Основная масса чугунных изделий изготовляется из обычного литейного чугуна, но подобно стали, свойства чугунного литья можно в значительной степени улучшить.
За последние годы освоены такие сорта чугуна, которые успешно заменяют в ряде случаев литую и кованую сталь и цветные сплавы.

Основным методом получения высококачественного чугуна является ослабление вредного действия графита. Этого можно достигнуть двумя путями: улучшением формы выделений графита и уменьшением общего количества пластинок графита. Улучшить форму зерен графита можно, руководствуясь общими правилами улучшения качества сплавов и получения мелкозернистой структуры, которая всегда дает более высокие механические качества, чем крупнозернистая. Поэтому и в чугуне наличие лишь самых мелких выделении графита обеспечивает повышение его качеств.

Мелкозернистая структура во время затвердевания образуется при быстром охлаждении. Это и наблюдается при получении тонкостенных чугунных отливок. Они имеют более высокие механические качества, чем толстостенные и массивные. Зависимость механических свойств серого чугуна от толщины стенок отливок показана на рис. 18.

Наличие двух кривых, ограничивающих заштрихованную зону диаграммы, указывает влияние на прочность отливок процесса плавки металла и характера шихты. Верхняя кривая соответствует низкокремнистому чугуну с перлитной структурой, нижняя – чугуну с ферритной структурой. Обе кривые смыкаются при толщине стенки отливки около 15 мм.

Зависимость механических качеств серого чугуна от толщины стенок отливки

Рис. 18 Зависимость механических качеств серого чугуна от толщины стенок отливки

На основании этой диаграммы можно сделать такие практические выводы:

  1. для отливок с толщиной стенок не более 15–20 мм характер шихты и режим ведения плавки имеют меньшее значение, чем для толстостенных;
  2. увеличение толщины стенки отливки свыше 20–25 мм дает относительно меньшее повышение прочности всей отливки вследствие падения прочности металла;
  3. в массивных отливках из обычного чугуна, в особенности имеющих резкие переходы по толщине стенок, обычным процессом плавки и литья нельзя получить высокие механические свойства.

При отливке в металлические формы, в которых сплав быстро затвердевает, образуется более мелкозернистая структура с более высокими механическими качествами, нежели у отливок в земляные формы.

Измельчению графитовых выделений способствует также значительный перегрев чугуна при переплавке. В чугуне, перегретом при переплавке (например, до 1500°), размер зерна и выделения графита будут более мелкими, механические качества отливки – более высокими, чем при перегреве чугуна только до 1350°, когда структура его после застывания получается значительно более крупнозернистой. Длительная выдержка чугуна в жидком состоянии также способствует измельчению его структуры.