Свойства, преимущества и применение ковкого чугуна

Ковкий чугун, также известный как шаровидный или шаровидный чугун, представляет собой группу железных сплавов с уникальной микроструктурой, которая придает им высокую прочность, гибкость, долговечность и эластичность. Он содержит более 3 процентов углерода и может быть согнут, скручен или деформирован без разрушения благодаря своей структуре из графитовых пластин. Ковкий чугун похож на сталь по своим механическим свойствам и намного прочнее стандартного чугуна.

Отливки из ковкого чугуна производятся путем заливки расплавленного ковкого чугуна в формы, где железо охлаждается и затвердевает, образуя желаемые формы. Этот процесс литья приводит к получению цельных металлических предметов с превосходной прочностью.

Что делает ковкий чугун уникальным?

Ковкий чугун был изобретен в 1943 году как современное усовершенствование традиционного чугуна. В отличие от чугуна, где графит присутствует в виде хлопьев, в ковком чугуне графит находится в форме сфероидов, отсюда и термин «сфероидальный графит». Такая структура позволяет ковкому чугуну выдерживать изгиб и удары без растрескивания, обеспечивая гораздо большую устойчивость, чем традиционный чугун, который склонен к хрупкости и трещинам.

Ковкий чугун изготавливается в основном из чугуна высокой чистоты с содержанием железа более 90%. Чугун предпочтительнее, поскольку он имеет низкое содержание остаточных или вредных элементов, постоянный химический состав и способствует оптимальным условиям шлака во время производства. Этот исходный материал является ключевой причиной, по которой литейные заводы по производству ковкого чугуна предпочитают чугун другим источникам, таким как металлолом.

Свойства ковкого чугуна

Различные марки ковкого чугуна создаются путем манипуляции структурой матрицы вокруг графита во время литья или путем дополнительной термической обработки. Эти незначительные изменения состава предназначены для достижения определенных микроструктур, которые, в свою очередь, определяют свойства каждой марки ковкого чугуна.

Ковкий чугун можно рассматривать как сталь с внедренными графитовыми сфероидами. Характеристики металлической матрицы, окружающей графитовые сфероиды, существенно влияют на свойства ковкого чугуна, в то время как сам графит способствует его эластичности и гибкости.

В ковком чугуне существует несколько типов матриц, наиболее распространенными из которых являются следующие:

1. 1. Феррит– Чистая железная матрица, которая очень пластична и гибка, но имеет низкую прочность. Феррит имеет низкую износостойкость, но его высокая ударопрочность и простота обработки делают его ценным компонентом в ковких чугунах.
2. 2. Перлит– Композит феррита и карбида железа (Fe3C). Он относительно твердый с умеренной пластичностью, обеспечивает высокую прочность, хорошую износостойкость и умеренную ударопрочность. Перлит также обеспечивает хорошую обрабатываемость.
3. 3. Перлит/Феррит– Смешанная структура с перлитом и ферритом, которая является наиболее распространенной матрицей в коммерческих марках ковкого чугуна. Она сочетает характеристики обоих, обеспечивая сбалансированный подход к прочности, пластичности и обрабатываемости.

Уникальная микроструктура каждого металла изменяет его физические свойства:

Распространенные марки ковкого чугуна

Несмотря на то, что существует множество различных спецификаций ковкого чугуна, литейные заводы обычно предлагают 3 распространенные марки:

Преимущества ковкого чугуна

Ковкий чугун предлагает проектировщикам и производителям ряд преимуществ:

• • Его легко отливать и обрабатывать, что снижает производственные затраты.
• • Он имеет высокое соотношение прочности и веса, что позволяет создавать прочные, но легкие компоненты.
• • Ковкий чугун обеспечивает хороший баланс прочности, экономичности и надежности.
• • Превосходные литейные свойства и обрабатываемость делают его пригодным для изготовления сложных деталей.

Применение ковкого чугуна

Благодаря своей прочности и пластичности ковкий чугун имеет широкий спектр промышленного применения. Он обычно используется в трубопроводах, автомобильных деталях, зубчатых передачах, корпусах насосов и основаниях машин. Устойчивость ковкого чугуна к трещинам делает его идеальным для применения в области безопасности, например, в швартовных тумбах и защите от ударов. Он также широко используется в ветроэнергетике и других средах с высокими нагрузками, где прочность и гибкость имеют решающее значение.