Сивият чугун, ковкият чугун и ковкият чугун са три основни вида чугунени материали. Те се различават значително по микроструктура, експлоатационни характеристики и производствени процеси, главно поради разликите в морфологията на графита. Ето подробно сравнение:
1. Сив чугун
• Морфология на графита: люспест графит (сива повърхност на счупване).
• Микроструктура: Графитните люспи са диспергирани във феритна или перлитна матрица; концентрацията на напрежение лесно се появява в върховете на графитните люспи.
• Експлоатационни характеристики:
º Предимства: Добра производителност на леене, устойчивост на износване, амортизиране на вибрациите (графитните люспи абсорбират вибрациите) и обработваемост; ниска цена.
º Недостатъци: Ниска якост, слаба пластичност (почти никаква пластичност), висока крехкост; якостта на опън е много по-ниска от якостта на натиск.
• Приложения: Легла за машинни инструменти, двигателни блокове, спирачни дискове, корпуси на клапани и други компоненти, изискващи гасене на вибрации и устойчивост на износване.
2. Ковък чугун (или нодуларен чугун)
• Графитна морфология: Сфероидален графит (получен чрез сфероидизиращо третиране с магнезий или церий и др.).
• Микроструктура: Сфероидният графит има по-слаб режещ ефект върху матрицата, което води до използване на висока якост на матрицата (ферит, перлит или смес).
• Експлоатационни характеристики:
º Предимства: Висока якост, добра пластичност и издръжливост (удължението може да достигне 10%-25%), якост на опън, близка до тази на стоманата, като същевременно се запазва устойчивостта на износване и свойствата за гасене на вибрации.
º Недостатъци: Високи изисквания за процеса на леене (изисква сфероидизираща обработка), по-висока цена от сивия чугун.
• Сценарии за приложение: колянови валове, зъбни колела, тръби, части на автомобилни шасита и други компоненти, които трябва да издържат на динамични натоварвания.
3. Ковък чугун
• Морфология на графита: Нодуларен графит (образуван чрез отгряване на бял чугун).
• Микроструктура: Графитът е агломериран, с по-слаб режещ ефект върху матрицата от люспестия графит, но по-слаб от сфероидния графит.
• Експлоатационни характеристики:
º Предимства: По-висока якост и пластичност (удължение обикновено 5%-15%), превъзхождащи сивия чугун и могат да издържат на определени удари.
º Недостатъци: Сложен производствен процес (изисква продължително отгряване), висока цена и ограничена дебелина на стената.
• Класификация:
º Ковък чугун Blackheart (феритна матрица): Добра якост, използва се за фитинги за тръби и автомобилни части.
º Ковък чугун Whiteheart (повърхностно обезвъглеродена): добра заваряемост, използва се за тънко{0}}стенни части.
º Перлитен ковък чугун: Висока якост, използван за устойчиви-на износване части.
• Сценарии за приложение: Тръбни фитинги, селскостопански инструменти, железопътни части и други тънко{0}}стенни части със сложни форми, изискващи издръжливост.
Препоръки за избор
• Необходимост от гасене на вибрациите и ниска цена → Сив чугун.
• Необходимост от здравина и издръжливост → сферографитен чугун (може да замени някои стоманени части).
• Тънко{0}}стенни части със сложни форми, изискващи издръжливост → Ковък чугун (особено често срещан във фитинги за тръби).
Въпреки че всички тези три материала принадлежат към семейството на чугуна, техните свойства и приложения се различават значително поради различните форми на графит. Благодарение на отличното си цялостно представяне, сферографитът се превърна в най-широко използвания чугунен материал в съвременната индустрия.
