в зависимости от степени обезуглероживания может быть от перлитной до ферритной.

Влияние толщины стенок на свойства ковкого чугуна меньше сказывается, чем на свойства серого чугуна, поскольку требуемая структура здесь не зависит от скорости охлаждения, а регулируется режимом отжига. Однако и в этом случае она оказывает свое влияние, так как свойства в известной степени зависят и от величины зерна

Согласно старому ГОСТу, ковкий чугун, получаемый обезуглероживающим  способом, должен был иметь следующие качества (табл. 15).

При тонких отливках (3—5 мм) структура часто получается насквозь ферритной; удлинение в этом случае может составлять 15—20%. Если же отливки более толстые, то структура неоднородна, с поверхности — феррит, а по мере удаления от поверхности вглубь она постепенно переходит в ферритно-перлитную и чисто перлитную с включениями углерода отжига. Соответственно повышается предел прочности при растяжении.