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

Таблица 36

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

отливок в целом. О количественных зависимостях меж­ ду плотностью и механическими свойстваміи рассматри­ ваемых материалов можно судить по представленным на рис. 66 данным. Как и следовало ожидать, наблюдает­ ся довольно высокая чувствительность прочностных и пластических характеристик к неплотностям в металли­ ческой основе. К факторам, нарушающим плотность ме­ таллической основы, следует отнести и графитовую фазу. Самостоятельная прочность графитовых включений на-

137

фактора компактности на графитовые образования настолько велико, что превосходит влияние абсолютного количества графита.

Содержание перпита,% Температура изотермичегкосо превращения, °'

Р и с . 67. В л и я н и е с о д е р ж а н и я п е р л и т а и т е м п е р а т у р ы и з о т е р м и * ч е с к о г о п р е в р а щ е н и я а у с т е н и т а п а м е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а к о в ­ к о г о ч у г у н а

138

охлаждения исследованных проб. Видно, что дисперс­ ность перлита сильно влияет на свойства ковких чугунов. Это подтверждается н данными табл. 37 о механи­

ные пластические и прочност­ ные показатели© отливках. Имеет значение также и зер­

группе в принципе следует отнести и изменения, которые неметаллические включения вносят в свойства железо­ углеродистых сплавов вообще и ковких чугунов в частности. Мы имеем в виду в первую очередь сульфид­ ные н фосфидные включения. Известно их отрицательное воздействие на свойства рассматриваемых сплавов. По­ этому их количество обычно не превышает 0,18%. При таких минимальных содержаниях эти включения при­ сутствуют преимущественно в виде изолированных вклю­ чений, которые, хотя и уменьшают в некоторой степени пластичность металлической основы, но не оказывают резкого влияния на свойства отливок в целом. Однако в последние несколько десятилетий интерес к сернистым чугунам с шаровидной формой графитовых включений

139

возрос. Содержание серы в них часто достигает 0,4 й даже 0,5%. При этом наряду с изолированными суль­ фидными включениями неизбежно возникают и эвтекти­ ческие образования, резко снижающие удлинение и ударную вязкость давних чугунов.

Ксамостоятельной группе следует отнести изменения

вмеханических свойствах отливок под влиянием легиру­ ющего действия элементов. Мы имеем в виду те элемен­ ты, которые полностью или частично растворяются в фер­ рите (аустените). Как видно из рис. 68, присутствующие

фе р р и т а

втвердом растворе легирующие элементы могут значи­ тельно изменить твердость, прочность и ударную вязкость феррита [76]. Особый интерес представляет влия­ ние кремния и марганца, так как они входят в число по­ стоянных примесей в составе ковких чугунов. Видно, что оба элемента резко повышают прочностные характерис­ тики феррита за счет его пластичности.

Как уже отмечалось, внутрикристаллическое распре­ деление элементов (в том числе и кремния) после графитизации эвтектического цементита характеризуется значительной неравномерностью. Те участки аустенита, которые унаследовали место бывшего эвтектического це­ ментита, отличаются гораздо более низким содержани­ ем кремния, чем те, которые соответствуют эвтектическо­ му аустёниту. Это различие в содержании кремния в от­ дельных микрюучастках аустенита переносится позже и в феррит. Отсюда и положительное значение длительной высокотемпературной выдержки, выравнивающей содер­ жание кремния и других примесей в микрообъемах ме-

140

галлйческон основы, что приводит к повышению пласти­ ческих характеристик.

Изложенное дает нам возможность объяснить влия­ ние основных примесей (углерода, кремния, хрома, мар­ ганца, фосфора и серы) на механические свойства ков­ ких чугунов (рис. 69). Увеличение содержания углерода приводит ік непрерывному понижению прочностных и пластических характеристик ковких чугунов. Эта зависи­ мость, впрочем, относится ко всем чугунам и обусловле­ на увеличением графитовой фазы. Следует отметить, что увеличение содержания углерода ведет и к некоторому улучшению механических свойств отливок. Речь идет о рассеянной пористости, непосредственно связанной с уг­ леродным эквивалентом. Однако очевидно, что отрица­ тельное влияние повышенного содержания графита на­ столько велико, что оно в состоянии полностью ликвиди­ ровать положительный эффект пониженной пористости в отливках. Кремний влияет ів основном на свойства а- твердого раствора — повышает прочность и твердость за счет удлинения и ударной вязкости. Действие марганца многосторонне. Оно проявляется как в легировании фер­ рита, так и в дисперсности перлита. Было отмечено, что указанный элемент понижает интервал перлитного пре­ вращения, что (при прочих одинаковых условиях) ведет к увеличению дисперсности феррито-карбидной смеси. Очевидно, оба фактора (и легирование феррита, и дис­ персность перлита) повышают твердость и прочность ковких чугунов. Что касается пластичности и вязкости, их значения тем ниже, чем выше фактическое содержа­ ние марганца. Существенное значение имеет и абсолют­ ное количество серы, так как включения понижают ме­ ханические свойства рассматриваемых чугунов. Отрица­ тельное действие серы проявляется сильнее, когда она не связана с марганцем (см. рис. 9). В этом случае сера формирует на границах зерен низкоплавкую эвтектичес­ кую прослойку, для которой характерна повышенная хрупкость. Аналогично влияет фосфор. Нескольких де­ сятых процента фосфора достаточно для придания ков­ ким чугунам высокой хрупкости в условиях ударных на­ грузок.

Влияние хрома на механические свойства ковких чу­ гунов подобно влиянию марганца. Как было показано, наличие хрома в ковких чугунах сильно замедляет про­ цессы графитизации, поэтому его содержание не должно

141