Свойства, предимства и приложения на ковък чугун

Ковкообразният чугун, известен още като сфероиден или нодуларен чугун, е група железни сплави с уникална микроструктура, която им придава висока якост, гъвкавост, издръжливост и еластичност. Съдържа над 3 процента въглерод и може да се огъва, усуква или деформира без да се счупи, благодарение на графитната си люспеста структура. Ковкообразният чугун е подобен на стоманата по своите механични свойства и е много по-здрав от стандартния чугун.

Отливките от ковък чугун се създават чрез изливане на разтопен ковък чугун във форми, където желязото се охлажда и втвърдява, за да образува желаните форми. Този процес на леене води до получаването на твърди метални предмети с отлична издръжливост.

Какво прави ковкия чугун уникален?

Ковкият чугун е изобретен през 1943 г. като съвременно подобрение на традиционния чугун. За разлика от чугуна, където графитът се появява като люспи, ковкият чугун има графит под формата на сфероиди, откъдето идва и терминът „сфероиден графит“. Тази структура позволява на ковкия чугун да издържа на огъване и удар без напукване, предлагайки много по-голяма устойчивост от традиционния чугун, който е склонен към крехкост и счупвания.

Ковкият чугун се произвежда предимно от чугун, чугун с висока чистота с над 90% съдържание на желязо. Чугунът е предпочитан, защото има ниско съдържание на остатъчни или вредни елементи, постоянен химичен състав и насърчава оптимални условия за шлака по време на производството. Този изходен материал е ключова причина, поради която леярните за ковък чугун предпочитат чугуна пред други източници, като например скрап.

Свойства на ковък чугун

Различните видове ковък чугун се създават чрез манипулиране на матричната структура около графита по време на леенето или чрез допълнителна термична обработка. Тези незначителни вариации в състава са предназначени да постигнат специфични микроструктури, които от своя страна определят свойствата на всеки вид ковък чугун.

Ковкият чугун може да се разглежда като стомана с вградени графитни сфероиди. Характеристиките на металната матрица, обграждаща графитните сфероиди, значително влияят върху свойствата на ковкия чугун, докато самият графит допринася за неговата еластичност и гъвкавост.

Има няколко вида матрици в ковкия чугун, като най-често срещаните са следните:

1. 1. Ферит– Чиста желязна матрица, която е силно пластична и гъвкава, но има ниска якост. Феритът има лоша износоустойчивост, но високата му удароустойчивост и лесната обработка го правят ценен компонент в пластичните чугуни.
2. 2. Перлит– Композитен материал от ферит и железен карбид (Fe3C). Той е сравнително твърд с умерена пластичност, предлагащ висока якост, добра износоустойчивост и умерена удароустойчивост. Перлитът също така осигурява добра обработваемост.
3. 3. Перлит/Ферит– Смесена структура с перлит и ферит, която е най-често срещаната матрица в търговските марки ковък чугун. Тя съчетава характеристиките и на двете, осигурявайки балансиран подход към якост, пластичност и обработваемост.

Уникалната микроструктура на всеки метал променя неговите физични свойства:

Често срещани степени на ковък чугун

Въпреки че има много различни спецификации за сферографитен чугун, леярните рутинно предлагат 3 често срещани класа:

Предимства на ковкото желязо

Ковкият чугун предлага няколко предимства за дизайнерите и производителите:

• • Може лесно да се отлива и обработва машинно, което намалява производствените разходи.
• • Има високо съотношение на якост към тегло, което позволява изработката на издръжливи, но леки компоненти.
• • Ковкият чугун осигурява добър баланс между здравина, икономическа ефективност и надеждност.
• • Превъзходната му лееемост и обработваемост го правят подходящ за сложни части.

Приложения на ковък чугун

Поради своята здравина и пластичност, сферографитният чугун има широк спектър от промишлени приложения. Той се използва често в тръбопроводи, автомобилни части, зъбни колела, корпуси на помпи и основи на машини. Устойчивостта на сферографитния чугун на пукнатини го прави идеален за приложения, свързани с безопасността, като например боларди и защита от удар. Той се използва широко и във вятърната енергетика и други среди с високо натоварване, където издръжливостта и гъвкавостта са от съществено значение.