Какие бывают чугуны

Какие бывают чугуны

Если железную проволоку нагревать элект­рическим током, то сначала она все более про­висает — от нагревания железо расширяется. При 769° проволока перестает притягиваться магнитом. А при 910° проволока внезапно натя­гивается: объем железа уменьшается. При этой температуре расположение атомов в железе изменяется и обыкновенное железо, или альфа-железо (рис. 6), превращается в гамма-железо (рис. 7). Одно из отличий гамма-железа в том, что оно способно науглероживаться: оно впиты­вает в себя углерод, как губка воду, пока не насытится им. Наконец, при 1539° железо пла­вится, превращаясь в подвижную, легко рас­плескивающуюся жидкость. Жидкое железо более жадно поглощает углерод, чем твердое гамма-железо.

Железо выплавляют из его руд с помощью кокса. Он как раз и представляет собой почти чистый углерод. Поэтому ослепительно блестя­щая струя, с шумом извергающаяся из лётки доменной печи в ковш,— это не чистое железо, а раствор углерода в жидком железе — чугун.

При затвердевании жидкого чугуна в нем образуются кристаллы железа. Но эти кристал­лы не в состоянии удержать в себе весь раст­воренный углерод. Его излишек выделяется в виде графита — получается серый чугун.

В отливке из серого чугуна кристаллы желе­за переслоены тонкими и широкими чешуйка­ми графита. На рисунке 8 показано, как выглядит срез серого чугуна под микроскопом.

Рас­секающие срез во всех направлениях тонкие, словно трещинки, полоски — это и есть пла­стинки графита. Графитовые чешуйки легко расщепляются, как спрессованная стопка бума­ги. Поэтому графит — «слабое» место в сером чугуне. При ударе отливка из серого чугуна разбивается на куски вдоль прослоек графита, как если бы эти прослойки были в самом деле трещинами. Такой чугун хорошо отливается в формы, но хрупок, и его нельзя ковать. Из се­рого чугуна отливают станины машин, маховые колеса, плиты, канализационные трубы.

На рисунке 9 показана отшлифованная по­верхность высокопрочного чугуна под микро­скопом. Такой чугун получен в СССР. Графит не рассекает отливку тонкими пластинками, он «блокирован» в виде включений шарообраз­ной формы. Это достигнуто тем, что в расплав­ленный чугун перед его разливкой в формы введено незначительное количество магния. Из высокопрочного чугуна можно поэтому от­ливать и такие ответственные детали, как, например, коленчатый вал мощного судового двигателя.

На примере высокопрочного чугуна мы по­знакомились еще с одним из способов изменять по заказу свойства сплавов — с применением модификаторов. При модифицировании химиче­ский состав сплава не меняется: ведь высоко­прочный чугун по составу практически ничем не отличается от обыкновенного. Изменяются лишь форма, размеры и расположение кристал­лов тех веществ, из которых сплав образован.