ЧУГУН

ЧУГУН, сплав железа с углеродом, содержащий 93 - 94% железа, 2,5 - 4% углерода и ок. 3% других примесей. Получается Ч. преимущественно путём восстановительной плавки железных руд в доменных печах. Ч. большей частью хрупок и не поддаётся ковке, т. к. при достижении темп-ры плавления он сразу переходит из твёрдого состояния в жидкое. Различают Ч. белые, серые и специальные.

В белых Ч. углерод химически связан с железом, образуя с ним хим. соединение - карбид железа Fe₃С (цементит). Излом белого Ч. серебристо-белого "цвета, строение его лучистое или пластинчатое; белый Ч. твёрд (напильник его не берёт) и хрупок. Темп-pa плавления его ок. 1200°; уд. в. 7,5; содержание марганца повышенное (до 2,5%), а кремния низкое - до 1,5%. Белый Ч. плохо заполняет узкие места литейных форм, т. к. в расплавленном состоянии густ и быстро застывает; при остывании сильно уменьшает свои линейные размеры. Вследствие этого белый Ч. в машиностроении применяется сравнительно редко. Белые Ч. в основном идут на переработку в сталь, а также для получения изделий из ковкого Ч., поэтому их называют передельными.

В серых Ч. углерод находится в свободном состоянии в виде пластинок графита, отчего серый Ч. в изломе имеет серый цвет; содержание кремния достигает 4,25%, а марганца не превышает 1,25%. Серые Ч. мягче белых, легко поддаются обработке режущими инструментами; темп-pa плавления ок. 1300°; удельный вес 7,1 - 7,2; в расплавленном состоянии жидкие, текучие, хорошо заполняют формы, а при остывании мало сокращают свои линейные размеры (усадка ок. 1%). Серые Ч. применяют для получения чугунных отливок и называют литейными.

Специальные Ч. содержат повышенные количества одного или нескольких элементов, напр. кремния, марганца, хрома и др. Эти Ч. называют ферросплавами и применяют в качестве добавок при производстве стали. Основными видами специальных Ч. являются: ферросилиций, содержащий до 78% кремния, ферромарганец с содержанием до 80% марганца, силикошпигель, содержащий 9 - 12% кремния и 18 - 24% марганца и др.

Серый Ч. широко применяют для изготовления различных деталей с.-х. машин и орудий. Удельный вес литых деталей, полученных из чугуна, в с.-х. машиностроении составляет 40 - 60%. В зависимости от условий работы эти детали можно подразделить на 3 группы: 1) детали, работающие на износ в б. или м. тяжёлых условиях, напр. зубчатки, шестерни, втулки, храповики и т. п.; 2) ответственные детали, не подвергающиеся износу, напр. шкивы, кронштейны, литые рамы и т. п.; 3) неответственные детали.

Стандартом, в зависимости от предела прочности при разрыве и при изгибе, установлены 9 марок отливок из серого чугуна, условно обозначаемых СЧ 12 - 28, СЧ 15 - 32 и т. д., где первые две цифры означают предел прочности при разрыве (в кг/мм²), а вторые - предел прочности при изгибе (в кг/мм²).

Зубчатки, зубья к-рых обладают достаточной прочностью вследствие большого их сечения, отливают из чугуна марок СЧ 12 - 28 и СЧ 15 - 32. Шестерни же и др. детали, работающие в условиях динамических нагрузок, изготовляют из Ч. с более высокими механическими свойствами - марки СЧ 18 - 30. Зубчатки и шестерни, работающие в наиболее тяжёлых условиях, подвергают термической обработке, после к-рой твёрдость их достигает 320 - 420 по Бринелю. Детали, работающие на истирание в менее тяжёлых условиях, обладают твёрдостью 170 - 229. Детали 2-й группы отливают из серого Ч. не ниже марки СЧ 15 - 32, причём твёрдость должна составлять 170 - 229. Детали 3-й группы отливают из Ч. не ниже марки СЧ 12 - 28, твёрдость в обрабатываемых местах д. б. не больше 229.

Ковкий Ч. по своим механическим свойствам занимает промежуточное положение между серым Ч. и стальным литьём. Ковкий Ч. широко применяют в с.-х. машиностроении. Получение ковкого Ч. основано на том, что содержащийся в белом Ч. карбид железа при длительном нагревании при высокой темп-ре распадается, причём углерод выделяется в виде графита хлопьевидной формы (а не образует пластинок, как в белом Ч.). Вследствие этого Ч. теряет хрупкость, становится в определённых пределах вязким, легко обрабатывается, под ударом или давлением способен деформироваться без излома. Для получения изделий из ковкого Ч. их отливают из белого Ч., а затем подвергают отжигу (томлению). Сопротивление разрыву ковкого Ч. достигает 50 кг/мм², а удлинение 18%. Ковкий Ч. применяется для деталей, подвергающихся ударам.

По сравнению со стальным литьём ковкий чугун имеет более низкие механические свойства и не может поэтому служить заменителем стального литья для ответственных высоконагруженных деталей. Новый машиностроительный материал - высокопрочный Ч. с шаровидным графитом. Этот Ч. производится путём добавки в серый Ч. перед его разливкой в формы, небольшого количества магния, а затем ферросилиция (модифицирование). Магниевый Ч. обладает высокими механическими свойствами и хорошей вязкостью. Марочное обозначение высокопрочного чугуна ВПЧ 35-10; ВПЧ 55-1, где первые две цифры означают предел прочности при разрыве в кг/мм², а вторые - удлинение (в %).

Магниевый Ч. в нек-рых случаях может заменить стальное литьё и поковки, а также цветные сплавы и ковкий чугун. Его можно применять для деталей машин, подвергаемых ударным нагрузкам, действию переменных напряжений и износу; в с.-х. машинах можно применять для изготовления коленчатых валов, зубчатых передач, втулок, лемехов и пр.

В. Дзевульский

Источники:

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 5 (Т - Я)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М. 1956, с. 663