Чавуном називається сплав заліза з вуглецем, вміст вуглецю в якому становить від 2,14 до 6,67%. Практично застосовують чавуни з вмістом вуглецю до 4%. За структурою чавуни поділяються на білі, сірі й ковкі; за хімічним складом — на леговані та нелеговані.
У білому чавуні вуглець хімічно зв'язаний у карбіди залізо-цементит (FезС), який дуже твердий і крихкий. Тому білий чавун не піддається механічній обробці та зварюванню; його використовують для одержання ковких чавунів.
Ковкий чавун одержують після тривалого (декілька діб) томління при температурі 900-1000°С з наступним повільним охолодженням. У результаті він втрачає крихкість, стає в'язким і здатним оброблятися. При цьому вуглець виділяється у вигляді пластівців вільного вуглецю, що розташовуються між кристалами чистого заліза. При нагріванні ковких чавунів вище 900°С графіт може утворювати цементит і деталь утратить властивості ковкого чавуну. Це утруднює зварювання, тому що чавун необхідно піддавати повному циклу термообробки (після зварювання). Ковкий чавун згідно ГОСТ 1215-79 позначають двома буквами КЧ і двома числами: перше вказує тимчасовий опір при розтягу в кгс/мм2, друге — відносне видовження в процентах (КЧЗО-6, КЧЗЗ-8,...КЧ80-1,5).
Сірий чавун використовується в якості конструкційного матеріалу. У ньому більша частина вуглецю знаходиться у вільному стані (графіт). Сірий чавун добре обробляється. Температура плавлення становить 1100-1250°С. Чим більше вуглецю, тим нижча температура плавлення й вища рідко текучість.
Марганець зв'язує вуглець і перешкоджає виділенню графіту. Цим сприяє відбілюванню чавуну. Марганець утворює сірчані з'єднання, нерозчинні в чавуні, які легко виводяться з металу в шлак. При вмісті марганцю більше 1,5 % зварюваність погіршується.
Кремній зменшує розчинність вуглецю у залізі, сприяє розпаду цементиту з виділенням вільного графіту. При зварюванні проходить окиснення кремнію, оксиди якого мають температуру плавлення вищу, ніж зварювальний метал, і тим самим погіршується процес зварювання.
Фосфор у чавунах підвищує рідко текучість і покращує зварюваність, але знижує температуру кристалізації, підвищує твердість і крихкість. Вміст фосфору не повинен перевищувати 0,3%.
Сірка погіршує зварюваність чавуну, знижує міцність і сприяє утворенню гарячих тріщин. Сірчане залізо перешкоджає виділенню графіту й сприяє відбілюванню чавуну. Вміст сірки не повинен перевищувати 0,15%. Для нейтралізації сірки, вміст марганцю повинен бути в 3 рази більшим.
За ГОСТ- 1412-85 марки сірого чавуну позначають буквами СЧ і числом, яке вказує границю міцності на розтяг у кгс/мм2 (СЧ10, СЧ15,...СЧ35). Високоміцний чавун одержують із сірого введенням у рідкий чавун при температурі не нижчій 1400°С чистого магнію або його сплавів. Графіт у високоміцному чавуні має сферичну форму.
За ГОСТ- 7293-85 марки високоміцного чавуну позначають буквами ВЧ і числом, яке вказує границю міцності на розтяг у кгс/мм2 (ВЧ35, ВЧ40....ВЧ100).
Леговані чавуни мають спеціальні домішки хрому, нікелю, молібдену та ін., завдяки яким підвищується кислотостійкість, жароміцність, стійкість проти спрацювання, міцність при ударних навантаженнях тощо. За ГОСТ- 7769-82 марки легованих чавунів позначають буквою Ч і наступними буквами, які означають умовні позначення легуючих елементів. Цифри після букв — вміст цих легуючих елементів у відсотках. Коли вміст легуючих елементів у чавуні становить 1%, то цифри не ставлять. Буква Ш у кінці марки означає, що графіт кулястої форми (ЧНХТ, ЧЮ22Ш, ЧН20Д2Ш, ЧХ9Н5).
Антифрикційні чавуни використовують для виготовлення підшипників ковзання, повзунів, поршневих кілець, втулок. Згідно ГОСТ- 1585-85 чавун буває: сірий (АЧС-1,...АЧС-6); високоміцний (АЧВ-1, АЧВ-2); ковкий (АЧК-1, АЧК-2).
Цифри означають порядковий номер марки за Гостом.
Автор: І.В.Гуменюк і О.Ф.Іваськів
Книга: Технологія електродугового зварювання