Ковкий чугун , также известный как ковкий чугун , чугун с шаровидным графитом , чугун с шаровидным графитом , чугун с шаровидным графитом [1] и чугун с шаровидным графитом , представляет собой тип чугуна с высоким содержанием графита , открытый в 1943 году Китом Миллисом . [2] В то время как большинство разновидностей чугуна слабы при растяжении и хрупки , ковкий чугун обладает гораздо большей ударной и усталостной стойкостью из-за включений шаровидного графита .
В январе 1931 года Огастес Ф. Михан получил патент США № 1 790 552 на инокуляцию железа силицидом кальция для производства ковкого железа, впоследствии лицензированного как миханит , который все еще производится по состоянию на 2024 год [обновлять]. В октябре 1949 года Кейт Дуайт Миллис, Альберт Пол Ганнебин и Норман Боден Пиллинг, работавшие в INCO , получили патент США 2 485 760 на литой ферросплав с использованием магния для производства ковкого чугуна. [3]
Ковкий чугун — это не отдельный материал, а часть группы материалов, которые можно производить с широким диапазоном свойств путем контроля их микроструктуры. Общей определяющей характеристикой этой группы материалов является форма графита. В ковких чугунах графит имеет форму узелков , а не чешуек, как в сером чугуне . В то время как острые чешуйки графита создают точки концентрации напряжений в металлической матрице, закругленные узелки препятствуют образованию трещин, обеспечивая тем самым повышенную пластичность, благодаря которой сплав получил свое название. [5] Образование конкреций достигается добавлением элементов, образующих комкреции , чаще всего магния (магний кипит при 1100 °C, а железо плавится при 1500 °C) и, реже, церия (обычно в форме мишметалла ). [6] Также использовался теллур . Иттрий , часто являющийся компонентом мишметалла , также изучался как возможный агент для образования комков .
Отпущенный ковкий чугун (ADI; т.е.закаленный аустенит [7] ) был обнаружен в 1950-х годах, но был коммерциализирован и достиг успеха только несколько лет спустя. В ADI металлургическая структура регулируется посредством сложного процесса термообработки. [ нужна цитата ]
Такие элементы, как медь или олово, могут быть добавлены для увеличения прочности на растяжение и предела текучести при одновременном снижении пластичности. Улучшения коррозионной стойкости можно достичь, заменив 15–30% железа в сплаве различными количествами никеля , меди или хрома . Другие составы ковкого чугуна также часто содержат небольшое количество серы.
Кремний как элемент, образующий графит, можно частично заменить алюминием для обеспечения лучшей защиты от окисления. [9]
Большая часть годового производства ковкого чугуна приходится на трубы из ковкого чугуна , используемые для водопроводных и канализационных сетей. Он конкурирует с полимерными материалами, такими как ПВХ , HDPE , LDPE и полипропилен , которые намного легче стали или ковкого чугуна; поскольку они мягче и слабее, они требуют защиты от физических повреждений.
Ковкий чугун особенно полезен во многих автомобильных компонентах, где прочность должна превосходить алюминий, но не обязательно требуется более дорогая сталь. Другие основные промышленные применения включают внедорожные дизельные грузовики, грузовики класса 8 , сельскохозяйственные тракторы и насосы для нефтяных скважин. В ветроэнергетике ковкий чугун используется для изготовления ступиц и деталей конструкций, таких как рамы машин. Ковкий чугун подходит для больших и сложных форм и высоких (усталостных) нагрузок.
Ковкий чугун используется во многих фортепианных арфах (железных пластинах, на которых крепятся струны фортепиано).
Ковкий чугун используется для тисков. Раньше обычно использовали обычный чугун или сталь. Свойства ковкого чугуна позволяют значительно повысить его прочность и долговечность по сравнению с чугуном без необходимости использования стали, которая дорога и имеет плохую литейность .
