Влияние химических элементов на свойства чугуна

Серый чугун		Высокопрочный чугун	Ковкий чугун
Углерод
Повышенное содержа- ние углерода приводит к уменьшению прочности, твердости и к увеличе- нию пластичности, угле- род улучшает литейные свойства чугуна		Увеличенное содержание углерода улучшает литейные свойства чугуна	Углерод — основной регулятор механических свойств ковкого чугуна; чугун обладает низкой жидкотекучестью и тре- бует высокого перегрева
Кремний
Кремний с учетом содержания углерода способствует выделению графита и снижает твердость, а также уменьшает усадку; повышенное содержание кремния снижает пластичность и несколько увеличивает твердость		С повышением содержания кремния возрастает предел прочности при растяжении, при дальнейшем увеличении содержания уменьшаются предел прочности при растяжении и относительное удлинение	Для ферритного ковкого чугуна суммарное содержание кремния и углерода должно быть 3,7—4,1 %. Содержание кремния зависит от количества углерода и толщины стенки. При содержании кремния до 1,5% механические свойства сплава повышаются
Марганец
Марганец тормозит выделение графита, способствует размельчению перлита и отбеливанию чугуна; взаимодействуя с серой, нейтрализует ее вредное действие. Механические свойства чугуна повышаются при содержании марганца до 0,7—1,3%, а при дальнейшем увеличении снижаются. Марганец увеличивает усадку сплава		С повышением содержания марганца уменьшается доля феррита и увеличивается количество перлита; при этом повышается предел прочности при растяжении и уменьшается относительное удлинение. Для повышения износостойкости содержание марганца увеличивают до 1,0—1,3%	Марганец увеличивает количество связанного углерода, повышает прочность феррита. При повышении содержания марганца до 0,8—1,4% увеличивается количества перлита, прочность сплава повышается, но резко падают пластичность и ударная вязкость. В ферритном чугуне содержание марганца не должно превышать 0,6%, в перлитном — 1,0%
Магний
—		Для образования графита шаровидной формы содержание магния должно быть не ниже 0,03%, а цезия —не ниже 0,02% (остаточное содержание). При более низком содержании часть графита содержится в виде пластинок, что снижает механические свойства сплава. При повышенном содержании магния (и церия) в структуре сплава образуется цементит и, следовательно, снижаются механические свойства. Оптимальное содержание остаточного магния — 0,04—0,08%	—
Сера
Сера снижает прочность и пластичность, но несколько повышает износостойкость сплава; считается вредной примесью; придает чугуну красноломкость (образование трещин при высоких температурах), препятствует выделению графита	Чем выше содержание серы в исходном чугуне, тем труднее получить полностью шаровидную форму графита и, следовательно, высокие механические свойства		Содержание серы в ферритном ковком чугуне, модифицированном алюминием, может быть повышено до 0,2%; при этом механические свойства возрастают за счет улучшения формы графита. Определяющее влияние на механические свойства чугуна оказывает отношение содержания марганца и серы, которое должно быть в пределах 0,8—3,0%
Фосфор
Фосфор на процесс графитизации углерода влияет слабо, но повышает жидкотекучесть сплава; придает чугуну хладно- ломкость, т. е. хрупкость	Фосфор оказывает существенное влияние на структуру и механические свойства. Чтобы получить чугун с высокой пластичностью, содержание фосфора не должно превышать 0,08%. Для получения чугуна с невысокой пластичностью содержание фосфора увеличивают до 0,12—0,15%		Фосфор оказывает такое же, как и для серого чугуна, влияние на структуру и механические свойства сплава
Никель
Никель — легирующий элемент; благоприятно влияет на выравнивание механических свойств в отливках с различной толщиной стенок; повы- шает твердость на 10 НВ. С увеличением содержа- ния никеля возрастает коррозионная стойкость и улучшается обрабаты- ваемость сплава	Никель влияет на тепло- и электропроводность, а также на электросопротивление, коррозионную стойкость и жаростойкость сплава. С увеличением содержания никеля эти свойства повы- шаются		Никель способствует графитизации углерода и увеличивает количество перлита в металлической основе сплава
Хром
Хром — карбидообразующий элемент. С увеличением хрома растут прочность и твердость отливок, замедляется процесс графитизации углерода	С увеличением содержания хрома в определенных пределах повышаются жаростойкость, коррозионная стойкость и износостойкость сплава		Хром замедляет процесс графитизации углерода. Содержание хрома в сплаве не превышает 0,06—0,08 %; повышение содержания до 0,1 — 0,12% приводит к образованию в структуре сплава стойких карбидов
Молибден
Молибден — легирующий элемент; замедляет процесс графитизации углерода и способствует карбидообразованию. С увеличением содержания молибдена повышается твердость без ухудшения обрабатываемости и возрастает сопротивление износу	-		Молибден способствует измельчению перлита и графитовых включений, увеличивает предел прочности на 30—70 кПа при содержании молибдена 0,5%; замедляет процесс графитизации углерода
Медь
Медь способствует графитизации углерода, увеличивает жидкотекучесть, повышает прочность и твердость сплава	При содержании в сплаве 1 % меди прочность при растяжении повышается до 40%, а текучесть до 50% и соответственно при 2% меди—до 65% и 7%. Содержание меди более 2% препятствует образованию в структуре сплава шаровидного графита		Медь способствует графитизации углерода и увеличивает содержание в сплаве перлита