Какой бывает чугун по цвету. Основные виды чугунов и их классификация. Восстановление и науглероживание железа в печи

Чугунные сплавы являются неотъемлемой частью человеческой жизни. Его применение распространилось от тяжёлой промышленности до произведений искусства. Давайте разберёмся, в чём же особенность чугуна, почему он настолько универсален и незаменим.

Чугун — это сплав, основными элементами которого является железо и углерод (более 2, 14 %). Механические и литейные свойства чугуна определяются концентрацией углерода и наличием прочих химических элементов.

Если говорить о чугуне в целом и в сравнении с прочими сплавами, он отличается высокой жаростойкостью, теплоёмкостью, устойчивостью к коррозии, и т.д. Положительные характеристики сплава делают его применение необходимостью как в тяжёлой промышленности, так и в быту.

Выплавка чугуна осуществляется в доменных печах, вагранках и электропечах.

В процессе нагрева в печах проходят химические реакции, позволяющие создавать чугун различных марок с различными механическими и литейными свойствами.

В вагранках(только серый) и электропечах обычно переплавляют отливки в изделия, что с точки зрения затраты топлива более экономично, да и в целом более практично если завод занимается изготовлением изделий, а не производством чугуна разных марок.

Виды чугунов:

На физические и химические свойства чугуна влияют его химический состав и вид термической обработки.

Белые чугуны — получаются в процессе ускоренного охлаждения.

Белые чугуны отличаются высокой твёрдостью и хрупкостью. Тяжело поддаётся резке, в процессе откалываются куски. В связи с этим в большей степени используются не как конструктивный металл, а как заготовка для производства ковкого и иных марок чугуна.

Производные белых чугунов:

Ковкие чугуны получаются в результате обработки (отжига) белого чугуна.

Название ковкий никак не связано с процессом деформации (ковки) металла. Историки утверждают, что подобное название появилось вследствие того, что из чугуна с характерными свойствами делали подковы.

Ковкий чугун обладает высокими механическими свойствами, такими как прочность, износостойкость и т.д.. Благодаря чему металл активно используется в автомобильной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении при производстве мелких деталей


Серые чугуны
получаются при медленном охлаждении.

Серые чугуны отличаются прочностью, более высокой пластичностью, нежели белые, что делает такой чугун хорошим конструкционным материалом для различных деталей и позволяет использовать для создания марок чугуна с необходимыми для той или иной отрасли свойствами.

Области применения серого чугуна: тяжёлое машиностроение, автомобильная и сельскохозяйственная промышленность, станкостроение, бытовое использование.

Производные серых чугунов:

Высокопрочные чугуны получаются в результате введения 0,5 % магния в серый чугун перед разливкой. Процесс называется модифицированим.

Литейные свойства высокопрочного чугуна позволяют создавать изделия ответственного назначения (детали станков, автомобилей повышенной грузоподъёмности и т.д.). Высокопрочный чугун имеет ряд преимущественных характеристик перед сталью, имея меньшую плотность (> 8-10%), что позволяет снизить массу деталей.

В результате средней между белым и серым чугуном интенсивности охлаждения образуются половинчатые чугуны . Как следствие, имеющие промежуточные свойства и структуру металла.

Помимо изменения химического состава металла, регулируя интенсивность его охлаждения возможно получать отливки с различным уровнем прочности, пластичности и прочими механическими свойствами чугуна.


Чугуны со специальными свойствами:

Подобной классификации подвергаются белые и серые чугуны, отливаемые с применением определённой технологии для дальнейшего использования в определённых условиях или по специальному назначению. К таким относятся:

  • Антифрикционные чугуны . Применяются для изготовления деталей, используемых в особо нагруженных узлах трения (корпус подшипников, втулки, вкладыши, валы)
  • Износостойкие чугуны. Применяются в отраслях с высоким уровнем воздействия внешней среды: детали агрегатов для азотной промышленности, насосного оборудования, печного литья (дверки, колосники и т.д.).
  • Жаростойкий чугун. Применяется для изготовления деталей, подверженных интенсивному воздействию высоких температур: печное литьё, в частности колосники, детали коксохимического оборудования, трубокомплексов, газотурбинных двигателей и т.д.
  • Коррозионностойкие чугуны . Применяются для изготовления деталей, используемых в агрессивных средах. В большей степени химическая и авиационная промышленность.
  • Жаропрочные чугуны . Благодаря высокой прочности при нормальных и повышенных температурах применяется для изготовления деталей арматуры и котлов, промышленных колосниковых решёток, обжиговых печей.

На сегодняшний день простое перечисление деталей, которые изготавливают из чугуна, составит приличную книгу. Сложно переоценить значимость чугуна и изделий из него в промышленности и быту не только нашей страны, но и всего мира.

Многие знают о таком материале как чугун и его прочностных характеристиках. Сегодня мы с вами углубим эти знания и выясним, что такое чугун, из чего он состоит, каких видов бывает и как производится.

Состав

Что такое чугун? Это сплав из железа, углерода и разнообразных примесей, благодаря которым он обретает необходимые свойства. Материал должен иметь в своем составе не менее 2,14% углерода. В противном случае, это будет сталь, а не чугун. Именно благодаря углероду чугун обладает повышенной твердостью. Вместе с тем, данный элемент снижает пластичность и ковкость материала, придавая ему хрупкость.

Кроме углерода, в состав чугуна в обязательном порядке входят: марганец, кремний, фосфор и сера. В некоторые марки также вносят дополнительные присадки, для придания материалу специфических свойств. Среди часто используемых легирующих элементов можно отметить: хром, ванадий, никель и алюминий.

Материал имеет плотность 7,2 г/см 3 . Для металлов и их сплавов это достаточно высокий показатель. Чугун хорошо подходит для производства всяческих изделий путем литья. В этом плане он превосходит все сплавы железа кроме некоторых марок стали.

Температура плавления чугуна равна 1200 градусам. У стали данный показатель выше на 250-300 градусов. Причина тому кроется в повышенном содержании в чугуне углерода, которое обуславливает менее тесные связи между атомами железа. Во время выплавки чугуна и его последующей кристаллизации, углерод в полной мере не успевает внедриться в структуру железа. Поэтому материал получается хрупким. Структура чугуна не позволяет использовать его для производства продукции, которая постоянно подвержена динамическим нагрузкам. А вот для чего чугун подходит идеально, так это для деталей, которые должны обладать повышенной прочностью.

Получение

Получение чугуна - весьма затратный и материалоемкий процесс. Чтобы получить одну тонну сплава, необходимо 550 кг кокса и 900 л воды. Что касается руды, то ее количество зависит от содержания в ней железа. Как правило, используется руда с массовой долей железа не менее 70%. Обработка менее богатых руд нецелесообразна с экономической точки зрения.

Прежде чем отправиться на переплавку, материал обогащается. Производство чугуна в 98% случае происходит в доменных печах.

Технологический процесс включает в себя несколько этапов. Сначала в доменную печь загружается руда, в состав которой входит магнитный железняк (соединение двух- и трехвалентного оксида железа). Также могут использоваться руды, в которых содержатся водная окись железа или его солей. Кроме сырья, в печь кладут коксующиеся угли, необходимые для создания и поддержания высокой температуры. Продукты горения углей как восстановители железа также участвуют в химических реакциях.

Дополнительно в топку подается флюс, играющий роль катализатора. Он ускоряет процесс плавления пород и освобождения железа. Важно отметить, что прежде чем попасть в топку, руда должна пройти специальную обработку. Так как мелкие части лучше плавятся, ее предварительно измельчают на дробильной установке. Затем руду промывают, чтобы избавиться от примесей, не содержащих металла. Затем сырье высушивается и проходит обжиг в печах. Благодаря обжигу из него удаляется сера и прочие чужеродные элементы.

После полной загрузки печи начинается второй этап производства. Когда горелки запущены, кокс постепенно разогревает сырье. При этом выделяется углерод, который реагирует с кислородом и образует оксид. Последний принимает активное участие в восстановлении железа из находящихся в руде соединений. Чем больше газа накапливается в печи, тем медленнее протекает реакция. Когда нужная пропорция достигнута, реакция и вовсе останавливается. Избыток газов в дальнейшем служит топливом для поддержания необходимой температуры в печи. У этого метода есть несколько сильных сторон. Во-первых, он позволяет снизить затраты горючего, что удешевляет производственный процесс. И, во-вторых, продукты горения не попадают в атмосферу, загрязняя ее, а продолжают участвовать в производстве.

Избыток углерода перемешивается с расплавом и поглощается железом. Так и получается чугун. Примеси, которые не расплавились, всплывают на поверхность смеси и удаляются. Их называют шлаком. Шлак находит применение в производстве некоторых материалов. Когда из расплава удалены все лишние частицы, в него добавляют специальные присадки.

Разновидности

Что такое чугун и как его получают, мы уже выяснили, теперь разберемся с классификацией этого материала. Описанным выше путем получают передельный и литейный чугун.

Передельный чугун используется в производстве стали по кислородно-конвертерному пути. Этот вид отличается низким содержанием кремния и марганца в сплаве. Литейный чугун применяют в производстве всяческой продукции. Он делится на пять видов, каждый из которых рассмотрим отдельно.

Белый

Это сплав отличается содержанием избыточной части углерода в виде карбида или цементита. Название этому виду было дано за белый цвет в месте разлома. Содержание углерода в таком чугуне обычно превышает 3%. Белый чугун отличается высокой хрупкостью и ломкостью, поэтому его применяют ограниченно. Данный вид используют для производства деталей простой конфигурации, которые выполняют статические функции и не несут больших нагрузок.

Благодаря добавлению в состав белого чугуна легирующих присадок, можно повысить технические параметры материала. С этой целью чаще всего используют хром или никель, реже - ванадий или алюминий. Марка с подобного рода присадками получила название «сормайт». Она используется в различных устройствах как нагревательный элемент. «Сормайт» обладает высоким удельным сопротивлением, и хорошо работает при температурах не выше 900 градусов. Самое распространенное применение белого чугуна - производство бытовых ванн.

Серый

Это наиболее распространенная разновидность чугуна. Она нашла применение в разных областях народного хозяйства. В сером чугуне углерод представлен в виде перлита, графита или же феррито-перлита. В таком сплаве содержание углерода составляет порядка 2,5%. Как для чугуна, этот материал обладает высокой прочностью, поэтому его используют в производстве деталей, которые получают циклическую нагрузку. Из серого чугуна делают втулки, кронштейны, зубчатые шестеренки и корпуса промышленного оборудования.

Благодаря графиту серый чугун снижает силу трения и улучшает действие смазок. Поэтому детали из серого чугуна имеют высокую стойкость к данному виду износа. При эксплуатации в особо агрессивных средах в материал вводятся дополнительные присадки, позволяющие нивелировать негативное воздействие. К таковым относятся: молибден, никель, хром, бор, медь и сурьма. Эти элементы защищают серый чугун от коррозии. Кроме того, некоторые из них повышают графитизацию свободного углерода в сплаве. Благодаря этому создается защитный барьер, предотвращающий попадание на поверхность чугуна разрушающих элементов.

Половинчатый

Промежуточным материалом между двумя первыми разновидностями является половинчатый чугун. Содержащийся в нем углерод представлен в виде графита и карбида приблизительно в равных долях. Кроме того, в таком сплаве могут присутствовать в незначительных количествах лидебурит (не более 3%) и цементит (не более 1%). Общее содержание углерода в половинчатом чугуне колеблется 3,5 до 4,2%. Данная разновидность применяется для производства деталей, которые эксплуатируются в условиях постоянного трения. К таковым можно отнести автомобильные тормозные колодки, а также валки для измельчительных станков. Для еще большего повышения износостойкости в сплав добавляют всяческие присадки.

Ковкий

Этот сплав представляет собой разновидность белого чугуна, который с целью графитизации свободного углерода подвергается специальному обжигу. По сравнению со сталью, такой чугун имеет улучшенные демпфированные свойства. Кроме того, он не столь чувствителен к надрезам и хорошо работает в условиях низких температур. В таком чугуне массовая доля углерода составляет не более 3,5%. В сплаве он представлен в виде феррита, зернистого перлита, содержащего вкрапления графита или феррито-перлита. Ковкий чугун, как и половинчатый, используют в основном в производстве деталей, эксплуатирующихся в условиях непрерывного трения. Для повышения эксплуатационных характеристик материала в сплав добавляют магний, теллур и бор.

Высокопрочный

Данный вид чугуна получается вследствие образования в металлической решетке включений графита шаровидной формы. Из-за этого металлическая основа кристаллической решетки ослабевает, и сплав обретает улучшенные механические свойства. Образование шаровидного графита происходит благодаря введению в материал магния, иттрия, кальция и церия. Высокопрочный чугун близок по своим параметрам к высокоуглеродистой стали. Он неплохо поддается литью и может полностью заменить стальные детали механизмов. Благодаря высокой теплопроводности данный материал может быть использован для изготовления трубопроводов и отопительных приспособлений.

Трудности промышленности

На сегодняшний день литье чугуна имеет сомнительные перспективы. Дело в том, что из-за высокого уровня затрат и большого количества отходов промышленники все чаще отказываются от чугуна в пользу дешевых заменителей. Благодаря быстрому развитию науки уже давно стало возможным получение более качественных материалов при меньших затратах. Серьезную роль в этом вопросе играет защита окружающей среды, которая не приемлет использование доменных печей. Чтобы полностью перевести выплавку чугуна на электрические печи, нужны годы, если не десятилетия. Почему так долго? Потому что это очень дорого, и далеко не каждое государство может себе это позволить. Поэтому остается лишь ждать, пока наладится массовый выпуск новых сплавов. Конечно же, полностью прекратить промышленное применение чугуна в ближайшее время не получится. Но очевидно, что масштабы его производства будут падать с каждым годом. Эта тенденция началась еще 5-7 лет тому назад.

Заключение

Разобравшись с вопросом: «Что такое чугун?», можно сделать несколько выводов. Во-первых, чугун представляет собой сплав из железа, углерода и присадок. Во-вторых, он имеет шесть видов. В-третьих, чугун весьма полезный и универсальный материал, поэтому долгое время его дорогостоящее производство было целесообразно. В-четвертых, на сегодняшний день чугун уже считается пережитком прошлого, и планомерно уступает свои позиции более надежным и дешевым материалам.

Чугунами принято условно называть железоуглеродистые сплавы с содержа­нием углерода свыше 2 % вне зависимости от степени легированности. Исключе­ние составляют некоторые инструментальные стали и высококремнистые чугуны, например силал, содержащий в зависимости от марок от 1.6 до 2.5 % С. Принятое разграничивание области чугунов от области стали совпадает с предельной растворимостью углерода в γ-железе.

Свойства чугуна определяются количеством, формой и характером распреде­ления структурных составляющих. Фазовый состав чугуна зависит от химического состава, условий выплавки и условий кристаллизации чугуна .

Диаграмма состояний железо-углерод

Диаграмма состояний железо-углерод в интервале концентраций от железа до цементита представлена на рис. 1. Линия ABCD является ликвидусом системы, линия AHJECF – солидусом.

Три горизонтальные линии на диаграмме (HJB, ECF и PSK) указывают на протекание трёх нонвариантных реакций. При 14850 (линия HJB) протекает перитектическая реакция LB+ФН→АJ. В результате перитектической реакции образуется аустенит. Реакция эта имеет место только у сплавов, содержащих углерода от 0.1 до 0.5 % . При 11300 (горизонталь ECF) протекает эвтектическая реакция LC→AE+Ц. В результате этой реакции образуется эвтектическая смесь. Эвтектическая смесь аустенита и цементита называется ледебуритом. Реакция эта происходит у всех сплавов системы, содержащих углерода более 2 %. При 7230 (горизонталь PSK) протекает эвтектоидная реакция AS→ФР+Ц. Продуктом превращения является эвтектоидная смесь. Эвтектоидная смесь феррита и цементита называется перлитом.

У всех сплавов, содержащих свыше 0.02 % углерода, т. е. практически у всех промышленных железоуглеродистых сплавов, имеет место перлитное (эвтектоидное) превращение. Таким образом, диаграмма железо – углерод характеризует протекание в этих сплавах эвтектического, эвтектоидного и перитектического превращений.

Внешний вид диаграммы железо – углерод (в своей доцементитной части), т. е. расположение линий на диаграмме, является вполне определённым и устоявшимся. Уточнению подвергаются лишь координаты (т. е. температура и концентрация наиболее характерных точек).

Значения координат точек на диаграмме железо – углерод представлены в таблице 1 .

Рис. 1. Диаграмма железо – углерод

Таблица 1.

Характерные точки на диаграмме железо – углерод

Обозначение

Температура в 0С

Концентрация

углерода в %

Обозначение точки

Температура в 0С

Концентрация

углерода в %

Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов

Основными компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит. Железо – переходный металл серебристо-светлого цвета. Имеет высокую температуру плавления – 15390±50 С. В твердом состоянии железо может находиться в двух модификациях. Полиморфные превращения происходят при температурах 9110 С и 13920 С. При температуре ниже 9110 С существует α-Fe с объемно-центрированной кубической решеткой. В интервале температур 9110÷13920 С устойчивым является γ-Fe с гранецентрированной кубической решеткой. При температуре ниже 7680 С железо ферромагнитно, а выше – парамагнитно. Точка Кюри железа 7680 С.

Железо технической чистоты обладает невысокой твердостью (80 НВ) и прочностью (предел прочности – σ=250 МПа) и высокими характеристиками пластичности (относительное удлинение – δ=50 % ). Свойства могут изменяться в некоторых пределах в зависимости от величины зерна.

Железо характеризуется высоким модулем упругости, наличие которого проявляется и в сплавах на его основе, обеспечивая высокую жесткость деталей из этих сплавов. Железо со многими элементами образует твердые растворы: с металлами – растворы замещения, с углеродом, азотом и водородом – растворы внедрения .

Углерод относится к неметаллам. Обладает полиморфным превращением, в зависимости от условий образования существует в форме графита с гексагональной кристаллической решеткой (температура плавления – 35000С, плотность – 2,5 г/см3) или в форме алмаза со сложной кубической решеткой с координационным числом равным четырем (температура плавления – 50000С).

Так как железо, кроме того, что образует с углеродом химическое соединение Fe3C, имеет две аллотропические формы, то в системе существуют следующие фазы: жидкая фаза, цементит, феррит, аустенит .

Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы .

Цементит – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), содержит 6.67 % углерода. Аллотропических превращений не испытывает. Кристаллическая решетка цементита состоит из ряда октаэдров, оси которых наклонены друг к другу. Температура плавления цементита точно не установлена (1250, 15500С). При низких температурах цементит слабо ферромагнитен, магнитные свойства теряет при температуре около 2170С.

Цементит имеет высокую твердость (более 800 НВ, легко царапает стекло), но чрезвычайно низкую, практически нулевую, пластичность. Такие свойства являются следствием сложного строения кристаллической решетки. Цементит способен образовывать твердые растворы замещения. Атомы углерода могут замещаться атомами неметаллов: азотом, кислородом; атомы железа – металлами: марганцем, хромом, вольфрамом и др. Такой твердый раствор на базе решетки цементита называется легированным цементитом.

Цементит – соединение неустойчивое и при определенных условиях распадается с образованием свободного углерода в виде графита. Этот процесс имеет важное практическое значение при структурообразовании чугунов.

В железоуглеродистых сплавах также присутствуют фазы: цементит первичный (Ц I), цементит вторичный (Ц II), цементит третичный (Ц III). Химические и физические свойства этих фаз одинаковы. Влияние на механические свойства сплавов оказывает различие в размерах, количестве и расположении этих выделений. Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита (при охлаждении – вокруг зерен перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.

Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную – 0.006% при комнатной температуре (точка Q), максимальную – 0.02% при температуре 7270С (точка P). Углерод располагается в дефектах решетки. При температуре выше 13920С существует высокотемпературный феррит с предельной растворимостью углерода 0.1% при температуре 14990С (точка J) .

Свойства феррита близки к свойствам железа. Он мягок (твердость – 130 НВ, предел прочности σв=300 МПа) и пластичен (относительное удлинение δ=30 %), магнитен до 7680С .

Аустенит γ-Fe (С) – твердый раствор внедрения углерода в γ-железе. В центре гранецентрированной кубической ячейки находится атом углерода. Аустенит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную – 0.8 % при температуре 7270С (точка S), максимальную – 2.14 % при температуре 11470С (точка Е). Аустенит имеет твердость 200÷250 НВ, пластичен (относительное удлинение – δ=40÷50 %), парамагнитен. При растворении в аустените других элементов могут изменяться свойства и температурные границы существования.

Микроструктура чугунов

Получение той или иной структуры чугуна зависит от многих факторов: хи­мического состава чугуна, технологии плавки и внепечной обработки металла , скорости кристаллизации и охлаждении расплава в форме, а, следовательно, толщины стенки отливки, теплофизических свойств материала формы и др. Структуру металлической основы чугуна можно изменять также термической обработкой. В таблице 2 приведены наиболее часто встречающиеся структуры и струк­турные составляющие чугуна и некоторые их свойства .

Таблица 2.

Структуры и структурные составляющие чугуна

Структура

Определение

Характеристика

Твёрдость НВ

Цементит

Карбид железа , массо­вая доля углерода 6.67%

Магнитен при температуре ниже 217 0С.

Кристаллическая решётка сложная ромбическая

Ледебурит

Механическая смесь, состоящая в момент образования из аусте­нита и цементита (эв­тектика). При даль­нейшем охлаждении аустенит распадается с образованием фер­ритно-цементитной смеси

Массовая доля углерода 4.3%. Отличается большой твёрдостью и хрупкостью. Образуется при температуре 1147 0С (линия ECF на диа­грамме железо-углерод)

Одна из разновидно­стей чистого углерода

Имеет чёрный цвет, выявля­ется на микрошлифе без травления. Кристаллическая решётка гексагональная

Аустенит

Твёрдый раствор уг­лерода и других эле­ментов в γ-железе

Немагнитен.

Кристаллическая решётка кубическая гранецентриро­ванная

Твердый раствор уг­лерода и других эле­ментов в α-железе

Магнитен при температуре ниже 768 0С, кристалличе­ская решётка кубическая объемно-центрированная, массовая доля углерода до 0.02 %

Механическая смесь частиц цементита и феррита, образую­щаяся при полном распаде аустенита (эв­тектоид)

Магнитен. Массовая доля уг­лерода 0.8 %. При пластин­чатой форме цементита на­зывается пластинчатым, при зернистой форме цементита - зернистым

Механическая смесь феррита и цементита, отличающаяся от пер­лита более тонким строением (высокой дисперсности)

Магнитен. Образуется в про­цессе ускоренного охлажде­ния при распаде аустенита в интервале температур 600-700 0С (сорбит закалки) или при отпуске мартенсита. Массовая доля углерода ли­митирована.

Троостит

Механическая смесь феррита и цементита, отличающаяся от сор­бита ещё более высо­кой степенью дис­персности

Магнитен. Образуется при ускоренном охлаждении при распаде аустенита в интер­вале температур 400-600 0С (троостит закалки), а также при отпуске мартенсита (троо­стит отпуска). Массовая доля углерода не лимитирована.

Механическая смесь пересыщенного угле­родом α-твёрдого рас­твора и карбидов. Об­разуется в результате распада аустенита в условиях интенсив­ного переохлаждения (обычно 450-200 0С)

Магнитен. Различают верх­ний бейнит, образующийся в верхней зоне промежуточ­ного превращения, и нижний бейнит, образующийся при температурах близких к тем­пературе начала мартенсит­ного превращения

Мартенсит

Пересыщенный твёр­дый раствор углерода и других элементов в α-железе, полученный из аустенита в резуль­тате бездиффузного превращения (пере­стройки кристалличе­ской решётки γ-железа без изменения массо­вой доли углерода)

Магнитен.

Кристаллическая решётка кубическая объемно-центрированная. Микроструктура, как правило, игольчатого вида. Образуется в процессе быстрого охлаждения при температуре ниже 200-2500С.

Массовая доля углерода не лимитирована

Классификации чугунов

Классификация чугунов по химическому составу

В чугунах, кроме железа и углерода, содержатся в качестве постоянных примесей определенные количества кремния, марганца, фосфора и серы. Из них фосфор и сера считаются вредными примесями.

По химическому составу чугуны делятся на нелегированные, мало-, средне - и высоколегированные. Нелегированными считаются чугуны, содержащие до 2 % марганца и до 4 % кремния, до 0.1 % хрома и до 0.1 % никеля. При наличии этих элементов в больших количествах или при содержании специальных примесей чугуны считаются легированными .

В малолегированных чугунах количество специальных примесей (никель, медь, хром и т. п.) не превосходит обычно 3 %; в среднелегированных чугунах ко­личество легирующих примесей составляет 7-10 %, а в высоколегированных значительно превышает 10 %.

Путём низкого легирования чугуна стремятся улучшить его общие свойства, получить однородную структуру, повысить предел прочности и упругости с сохранением этих свойств при нагреве, улучшить твёрдость и износостойкость, ан­тифрикционность и т. п. При среднем и высоком легировании значительно меняется состав твёрдых растворов и карбидов, благодаря чему наибольшее значение приобретает измене­ние характера металлической основы .

Классификация чугунов по структуре и условиям образования графита

По степени графитизации, формам графита и условиям их образования различают следующие типы чугунов: белый, половинчатый, серый, ковкий и высоко­прочный с шаровидным графитом (см. схему рис. 2). Характер металлической основы чугуна определяется степенью графитиза­ции и легированности, а также видом термической обработки.

По степени графитизации белый чугун можно считать наименее или вовсе неграфитизированным, половинчатые чугуны можно считать частично графитизи­рованными, а остальные чугуны – значительно графитизированными .

Рис. 2. Схема классификации чугунов

В белых и половинчатых чугунах обязательно наличие ледебурита (механическая смесь твердого раствора углерода в железе и карбида железа), а в значи­тельно графитизированных чугунах ледебурита не должно быть.

Белым чугуном называется чугун, у которого весь углерод находится в хими­чески связанном состоянии. Белый чугун весьма твёрд, хрупок и очень трудно об­рабатывается резанием. Микроструктура нелегированного белого доэвтектического чугуна состоит из ледебурита, перлита и вторичного цементита. В легированных или термически обработанных чугунах вместо перлита может получаться мартенсит или даже ау­стенит. Белый чугун применяется для изготовления износостойких, коррозионно­стойких и жаростойких деталей. Кроме того, отливки из белого чугуна соответст­вующего состава служат для получения деталей из ковкого чугуна путём графити­зирующего отжига. Белый чугун называется так потому, что вид излома у него светло-кристаллический, лучистый. Для половинчатого чугуна характерно то, что в нём, наряду с ледебуритом, име­ется и графит.

Структура половинчатого чугуна – перлитно-ледебуритная с графитом. В леги­рованных или термически обработанных чугунах вместо перлита можно получить аустенит, мартенсит или бейнит.

Половинчатый чугун называется так потому, что вид излома у него представляет собой сочетание из светлых (белых) и тёмных (графитизированных) участков. По­ловинчатый чугун твёрд и хрупок. У отбеленных чугунных деталей поверхностные слои имеют структуру бе­лого чугуна, а сердцевина – графитизированного чугуна. Между поверхностными слоями и сердцевиной находится зона из половинчатого чугуна.

Серый чугун наиболее распространённый машиностроительный материал. Серый чугун маркируется буквами С – серый и Ч – чугун. После букв следуют цифры, указывающие среднюю величину временного сопротивления при растяже­нии (кгс/мм2) и относительную деформацию.

Главная отличительная особенность серого чугуна заключается в отсутствии недопустимого количества цементита и ледебурита и том, что графит в плоскости шлифа имеет пластинчатую форму. Когда пластинки графита весьма дисперсные, то его называют точечным. Пластинчатые формы графита могут быть прямолиней­ными и различной степени завихрённости. Для получения пластинчатой формы графита необязательны термообработка и специальное модифицирование. Устра­нение графитных включений нежелательных форм и сочетаний достигается модифицированием графитизирующих добавок. Вид излома серого чугуна в значительной степени зависит от количества графита: чем больше графита, тем темнее излом чугуна.

Серому чугуну свойственно почти полное отсутствие относительного удли­нения (до 0.5 %) и весьма низкая ударная вязкость. Эта особенность серого чугуна является следствием весьма сильного ослабляющего действия пластинчатого графита на металлическую основу.

Поскольку серый чугун, независимо от характера металлической основы, об­ладает весьма низкой пластичностью, то стремятся к получению в ней перлитной металлической основы, так как перлит значительно прочнее и твёрже феррита. Снижение же количества перлита и повышение за счёт этого количества феррита в структуре приводит к потере прочности и износостойкости без повышения пластичности.

В легированных и термически обработанных чугунах вместо перлита может быть получен аустенит, мартенсит или бейнит. Включения вторичного и эвтектического цементита большей частью нежела­тельны. Принципиальное отличие высокопрочного чугуна заключается в шаровидной форме графита, которая получается путём внедрения в жидкий чугун специальных модификаторов.

Шаровидная форма графита является наиболее благоприятной из всех из­вестных форм. Шаровидный графит меньше других форм ослабляет металличе­скую основу. Металлическая основа этого чугуна обычно бывает в зависимости от требуемых свойств перлитной, перлитно-ферритной и ферритной. Путём легирова­ния и термической обработки можно также получить аустенитную, мартенситную или бейнитную основу.

В структуре высокопрочного чугуна может допускаться некоторое количе­ство пластинчатого графита при условии, что по своим свойствам он удовлетворяет требуемой марке. Допускаются также и неправильные (искажённые) формы шаровидного графита. Высокопрочный чугун маркируют буквами ВЧ, затем следуют цифры, кото­рые показывают среднее значение временного сопротивления при растяжении (кгс/мм2).

Главное отличие ковкого чугуна заключается в том, что графит в нём получа­ется путём отжига белого чугуна и имеет хлопьевидную или шаровидную форму. Шаровидная форма получается при специальном модифицировании или при обезуглероживающем отжиге. Хлопьевидный графит бывает различной компактности и дисперсности, что значительно отражается на механических свойствах чугуна.

Ковкий чугун производится не только с ферритной, но и с ферритно-перлит­ной и перлитной металлической основой.

Чугун с ферритной основой обладает наибольшей пластичностью, поэтому его чаще всего и применяют. Излом у ферритного ковкого чугуна чёрно-бархати­стый, с увеличением количества перлита в структуре излом становится более светлым.

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и цифрами. Первые две цифры указы­вают временное сопротивление при растяжении (кгс/мм2), вторые – относительное удлинение (%) .

Классификация чугунов по свойствам

Классифицировать чугуны можно по механическим и специальным свойст­вам. По механическим свойствам чугунные отливки делят по твёрдости, прочности и пластичности.

Таблица 3.

Классификация чугунов по свойствам.

По твёрдости:

мягкие (твёрдость ≤149 НV)

средней твёрдости (149÷197 НV)

повышенной твёрдости (197÷269 НV)

твёр­дые (более 269 НV)

По прочности:

Обыкновенной прочности бывают только серые чугуны. Повышен­ной прочности бывают серые и ковкие чугуны, а высокой прочности – ковкие чу­гуны и чугуны с шаровидным графитом.

обыкновенной прочности (предел прочности σВ≤200 МПа),

повышенной прочности (σВ=200÷380 МПа)

высокой прочности (σВ≥400 МПа)

По пластичности:

непластичные (относительное удлинение δ≤1 %)

малопластичные (δ=1÷5 %)

пластичные (δ=5÷10 %)

повышенной пластично­сти (δ≥10 %)

По специальным свойствам:

износостойкие

антифрик­ционные

кислотостойкие

жаростойкие

немагнитные и т. п.

ГОСТ 7769-82 «Чугун легированный для отливок со специальными свойст­вами» предусматривает девять марок белых износостойких чугунов: низколегирован­ный хромистый марки ЧХ3Т, высоколегированные хромистые марки ЧХ9Н5, ЧХ16, ЧХ16М2, ЧХ22, ЧХ29Д2, ЧХ32, высолегированный марганцевый марки ЧГ7Х4 и низколегированный никелевый марки ЧН4Х2. Первая буква обозначает «чугун». Цифры показывают содержание легирующего элемента, указанного в про­центах после соответствующей буквы. Если цифра после буквы отсутствует, то со­держание соответствующего легирующего элемента равно 1 %. Другие легирован­ные специальные чугуны маркируют таким же образом, кроме антифрикционных, где первая буква обозначает «антифрикционный». Могут встречаться и термины: «номаг» (немагнитный чугун), «нирезист», «силал», «никросилал» (коррозионно­стойкие), «чугаль» (жаростойкий) и некоторые другие.

Применяемые в настоящее время чугуны в отношении магнитных свойств можно разбить на ферромагнитные и парамагнитные. В свою очередь ферромаг­нитные чугуны можно условно разделить на магнитно-мягкие и магнитно-жёсткие. Это де­ление весьма условно, так как ни при каких условиях чугуны не могут быть в под­линном смысле мягким или жёстким магнитным материалом. К магнитно-мягким относятся серые, ковкие и высокопрочные чугуны .

Общая характеристика серых чугунов

Серый чугун получается непо­средственно в процессе кристаллизации с замед­ленным охлаждением, графит при этом имеет пластинчатую форму. В зависимости от степени графитизации мо­жет быть получена различная структура метал­лической основы (матрицы) серого чугуна: се­рый перлитный чугун со структурой П+Г; серый ферритно-перлитный чугун со структурой Ф+П+Г; серый ферритный чугун со структурой Ф+Г.

Механические свойства серого чугуна как конструкционного материала за­висят как от свойств металлической основы (матрицы), так и от количества, геометрических параметров и ха­рактера распределения включений графита. Чем меньше этих включений и чем они мельче, тем выше прочность чугуна. Металли­ческая основа в сером чугуне обеспечивает наибольшую проч­ность и износостойкость, если она имеет перлит­ную структуру. Наименьшей прочностью облада­ет серый чугун с ферритной основой. Относи­тельное удлинение при растяжении серого чугуна независимо от свойств металлической осно­вы практиче­ски равно нулю (δ≤0,5%).

Наиболее высокими механическими свойства­ми обладают модифицирован­ные ферросилицием и силикокальцием серые чугуны. Модифициро­вание - добавка в расплав нерасплавляющихся измельченных частиц - обеспечивает измельче­ние графитовых включений.

Применяются ферритные и ферритно-перлитные серые чугуны для малонагру­женных деталей сельскохозяйственных машин, автомобилей, тракторов. Чугуны с перлитной основой, обла­дающие очень высокой способностью гасить ме­ханические колебания (высокая демпфирующая способность), применяют для от­ливок станин станков и механизмов, а также для изготовления дизельных цилинд­ров, деталей блока двигателей внутреннего сгорания (поршневые кольца, што­ки).

Микроструктура серых чугунов

При рассмотрении в микроскоп микрошлифа серого чугуна хорошо видны включения пластинчато­го графита (рис.3). На величину и расположение включений графита влияют скорость охлаждения, темпе­ратура и время выдержки рас­плавленного чугуна перед отливкой, химический состав чугуна, введение в чугун неко­торых примесей (модификаторов). Например, скорость охлаждения влияет таким обра­зом, что при прочих равных условиях графит образуется тем крупнее, чем медленнее охлаждение . Чем больше перегрев жидкого чугуна и чем дольше время выдержки при этом, тем мельче получаются графитные включения .

Рис. 3. Включения пластинчатого графита. Шлифы нетравленые (х100):

а) прямолинейные; б) завихренные; в) розеточные, г) междендритные

Металлическая основа в серых чугунах очень сходна с микроструктурой сталей и в зависимости от количества связанного углерода может быть ферритной, ферритно-перлитной и перлитной .

Рис. 4. Ферритный серый чугун - феррит и пластинчатый графит;

а)

Рис. 5. Ферритно-перлитный серый чугун – феррит+перлит+ пластинчатый графит: а) микроструктура (х500); б) схема микроструктуры

Рис. 6. Перлитный серый чугун - перлит+пластинчатый графит:

а) микроструктура (х500); б) схема микроструктуры

Таким образом, возможны следующие типы структур серых чугунов: феррит + пластинчатый графит – ферритный серый чугун (рис. 4). Феррит + перлит + пластинчатый графит – ферритно-перлитный серый чугун (рис. 5). Соотношение количества феррита и перлита в структуре чугуна может быть различным в зависимости от химического состава и условий охлаждения. Перлит + пластинчатый графит – перлитный серый чугун на рис. 6.

Рис. 7. Микроструктура серого чугуна с фосфидной эвтектикой:

перлит + пла­ стинчатый гра­фит + фосфидная эвтектика (х500)

При повышенных концентрациях фосфора в серых чугунах имеется фосфидная эвтектика (рис. 7), располз­ающаяся полностью или частично по границам зерен.

Чугун это сплав железа и углерода (количество которого составляет более 2,14%), характеризуется эвтектическим образованиями. Углерод в чугуне находится в виде графита и цементита. В зависимости от форм графита, и количества цементита чугун разделяют на: белый и серый, ковкий и высокопрочный чугун. Хим. состав чугуна содержит в себе постоянные примеси (Si, Mn, PS, P), а в редких случаях также присутствуют легирующие элементы как(> Cr, Ni, V, Al и др.). Обычно чугун хрупкий. Большому распространению чугуна в машиностроении способствовало наличие хороших литейных, а также прочность и твердость. Мировое производство чугуна до кризиса 2008-м составило более 953 млн. тонн (в частности в Китае выплавили- 477 млн. тонн).

Химический состав чугуна и его виды

Белые и серые виды чугуна различают по цвету излома, который обусловливается структурой углерода в чугуне как карбида железа или же свободного графита, высокопрочный чугун с шаровидным графитом, чугуны с вермикулярным графитом называются ковкими. Углерод в белом чугуне находится в виде цементита, а в сером чугуне- в находится в виде графита.

Состав чугуна белого

В белом чугуне весь присутствующий углерод прибывает в состоянии цементита. В структуру белого чугуна входит - перлит, ледебурит, также цементит. Через светлый оттенок чугун получил название белый.

Состав серого чугуна и его структура

Серый чугун - вид чугуна, который, не содержит ледебурита, в нем весь углерод (или часть углерода) находится в виде графита. Название получил благодаря серому цвету поверхности излома.

Принадлежит наряду с белым чугуном, к основным видам чугуна. В состав серого чугуна, кроме железа и углерода (2,5 ... 4,5%), входит кремний около(0,8 ... 4,5%), а также марганец (0,1 ... 1,2%), и фосфор (0 , 02 ... 0,3%) с серой (0,02 ... 0,15%). Предел прочности серых чугунов при растяжении - 100 ... 350 МПа, сжатия - 450 ... 1400 МПа, твердость по Бринеллю - 143 ... 289 HB.

Основная характеристика серого чугуна низкое сопротивление отрыва, достаточно низкая ударная вязкость. Поэтому чем мельче есть графитовые пластины и чем сильнее пластины изолированы одна от одной, тем выше прочные свойства чугуна при одинаковой металлической основе. Данная структура получается модифицированием, процесс введения в жидкий сплав метала небольших количеств веществ, которые называют модификаторами (ферросилиций и силикокальций)

Ковкий чугун, процесс получения

Ковкий чугун получается в результате длительного отжига белого чугуна, после данного процесса образуется графит хлопьевидной формы. Металлическое основание ковкого чугуна содержит: феррит и реже перлит.

Структура высокопрочного чугуна

В своей структуре высокопрочный чугун имеет шаровидный графит, он получается в процессе кристаллизации материала. Шаровидный графит очень ослабляет металлическую основу так сильно как табличный, не концентратором напряжений.

Структурные характеристики половинчатого чугуна

Часть углерода в половинчатом чугуне (более 0,8%) находится в виды цементита. Основные структурные составляющие данного чугуна это- перлит, ледебурит и плоский графит.

Классификация чугунов

От хим состава чугуна и содержания углерода серый чугун называют доэвтектическим имеет (2,14-4,3% углерода),и эвтектическим имеет(4,3%) заэвтектическим имеет(4,3-6,67%). Состав сплава сильно влияет на структуру конечного материала.

В промышленности разные виды чугуна имеют такие маркировки:

  • чугун-П1, П2;
  • чугун для отливок используют-ПЛ1, ПЛ2,
  • перерабатывающий фосфористый вид чугуна-ПФ1, ПФ2, ПФ3,
  • перерабатывающий высококачественный вид чугуна-ПВК1, ПВК2, ПВК3;
  • чугун имеющий пластинчатый графит-СЧ (цифры идущие после букв "> СЧ", обозначают величину временного сопротивления разрыва (вкгс / мм);

Антифрикционного чугуна виды:

  • антифрикционный серый-АЧС,
  • антифрикционный высокопрочный вид-АЧВ,
  • антифрикционный ковкий вид-АЧК;

Чугун, имеющий шаровидный графит для отливок - ВЧ (цифры идущие после букв "ВЧ" означают временное сопротивление разрыва вкгс / мм;

В начале 16 века чугун начали выплавлять и в Российской империи. Плавка чугуна росла очень большими темпами и за время правления Петра 1 Россия была лидером по выплавке металла в Европе. Со временем литейные цеха начали отделяться от доменных, что дало импульс для развития независимых чугунно-литейных предприятий. В начале 19-го столетия заводы начинают производить ковкий чугун, а в конце 20-го столетия осваивают производство легированного чугуна.

Классификация чугунов

Чугун отличается от стали по составу более высоким содержанием углерода, по технологическим свойствам — лучшими литейными качествами, малой способностью к пластической деформации (в обычных условиях не поддается ковке). Чугун дешевле стали.
Чугуны классифицируют по следующим показателям:
. состоянию углерода:
— белый чугун — весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида;
— серый чугун — углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого или волокнистого (завихренного) графита;
— высокопрочный чугун — углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита;
— ковкий чугун — получают в результате отжига отливок из белого чугуна. Весь углерод или значительная часть его находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного графита (углерода отжига);
. структуре:
— ферритный;
— ферритно-перлитный;
— перлитный;
. химическому составу:
— нелегированный;
— легированный — специального назначения.
Таким образом, чугун (кроме белого) отличается от стали наличием в структуре графитовых включений (рис. 1), а между собой чугуны различаются по форме этих включений.
Механические свойства чугунов зависят от структуры и в основном от формы, количества, размеров и характера распределений графитовых включений. Графитовые включения определяют технологические и эксплуатационные свойства чугунов. Наличие графитовых включений облегчает обработку деталей из чугуна резанием вследствие ломкой стружки. Графит повышает износостойкость и придает хорошие антифрикционные свойства чугуну путем собственного «смазывающего» действия. Чугун обладает низкой чувствительностью к различным поверхностным дефектам, надрезам, проточкам и т. п., так как графитовые включения сами являются концентраторами напряжений, и добавление к ним еще нескольких не оказывает существенного влияния на общую прочность материала. В отличие от металлической основы графит плохо передает упругие колебания, поэтому чугун обладает высокой демпфирующей способностью, что позволяет гасить вибрацию и резонансные колебания.
Твердость чугунов мало зависит от формы графитовых включений и определяется структурой металлической основы. У ферритных чугунов твердость составляет -150 НВ, у феррито-перлитных -200 НВ; перлитных -250 НВ.

Примеси в чугуне

Обычный промышленный чугун содержит те же примеси, что и углеродистая сталь, т. е. марганец, кремний, серу и фосфор, но в большем количестве. Эти примеси существенно влияют на условия графитизации и, следовательно, на структуру и свойства чугуна.
Кремний особенно сильно влияет на структуру чугуна, усиливая графитизацию. Содержание кремния в чугунах колеблется в широких пределах: от 0,3—0,5 до 3—5 %. Изменяя содержание кремния, можно получить чугуны, совершенно различные по свойствам и структуре — от малокремнистого белого до высококремнистого ферритного (серого с пластинчатым или высокопрочного с шаровидным графитом).
Марганец в отличие от кремния препятствует графитизации, или, как говорят, способствует отбеливанию чугуна.
Сера также способствует отбеливанию чугуна, но одновременно ухудшает его литейные свойства (в частности, снижает жидкотекучесть). Поэтому содержание серы в чугуне лимитируется: верхний предел для мелкого литья — 0,08 %; для более крупного (когда можно допустить несколько худшую жидкотекучесть) -до 0,1-0,12% S.
Фосфор практически не влияет на процесс графитизации. Однако фосфор — полезная примесь в чугуне, так как он улучшает жидкотекучесть.

Белый чугун

Такое название чугун получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Весь углерод в этом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементита. Белые чугуны в зависимости от содержания углерода могут быть доэвтектическими (перлит + ледебурит), эвтектическими (ледебурит) и заэвтектиче-скими (первичный цементит + ледебурит). Эти чугуны отличаются большой твердостью (450—550 НВ) из-за присутствия в них большого количества цементита. Поэтому они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Отливки из белого чугуна служат для последующего изготовления ковкого чугуна с помощью графитизирующего отжига. В дальнейшем он применяется для изготовления деталей повышенной усталостной прочности: коленчатых и распределительных валов, седел клапанов, зубчатых колес масляного насоса, суппортов дискового тормозного механизма и др.
Отбеленные чугуны-отливки имеют поверхностные слои (12—30 мм) со структурой белого чугуна, а сердцевину — со структурой серого чугуна. Высокая твердость поверхности такой отливки повышает ее стойкость к истиранию. Поэтому отбеленный чугун применяют для изготовления валков листовых прокатных станов, колес, тормозных колодок и многих других деталей, работающих в условиях повышенного изнашивания.

Серый чугун

Такое название чугун получил по виду излома, который имеет серый цвет. В структуре серого чугуна имеется графит. Структура чугуна состоит из металлической основы и графита (в форме пластин), и свойства его зависят от этих двух составляющих.
Графит по сравнению со сталью имеет низкие механические свойства, поэтому в некотором приближении можно считать, что места, которые он занимает, — это пустоты и трещины. С увеличением числа пустот механические свойства чугуна резко ухудшаются. При растягивающих напряжениях легко образуются центры разрушения на концах графитных включений. Значительно лучше ведет себя чугун при сжатии и изгибах.
Серые чугуны являются сплавами сложного состава, содержащими железо, углерод, кремний, марганец и примеси, такие, как сера и фосфор. Последний частично растворяется в феррите (-0,3 %) и, кроме того, входит в тройную эвтектику (Fe—С—Р) с температурой плавления 950 °С. Это существенно улучшает литейные свойства чугуна.
Сера — вредная примесь, снижает механические и литейные свойства чугунов и повышает склонность к образованию в них трещин.
Кремний входит в состав серых чугунов (1—3 %) как основной химический элемент и увеличивает выделение графита при затвердевании и разложении выделившегося цементита.
Марганец (0,2—1,1 %) положительно влияет на механические свойства чугуна, но затрудняет процесс графитизации или способствует его отбеливанию. Таким образом, можно сказать, что степень графитизации напрямую зависит от количества углерода (2,2—3,7 %) и кремния (1—3 %) в чугуне.
В небольших количествах в серые чугуны могут попасть из руды хром, никель и медь, которые тоже влияют на условие графитизации. Количество графитных включений и структура основы влияют на свойства серого чугуна.
По структуре металлической основы серые чугуны делят на три группы:
1) серый перлитный со структурой перлит + графит (количество связанного углерода составляет -0,8 %.);
2) серый ферритно-перлитный со структурой феррит + перлит + графит (количество связанного углерода меньше 0,8);
3) серый ферритный со структурой феррит + графит (весь углерод в виде графита).
Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической основы и ее количества, формы и размеров графитных включений (пустот).
Маркировка. По ГОСТ 1412—85 в обозначение чугуна входит сочетание букв и цифр, например СЧ15. СЧ обозначает серый чугун, цифры показывают значение временного сопротивления при растяжении. Стандарт предусматривает следующие марки чугуна: СЧ10; СЧ15; СЧ18; СЧ20; СЧ21; СЧ24; СЧ25; СЧЗО; СЧ35; СЧ40; СЧ45.
Значения показателей некоторых серых чугунов приведены в табл. 1.
Таблица 1. Механические показатели некоторых серых чугунов


Наличие графита способствует измельчению стружки при обработке резанием и оказывает смазывающее действие, что повышает износостойкость чугуна.
Ферритные серые чугуны марок СЧ10 и СЧ15 используют для слабо- и средненагруженных деталей: крышек, фланцев, маховиков, суппортов, тормозных барабанов, ведущих дисков сцепления и т. д.
Ферритно-перлитные серые чугуны марок СЧ20 и СЧ25 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоков цилиндров двигателя, поршней цилиндров, барабанов сцепления, станин станков и др.
Перлитный чугун применяют для отливки станин мощных станков и механизмов. Часто используют перлитные серые модифицированные чугуны. Такие чугуны получают при добавлении в жидкий чугун перед разливкой специальных добавок — ферросилиция (0,3—0,6 % от массы шихты) или силикокальция (0,3—0,5 % от массы шихты). К таким чугунам относят чугуны марок СЧ40 и СЧ45, которые обладают более высокими механическими свойствами из-за измельчения формы графитных включений. Эти чугуны применяют для изготовления корпусов насосов, компрессоров и гидроприводов.
Для деталей, работающих при повышенных температурах, применяют легированные серые чугуны, которые дополнительно содержат хром, никель, молибден и алюминий.