Файл: Тодоров, Р. П. Структура и свойства ковкого чугуна.pdf

ЧУГУН С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ МАРГАНЦА

Легирование ковких чугунов марганцем как средство получения перлитной металлической основы получило широкое применение в литейной практике. Марганец за­ медляет энергичный распад эвтектоидного цементита, не слишком -продлевая первую стадию графитизации. По­ вышение содержания марганца позволяет увеличить ко­ личество графитообразующих элементов в составе чугу­ нов (кремния и углерода) (рис. 41). Чем выше концент-

рация указанного элемента, тем шире область белого чу­ гуна. Рекомендуемые составы, %, перлитных ковких чу­ гунов -приведены ниже:

Общепринятые составы отличаются от ковких чугу­ нов с ферритной металлической основой только повышен­ ным содержанием марганца. Их получение обычно осу­ ществляется в тех же а-грегатах, в которых получают и ферритный ковкий чугун. Различия касаются режима графитизи-рующего отжига. Последний не предусматри­ вает второй стадии графитизации. Рекомендуемые со­ держания кремния в высококремнистых чугунах колеб­ лются от 1,5 до 2%. Основная идея, преследуемая увели­ чением кремния, заключается в сокращении графитизирующего отжига ускоренным распадом эвтектического цементита. Анализ возможных соотношений основных примесей чугуна (С, Si, Mn и S) показывает, что их оп­ тимальное содержание непосредственно связано с про-

цессамп, протекающими при сфероидизацпи перлита. Дело в том, что в большинстве случаев металлическая основа рассматриваемых чугунов должна состоять из зернистого перлита. Последний обеспечивает более высо­ кие пластические и технологические (обрабатываемость) свойства материала. Требования к основному материалу сводятся в этом случае к обеспечению условий, необхо­ димых для равномерного распределения зернистого пер­ лита в сечении отливок. О влиянии кремния и марганца на сфероидизацию перлита можно судить из зависимо-

/ — о б щ е е с о д е р ж а н и е п е р л и т а ; 2 — с о д е р ж а н и е п л а с т и н ч а т о г о п е р л и т а ; 3 — с о д е р ж а н и е з е р н и с т о г о п е р л и т а .

Н а р и с у н к а х у к а з а н о с о д е р ж а н и е м а р г а н ц а , %

98

ния, искусственного старения, предварительной закал­ ки и др.). Как уже было показано, они приводят к значительному увеличению графитовых включений в структуре чугуна, что несомненно способствует ускорен­ ному распаду не только эвтектического, но и эвтектоидного цементита. А это нежелательно, когда речь идет о перлитном чугуне. Из изложенного, конечно, не следу­ ет, что эти обработки следует полностью исключить при производстве указанных чугунов. Вопрос об их примене­ нии нужно решать конкретно в зависимости от состава и тех свойств, которые требуются от производимой про­ дукции. Можно, однако, утверждать, что графитовых включений должно быть столько, чтобы графитизация при сфероидизации перлита не происходила очень сильно.

Большую роль играет и длительность высокотемпера­ турной выдержки при первой стадии графитизации. Она определяет гомогенность металлической основы в отно­ шении кремния, марганца и остальных примесей. Влия­ ние этого фактора достаточно подробно было рассмотреіо в предыдущих разделах. Здесь мы отметим только го, что неравномерное распределение кремния и марган­ ца в объеме аустенита ведет к неравномерной сфероиди­ зации перлита. Быстрее всего сфероидизируются участки перлита с повышенным содержанием кремния. В них, как правило, сфероидизации сопутствует и некоторая графитизация перлита. Далее будет показано, что, ре­ гулируя длительность первой стадии отжига, можно из­ менять механические свойства рассматриваемого чугуна в довольно широких пределах.

ЧУГУН С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ СЕРЫ

Использование серы при получении ковкого чугуна с перлитной металлической основой стало возможным бла­ годаря ее способности сфероидизировать графит. Шаро­ видная форма графитовых включений выгодно отличает сернистые чугуіны от обыкновенных ковких чугунов с пер­ литной основой.

В ряде случаев влияние серы на структурные превра­ щения в железоуглеродистых сплавах аналогично влия­ нию марганца. В этом отношении особенно выделяется ее отбеливающая способность, которую иллюстрируют данные рис. 44. Показаны предельные значения кремния и углерода, при которых в затвердевших пробах отсут-

100

ствует пластинчатый графит. Данные относятся к тем соотношениям марганца и серы (Mn/S = 0,95-M), кото­ рые рекомендуются для ковких чугунов с шаровидной формой графита [27]. Пунктирной линией обозначена граница между белыми и половинчатыми чугуна-ми при

= 3). Отбеливающая способность серы создает условия для значительного повышения углерода и кремния в со­ ставе ковких чуігунов без опасности получения пластин­ чатых форм графита в отливках. Следует иметь в виду, что с увеличением количества углерода расстояние меж­ ду пунктирной и сплошной линиями уменьшается. Это показывает, что отбеливающая способность серы прояв­

101

[127]. Это относится к тем случаям, когда сфероидизацня проводится при температурах ниже эвтектоидного интервала. В этих случаях ее влияние характеризуется следующей зависимостью:

Эти предварительные сведения о повышении серы по­ зволяют нам лучше понять особенности химических сос­ тавов, рекомендуемых для сернистых ковких чугуиов. Из табл. 27 видно, что они построены на базе обыкновен-

Табліща 27

Р Е К О М Е Н Д У Е М Ы Е С О С Т А В Ы С Е Р Н И С Т О Г О К О В К О Г О Ч У Г У Н А

т е л ь — ч у г у н с п о в ы ш е н н ы м с о д е р ж а н и е м с е р ы .

ных или высококремнистых чугуиов. Кроме кремния, они различаются по содержанию марганца и серы. Наиболее

ганца и серы на пластиче­

102