Белый чугун в литом виде вследствие своей высокой твердости и хрупкости не находит широкого применения. Изделия из белого чугуна являются исходным продуктом для получения ковкого чугуна с помощью термической обработки.

Для этой цели используют белый чугун, который содержит 2,5-3,2% С, 0,6-0,9% Si, 0,3-0,4% Мп, 0,1-0,2% Р и 0,06-0,1% S.

Исходная структура белого чугуна - перлит и ледебурит.

Структура ледебурита встречается во всех белых чугунах, т.е. в железоуглеродистых сплавах с содержанием углерода более 2%, который присутствует в сплаве в форме цементита.

Ледебурит при комнатной температуре представляет механическую смесь перлита и цементита.

Напоминаем, что перлит представляет собой тоже механическую смесь, но феррита и цементита, причем перлит - более мелкая смесь, чем ледебурит.

Описываемый отжиг на ковкий чугун производят в нейтральной среде (N₂ или Н₂) для защиты от обезуглероживания и окисления, в специально предназначенных для этой цели печах непрерывного действия.

Детали укладывают на специальные поддоны, которые размещаются на роликовом поду.

Поддоны проталкиваются с определенной скоростью по роликам. Длина камер нагрева первой и второй стадии отжига назначается с таким расчетом, чтобы детали находились в камерах необходимое для данной температуры время.

Отжиг на ковкий чугун производится по режиму, показанному на рис. 76.

1. Первая стадия отжига преследует цель разложения цементита, входящего в состав ледебурита; в перлите цементит сохраняется.

2. Вторая стадия отжига преследует цель разложения цементита, входящего в состав перлита.

В результате прохождения только одной стадии отжига получают ковкий чугун со структурой перлит+феррит+углерод отжига.

Такой чугун называют перлитным (перлитно-ферритным, рис. 77, а).

Он обладает хорошими прочностными свойствами, но невысокой пластичностью. Чугун с такой структурой используется в деталях, работающих на изгиб и трение.

Для повышения прочности чугун можно подвергать закалке и высокому отпуску, что улучшает его механические свойства.

После полного цикла отжига структура чугуна состоит из феррита и углерода отжига, т.е. образуется ферритный ковкий чугун (рис. 77, б).

Применяют и другой способ получения ковкого чугуна.

Нагрев изделий производится в окислительной среде, вследствие чего происходит выгорание углерода с поверхности, вызывающее снижение твердости и некоторое повышение пластических свойств, а также улучшение обрабатываемости.

В центре такой чугун сохраняет структуру белого чугуна. Полученный этим методом чугун называют белосердечным в отличие от черносердечного, получаемого при отжиге в нейтральной среде по вышеописанному способу.

При таком способе детали из белого чугуна загружают в ящики, пересыпают окалиной или рудой и нагревают в обычных камерных печах.

Отжиг ковкого чугуна является весьма длительной операцией. В настоящее время разработано много способов ускоренного отжига ковкого чугуна - предварительная закалка, отжиг в расплавленных солях при очень высоких температурах 1050-1100° и др. Все эти мероприятия сокращают длительность отжига на ковкий чугун. При плавке в вагранках обычно получают серый чугун, содержащий более 3% углерода. Поэтому чугун с более низким содержанием углерода обычно получают последовательной плавкой в двух печах: вагранке и электропечи.

Шихтовые материалы сначала расплавляют в вагранке, а получаемый из нее расплав сливают в электрическую дуговую печь, где он дополнительно разогревается и доводится до требуемого химического состава. Таким путем удается получить чугун с более низким содержанием углерода и кремния.

На рис.110 показана схема трехфазной дуговой электропечи для получения ковкого чугуна. Через свод в полость печи входят три графитовых электрода 1, которым подводится от трансформатора трехфазный электрический ток. Между электродами и ванной расплава образуется электрическая дуга, служащая источником тепла.

Рис. 110. Схема трехфазной дуговой электропечи

Подина печи 4 опирается на специальное устройство, благодаря чему печь может поворачиваться для слива расплава в разливочные ковши. Свод печи 2 съемный, что облегчает ее ремонт. Движение электрода вверх и вниз осуществляется автоматически в зависимости от электросопротивления дуги. При увеличении расстояния от поверхности расплава до конца электрода сопротивление дуги увеличивается и привод опускает электрод; при уменьшении сопротивления дуги электрод поднимается.

Процесс доводки расплава по химическому составу в такой печи протекает непрерывно. Расплав из вагранки заливается в печь через заливочное окно 3 и после доводки химического состава его сливают в ковши через окно 5 для транспортировки к местам заливки литейных форм. Полученные отливки подвергаются отжигу и называются отливками из ковкого чугуна.

3. Применение ковкого чугуна