Властивості, переваги та застосування ковкого чавуну

Ковкий чавун, також відомий як сфероїдальний або вузлуватий чавун, – це група залізних сплавів з унікальною мікроструктурою, яка надає їм високої міцності, гнучкості, довговічності та еластичності. Він містить понад 3 відсотки вуглецю та може згинатися, скручуватися або деформуватися без руйнування завдяки своїй графітній структурі. Ковкий чавун за своїми механічними властивостями подібний до сталі та набагато міцніший за стандартний чавун.

Виливки з ковкого чавуну виготовляються шляхом заливання розплавленого ковкого чавуну у форми, де чавун охолоджується та твердне, набуваючи бажаної форми. Цей процес лиття призводить до отримання твердих металевих виробів з відмінною міцністю.

Що робить ковкий чавун унікальним?

Ковкий чавун був винайдений у 1943 році як сучасне вдосконалення традиційного чавуну. На відміну від чавуну, де графіт представлений у вигляді пластівців, ковкий чавун має графіт у формі сфероїдів, звідси й термін «сфероїдальний графіт». Ця структура дозволяє ковкому чавуну витримувати вигин та удари без розтріскування, забезпечуючи набагато більшу стійкість, ніж традиційний чавун, який схильний до крихкості та тріщин.

Ковкий чавун виготовляється переважно з чавуну, високочистого чавуну з вмістом заліза понад 90%. Чавун є кращим, оскільки він має низький вміст залишкових або шкідливих елементів, має стабільний хімічний склад і сприяє оптимальним умовам шлаку під час виробництва. Цей вихідний матеріал є ключовою причиною, чому ливарні заводи з виробництва ковкого чавуну віддають перевагу чавуну над іншими джерелами, такими як металобрухт.

Властивості ковкого чавуну

Різні марки ковкого чавуну створюються шляхом маніпулювання матричною структурою навколо графіту під час лиття або за допомогою додаткової термічної обробки. Ці незначні варіації складу призначені для досягнення специфічних мікроструктур, які, у свою чергу, визначають властивості кожної марки ковкого чавуну.

Ковкий чавун можна розглядати як сталь із вбудованими графітовими сфероїдами. Характеристики металевої матриці, що оточує графітові сфероїди, суттєво впливають на властивості ковкого чавуну, тоді як сам графіт сприяє його еластичності та гнучкості.

Існує кілька типів матриць у ковкому чавуні, найпоширенішими з яких є наступні:

1. 1. Ферит– Чиста залізна матриця, яка є дуже пластичною та гнучкою, але має низьку міцність. Ферит має низьку зносостійкість, але його висока ударна стійкість та легкість обробки роблять його цінним компонентом у ковких чавунах.
2. 2. Перліт– Композит з фериту та карбіду заліза (Fe3C). Він відносно твердий з помірною пластичністю, має високу міцність, добру зносостійкість та помірну ударну стійкість. Перліт також забезпечує добру оброблюваність.
3. 3. Перліт/Ферит– Змішана структура з перлітом і феритом, що є найпоширенішою матрицею в комерційних марках ковкого чавуну. Вона поєднує характеристики обох, забезпечуючи збалансований підхід до міцності, пластичності та оброблюваності.

Унікальна мікроструктура кожного металу змінює його фізичні властивості:

Поширені марки ковкого чавуну

Хоча існує багато різних специфікацій ковкого чавуну, ливарні заводи зазвичай пропонують 3 поширені марки:

Переваги ковкого чавуну

Ковкий чавун пропонує кілька переваг для дизайнерів та виробників:

• • Його можна легко лити та обробляти механічно, що знижує виробничі витрати.
• • Він має високе співвідношення міцності до ваги, що дозволяє створювати міцні, але водночас легкі компоненти.
• • Ковкий чавун забезпечує гарне поєднання міцності, економічної ефективності та надійності.
• • Його чудова ливність та оброблюваність роблять його придатним для виготовлення складних деталей.

Застосування ковкого чавуну

Завдяки своїй міцності та пластичності, ковкий чавун має широкий спектр промислового застосування. Він зазвичай використовується в трубопроводах, автомобільних деталях, шестернях, корпусах насосів та основах машин. Стійкість ковкого чавуну до розтріскування робить його ідеальним для застосування в галузі безпеки, таких як болларди та захист від ударів. Він також широко використовується у вітроенергетиці та інших середовищах з високим навантаженням, де міцність та гнучкість є важливими.