ЧАСТЬ 2. Классификация и маркировка чугунов
2.1 Классификация чугунов
Чугунами называют сплавы железа с углеродом, имеющие в своем составе более 2,14 мас.% С.
Чугуны выплавляют для передела в сталь (передельные), для получения ферросплавов, играющих роль легирующих присадок, а также как высокотехнологичные сплавы для получения отливок (литейные).
Отличительным структурным признаком чугунов является присутствие эвтектики [12], которая в системе сплавов «железо – цементит» получила название ледебурит. Наличие эвтектического превращения резко снижает температуру плавления, что и обуславливает использование чугунов в качестве литейных сплавов.
Углерод может находиться в чугуне в виде двух высокоуглеродистых фаз – цементита (Fe3C) и графита, а иногда одновременно в виде цементита и графита. Чугун, в котором присутствует только цементит, дает светлый блестящий излом и поэтому называется белым. Присутствие графита придает излому чугуна серый цвет. Однако не всякий чугун с графитом относится к классу так называемых серых чугунов. Между белыми и серыми чугунами лежит класс половинчатых чугунов.
Из теории фазовых превращений и практики термической обработки железоуглеродистых сплавов известно, что цементит является неустойчивой фазой и при нагреве распадается на железо (точнее, твердый раствор углерода в железе) и углерод в виде графита:
аустенит + графит, (температура выше 727°С)
цементит
феррит + графит, (температура ниже 727°С).
Такой распад называется графитизацией. Из всех возможных форм цементита в чугунах: первичного, цементита ледебурита, цементита перлита, – в первую очередь графитизируется первичный, затем цементит ледебурита и в последнюю очередь цементит перлита.
Половинчатыми чугунами называют чугуны, в структуре которых, несмотря на графитизацию, хотя бы частично сохранился цементит ледебурита, а, значит, присутствует собственно ледебурит – имеющая специфический вид эвтектическая структурная составляющая.
К серым относят чугуны, в которых полностью распался цементит ледебурита, и последнего в структуре не стало. Серый чугун состоит из графитных включений и металлической основы. Эта металлическая основа представляет собой перлитную (эвтектоидную), феррито-перлитную (доэвтектоидную) или ферритную (малоуглеродистую) сталь. Указанной последовательности видов металлической основы серых чугунов соответствует все большая степень распада цементита, входящего в состав перлита.
Форма графитных включений зависит от того, как протекает процесс образования графита в чугуне. Включения графита, образующиеся непосредственно в процессе первичной кристаллизации, имеют вид розы с лепестками (розетки). Отдельные лепестки-пластинки в сечении микрошлифа выглядят как длинные полоски. Такая форма графита присутствует в сером чугуне, который получил название чугуна с пластинчатым графитом.
Если перед первичной кристаллизацией чугун модифицируют путем обработки расплава магнием или другими лигатурами, образующийся графит имеет шаровидную (глобулярную) форму. Его название – высокопрочный чугун с шаровидным графитом, или сокращенно ЧШГ. Уменьшая количество модификатора, добиваются получения графитных включений в форме отдельных продолговатых включений, напоминающих вермишель. Соответствующее название чугуна – чугун с вермикулярным графитом, сокращенно ЧВГ.