Ковкий чугун

Ковкий чугун представляет собой сплав железа с углеродом, в котором содержится 2,2—3,0 % углерода, 1,1—1,3% кремния, 0,3—0,6% марганца, до 0,2% фосфора и до 0,1% серы. Название «ковкий» следует понимать лишь в том смысле, что этот чугун по сравнению с серым является более вязким и пластичным. Благодаря этим свойствам ковкий чугун широко применяют для изготовления машиностроительных деталей, испытывающих в работе ударные нагрузки.

Ковкие чугуны для отливок по ГОСТ 1215—59 (см. табл. 1) изготовляют следующих марок: КЧ 30—6, КЧ 33—8, КЧ 35—10, КЧ 37—12, КЧ 45—6, КЧ 50—4, КЧ 56—4, КЧ 60—3, КЧ 63-2. Условные обозначения марок: К — ковкий; Ч — чугун; первые две цифры — предел прочности при растяжении в кгс/мм², а последняя цифра — относительное удлинение в процентах. Большинство технологических операций (изготовление форм и стержней, заливка расплава, выбивка и очистка отливок) в литейных цехах ковкого чугуна осуществляют обычными способами. При формовке изменяют лишь способ подвода расплава к отливке и устройство литниково-питающей системы. Следует, однако, иметь в виду, что производство отливок из ковкого чугуна более сложно и длительно, чем из серого. Так как в вагранке получить чугун с низким (менее 3%) содержанием углерода очень трудно, то плавку обычно проводят последовательно в двух печах. Шихту расплавляют в вагранке, а полученный в ней жидкий чугун переливают в дуговую электрическую печь и уже там доводят до требуемого химического состава. Полученный расплав разливают в песчаные формы. Низкое содержание кремния и углерода приводит к образованию в отливках белого чугуна, обладающего большой твердостью и хрупкостью, обусловленной присутствием в основе чугуна цементита (рис. 15, а).

Таблица 1. Физические, технологические и механические свойства литейных сплавов

Сплав	Плотность, г/см3	Усадка линейная, %	Температура заливки, °С	Предел прочности при растяжении, к гс/мм2	Относительное удлинение, %	Твердость НВ
Серый чугун (обыкновенный)	7,0—7,3	0,8—1,0	1180—1450	12—44	28—64*	143—289
Ковкий чугун	7,1—7,4	1,4-1,6	1350—1480	30—63	2—12	163—269
Сталь литая углеродистая	7,7—7,85	1,6—2,0	1350—1570	40—60	10—24	109—199
Бронза	7,4—8,9	1,3-2,4	1000—1200	3—60	2—20	14—250
Латунь	8,3—8,6	1,9—2,0	1050—1150	15—70	4—20	30—160
Алюминиевые сплавы	2,5—2,9	1,25—1,35	690—780	12—35	0,5—15	45—95
Магниевые сплавы	1,7—1,85	1,35—1,6	690—800	9—28	1—6	30—75

* Предел прочности при изгибе, кгс/мм².

После выбивки из форм и очистки отливки подвергают отжигу при температуре 900— 1000° С в специальных томильных печах. При отжиге цементит белого чугуна разлагается на феррит и свободный углерод, в результате чего исчезает свойственная белому чугуну хрупкость и он становится пластичным. При распаде цементита объем чугуна несколько увеличивается, отчего отливки во время отжига деформируются (коробятся). Если коробление достигает значительной величины, то отливки правят под прессом или ударами молота.

На рис. 15, б показана схема структуры наиболее распространенного ферритного ковкого чугуна, который характеризуется темным цветом излома и используется при производстве деталей сельскохозяйственных машин, ответственных автомобильных деталей, деталей тормоза и т. д.