Влияние легирующих добавок на механические и технологические свойства чугуна

Легированный чугун – чугун, в состав которого наряду с обычными компонентами специально введены легирующие элементы, придающие ему прочность, износостойкость, жароупорность, коррозионную стойкость, немагнитность [4]. Для легированных чугунов свойственна значительная износостойкость и хорошие литейные свойства.

Повышение механических свойств чугуна при легировании взаимосвязано с влиянием легирующих элементов на формирование структуры при эвтектической и эвтектоидной кристаллизации. Почти все легирующие элементы повышают устойчивость жидкой фазы и аустенита, в результате чего эвтектическая кристаллизация, при которой образуется графит, и эвтектоидная кристаллизация, при которой формируется структура металлической основы чугуна, происходит при больших степенях переохлаждения, чем в нелегированном чугуне. Благодаря этому образуется более мелкий графит и получается более дисперсный (тонкопластинчатый) перлит, результатом чего является повышение механических свойств чугуна.

Для легирования чугуна используют те же элементы, что и для легирования стали. Если целью легирования является повышение механических свойств, введение легирующих элементов осуществляют в количествах до 1 %. Это обусловлено тем, что большинство из них (карбидообразующие элементы) при увеличении содержания вызывают отбеливание чугуна, т.е. способствуют образованию ледебурита при эвтектической кристаллизации. Если целью легирования является придание чугуну специальных свойств, то содержание легирующих элементов увеличивают, в некоторых случаях – значительно (более 10 %) [5].

Суть получения легированного чугуна с соответствующими физико-механическими свойствами состоит в грамотном управлении процессом выплавки, обработке жидкого металла, заливке, а также кристаллизации, благодаря чему является возможным получение заранее заданной структуры чугуна.

В результате проделанной работы была дана характеристика влияния легирующих добавок на механические и технологические свойства чугуна.

Чугун – смесь 2,14 % углерода с железом, которая была получена при термическом нагревании в доменных печах до 1200°С. При помощи шестого элемента таблицы Менделеева железо в форме сплава приобретает увеличенную твердость, теряя при этом пластичность и ковкость, делая данный материал хрупким.

Чугуны, согласно химическому составу подразделяют на нелегированный, легированный – специального назначения.

Легированный чугун – чугун, в состав которого наряду с обычными компонентами специально введены легирующие элементы, придающие ему прочность, износостойкость, жароупорность, коррозионную стойкость, немагнитность. Для легированных чугунов свойственна значительная износостойкость и хорошие литейные свойства.

Повышение механических свойств чугуна при легировании взаимосвязано с влиянием легирующих элементов на формирование структуры при эвтектической и эвтектоидной кристаллизации.

Элементы, которые оказывают положительное влияние (очевидно в определенных пределах их содержания) на графитизацию  представлены алюминием, кремнием, никелем, медью и кобальтом. Такие элементы как хром, ванадий, вольфрам и молибден, противодействуют выделению графита. Противоположной склонность чугуна к образованию графита относится его склонность к отбелу, измеряемая глубиной отбела стенки отливки из серого чугуна.

Примерами влияния добавления некоторых элементов являются следующие: кремний Si способствует графитизации чугуна, и улучшает его литейные свойства; марганец Mn способствует отбеливанию чугуна, но содержание Mn до 1,2% полезно, т.к. увеличиваются твердость и прочность чугуна и т.д. 

В зависимости от уровня легирования выделяют следующие виды чугуна: низколегированные (суммарное количество легирующих элементов меньше 2, 5 %), среднелегированные (2, 5-10 %), высоколегированные (больше 10 %). 

Легированные чугуны дешевле нержавеющих сталей, Для них свойственны хорошие литейные свойства, в связи с чем изделия из них получаются экономичными.