2.4 Білий чавун.
Білими називаються чавуни, в яких весь вуглець міститься у зв'язаному стані у вигляді цементиту, тому ці чавуни дуже тверді і крихкі. Мікроструктура білих чавунів характеризується діаграмою Fе-Fе3С. У залежності від вмісту вуглецю розрізняють доевтектичні (<4.3%С), евтектичні (4.3%С) і заевтектичні (>4.3%С) чавуни.
Кристалізація білих доевтектичних чавунів починається по лінії ВС виділенням з рідкого розчину кристалів аустеніту. При температурі 1147°С рідка фаза збагачується на вуглець до 4.3%С і твердне у вигляді ледебуриту. Ледебурит є евтектична суміш аустеніту граничної концентрації 2.14%С і цементиту. При подальшому знижені температури внаслідок зменшення розчинності вуглецю в аустеніті (по лінії ЕS) відбувається розпад аустеніту з виділенням вторинного цементиту.
Після досягнення температури 723°С аустеніт набуває евтектоїдної концентрації (0.8%С, точка S) і розпадається з утворенням перліту.
Таким чином, доевтектичні білі чавуни після остаточного охолодження при кімнатній температурі матимуть структуру, що складається з перліту, ледебуриту і вторинного цементиту (див. рис. 2.3).
В евтектичному чавуні, що містить 4.3%С, після остаточного охолодження міститься тільки одна евтектика - ледебурит (точка С), що складається з перліту і цементиту.
Кристалізація заевтектичних чавунів згідно з діаграмою починається по лінії СD виділенням з рідкого сплаву цементиту Fе3С. Після досягнення 1147°С рідкий сплав набуває евтектичної концентрації 4.3%С (точка С) і твердне при сталій температурі з утворенням евтектики (ледебурит). Після остаточного охолодження заевтектичний чавун складається з ледебуриту і первинного цементиту (див. рис.2.3).
2.5 Сірий чавун.
Сірими називаються чавуни, в яких вуглець або частина його міститься у вільній врівноваженій формі у вигляді графіту, при цьому графіт виділяється у формі пластин. Така форма графіту у найбільшій ступені знижує механічні властивості за рахунок концентрації напружень на кінцях графітних включень.
Основним фактором, що впливає на кристалізацію сірого чавуну і сприяє графітизації, є мала швидкість охолодження. Процесу графітизації сприяють елементи С, Sі, Ni, Сu, та ін. До елементів, що заважають графітизації належать Мn, Сr, W, S тощо. За ступенем графітизації структура сірого чавуну може складатися:
1) з перліту, фериту і графіту (найпоширеніший чавун);
2) з фериту і графіту (м'який чавун);
3) з перліту і графіту (перлітний чавун, що має дуже високі механічні властивості).
Сірий чавун широко застосовують для виготовлення литтям станин верстатів, корпусів редукторів, тракторів, деталей машин тощо.
а – до евтектичний, б – евтектичний, в - заевтектичний
Рисунок 2.3 – Мікроструктура білих чавунів і схеми зарисовки
2.5 Ковкий чавун.
Цей чавун добувають тривалим відпалом білого доевтектоїдного чавуну при температурі 900-1000°С. При відпалі цементит білого чавуну розпадається, а вуглець виділяється у вільній формі у вигляді пластівчастих гніздоподібних включень. Ковкий чавун може мати феритну або перлітну структуру. Та чи інша структура ковкого чавуну залежить від режиму відпалу.
Знижена кількість вуглецю і кремнію в ковкому чавуні, а також сприятлива форма графітних включень забезпечує добрі механічні властивості. Ковкий чавун за своїми механічними властивостями займає проміжне місце між сірим чавуном і стальним литвом.
Феритні чавуни мають границю міцності від 300 до 370 МПа і відносне видовження від 6 до 12% і більше, наприклад, КЧ 30-12.
Перлітні чавуни мають більш високу границю міцності, але пластичність нижче, наприклад, КЧ 40-3.
З ковкого чавуну виготовляють багато деталей тракторів, автомобілів і особливо сільськогосподарських машин (шестерні, зірочки, ланцюги, деталі різального апарата комбайнів, деталі ходової частини, кронштейни, гальмівні колодки тощо).