Чугуны, полученные из белого чугуна в результате графитизации цементита. В зависимости от формы графитных включений различают следующие виды К.ч.: серый чугун (пластинчатый графит), ковкий чугун (хлопьевидный графит) и высокопрочный чугун (шаровидный графит).

Графит обеспечивает пониженную твердость, хорошую обрабатываемость резанием, а также высокие антифрикционные свойства вследствие низкого коэффициента трения. Вместе с тем включения графита снижают прочность и пластичность, так как нарушают сплошность металлической матрицы сплава. Сочетание структуры матрицы и формы графитных включений определяют свойства К. ч. (см. табл. 1).

Таблица 1

Механические свойства чугунов

Марка чугуна	σ В	σ 0,2	НВ	δ, %	Структура матрицы
	кгс/мм2
Серые чугуны (ГОСТ 1412)
СЧ 10	10	-	140-190	-	Ф
СЧ 15	15	-	163-210	-
СЧ 25	25	-	180-245	-	Ф+П
СЧ 35	35	-	220-275	-	П
Высокопрочные чугуны (ГОСТ 7293)
ВЧ 35	35	22	140-170	22	Ф
ВЧ 45	45	31	140-225	10	Ф+П
ВЧ 60	60	37	192-227	3
ВЧ 80	80	49	248-351	2	П
ВЧ 100	100	70	270-360	2
Ковкие чугуны (ГОСТ 1215)
КЧ 30-6	30	-	100-163	6	Ф+10%П
КЧ 35-8	35	-	100-163	8
КЧ 37-12	37	-	110-163	12
КЧ 45-7	45	-	150-207	7
КЧ 60-3	60	-	200-269	3	П+20%Ф
КЧ 80-1,5	80	-	270-320	1,5

Серыми К. ч. называются чугуны с пластинчатой формой графита (рис.1,4). Серые чугуны – сплавы сложного состава: 2,2-3,7% С; 1-3% Si; 0,2-1,1% Mn; 0,02-0,3% Р; 0,02-0,15% S. В небольших количествах в них могут содержаться Cr, Ni, Cu, которые попадают из руды.

Рис. 1 Серый чугун: разветвленные пластины графита (тёмные) и зёрна феррита

Углерод оказывает определяющее влияние на качество чугунов, изменяя количество графита и литейные свойства. Чем выше концентрация углерода, тем больше выделений графита и ниже механические свойства чугуна.

Кремний обладает сильным графитизирующим действием, способствует выделению графита в процессе затвердевания чугунов и разложению выделившегося цементита. Марганец затрудняет графитизацию чугунов, несколько улучшает их механические свойства, особенно в тонкостенных отливках.

В силу наличия концентраторов напряжений в структуре серого чугуна в виде пластинок графита статическая прочность его при изгибе примерно в 2 раза, а при сжатии – в 4 раза выше, чем при растяжении. Они близки к свойствам стали с той же структурой и составом, что и металлическая матрица чугуна.

Поскольку работоспособность чугуна лимитируется долей растягивающих напряжений, поэтому основным показателем механических свойств чугунов является прочность при статическом растяжении (табл.).

Марка серого чугуна состоит из букв СЧ (серый чугун) и числа, показывающего предел прочности в кгс/мм².

Прочность чугуна существенно зависит от толщины стенки отливки. Указанное в марке значение σ _В соответствует отливкам с толщиной стенки 15 мм. При увеличении толщины стенки от 15 до 150 мм прочность и твердость чугуна уменьшаются почти в 2 раза.

Номенклатура отливок из серого чугуна и их масса разнообразны: от деталей в несколько граммов (поршневые кольца двигателей) до отливок в 100 т. и более (станины станков). Выбор марки чугуна для конкретных условий работы определяется совокупностью технологических и механических свойств.

Высокопрочными называют К. ч., в которых графит имеет шаровидную форму (рис.2,4). Их получают модифицированием магнием, который вводят в жидкий чугун в количестве 2,02…0,08%.

Рис. 2 Высокопрочный чугун с шаровидным графитом на ферритной основе

Чугун после модифицирования имеет следующий химический состав: 3,0-3,6% С; 1,1-2,9% Si; 0,3-0,7% Mn; до 0,02% Si и до 0,1% Р.

Шаровидный графит менее сильный концентратор напряжений, чем пластинчатый, поэтому он меньше снижает механические свойства металлической матрицы. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью (табл.).

Марка высокопрочного чугуна состоит из букв ВЧ (высокопрочный чугун) и числа, показывающего предел прочности в кгс/мм².

Высокопрочные чугуны применяют в различных отраслях техники, эффективно заменяя сталь во многих изделиях и конструкциях. Из них изготовляют оборудование прокатных станов, кузнечно-прессовое оборудование, детали энергетического оборудования, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания.

Ковкими называются К. ч., в которых графит имеет хлопьевидную форму (рис.3,4). Их получают длительным обжигом белых доэвтектических чугунов. Такой графит в отличие от пластинчатого меньше снижает механические свойства металлической матрицы, вследствие чего ковкие чугуны по сравнению с серыми обладают более высокой прочностью и пластичностью.

Рис. 3 Ковкий чугун (хлопьевидные включения графита в ферритной основе). Увеличено в 150 раз

Отливки из белых чугунов, подвергаемые обжигу на ковкие чугуны, не должны иметь толщину стенки более 50 мм, иначе в сердцевине при кристаллизации выделяется пластинчатый графит и чугун становится непригодным для обжига на ковкий чугун. По этой же причине исходные белые чугуны имеют пониженное содержание углерода и кремния: 2,4-2,9% С; 1,0-1,6% Si; 0,201,0% Mn; до 0,2% S и до 0,18% Р.

Отсутствие литейных напряжений, которые полностью снимаются во время обжига, компактная форма и изолированность графитных включений обусловливают высокие механические свойства ковких чугунов (табл. ).

Марка ковкого чугуна состоит из букв КЧ (ковкий чугун) и чисел, первое из которых указывает значение σ _В в кгс/мм², второе – значение δ в %.

Из ковких чугунов изготовляют детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки. Большая плотность отливок позволяет делать из ковкого чугуна детали водо- и газопроводных установок, а хорошие литейные свойства исходного белого чугуна – производить отливки сложной формы.

Рис.4 Классификация чугунов по структуре металлической матрицы и форме графитных включений (схемы структур)