Čuguna ir dzelzs-oglekļa sakausējums ar oglekļa saturu, kas lielāks par 2,11% (parasti 2. 5-4%). Tas ir vairāku elementu sakausējums ar dzelzi, oglekli un silīciju kā galvenās sastāvdaļas un satur vairāk piemaisījumu, piemēram, mangānu, sēru un fosforu, nevis oglekļa tēraudu. Dažreiz, lai uzlabotu čuguna mehāniskās īpašības vai fizikālās un ķīmiskās īpašības, var pievienot noteiktu daudzumu leģējošu elementu, lai iegūtu sakausējuma čugunu.
Saskaņā ar dažādām grafīta formām čuguna laikā čuguna var iedalīt šādos veidos:
1. Pelēkā čuguna
Grafīts čugunā pastāv pārslās.
2. Kalams čuguns
Grafīts čugunā pastāv flokulās. To iegūst, ilgu laiku atkvēlinot noteiktu daudzumu baltā čuguna augstā temperatūrā. Tās mehāniskās īpašības (īpaši izturība un plastika) ir augstākas nekā pelēkā čuguna, tāpēc to parasti sauc par kaļamu čugunu.
3. Kaļamie čuguns
Grafīts čugunā pastāv sfēriskā formā. To iegūst pēc sferoidizācijas apstrādes pirms izkausētā dzelzs ieliešanas. Šim čuguna veidam ir ne tikai augstākas mehāniskās īpašības nekā pelēkajam čuguna un kaļamā čuguna dzelzs, bet arī vienkāršāks ražošanas process nekā kaļamais čuguna, un tā mehāniskās īpašības var vēl vairāk uzlabot, izmantojot termisko apstrādi, tāpēc tā pielietojums ražošanā kļūst arvien plašāks.
Grafīta naftas koksa ietekmi uz dažāda veida čuguna veidiem var analizēt no šādiem aspektiem:
1. Ietekme uz pelēko čugunu:
Grafīts pelēkā čugunainā ir pārslu veidā. Pārslu grafīta stiprums, plastika un izturība ir gandrīz nulle. Grafīta klātbūtne ir līdzvērtīga caurumu un mikropliktu klātbūtnei. Tas ne tikai iznīcina matricas nepārtrauktību un samazina matricas efektīvo spēka laukumu, bet arī veido stresa koncentrāciju grafīta pārslas galā, liekot materiālam veidot trauslu lūzumu. Tāpēc pelēko čuguna stiepes izturība un plastika ir zema, bet spiedes izturība, cietība un nodilumizturība galvenokārt ir atkarīga no matricas. Grafīta klātbūtne tos maz ietekmē. Pelēkās čuguna spiedes stiprība parasti ir 3-4, kas ir stiepes izturība.
2. Ietekme uz kaļamo dzelzi:
Grafīts kaļamajā dzelzs ir sfērisks, kam ir maza griešanas ietekme uz metāla matricu, padarot matricu nepārtrauktāku, un stiepšanās izraisītā sprieguma koncentrācijas fenomens ir ievērojami samazināts, tādējādi palielinot matricas stiprības izmantošanas līmeni no 30%~ 50%no pelēkā dzelzs līdz 70%~ 90%. Tas padara stiepes izturību, plastiskumu, izturību un kaļamā dzelzs noguruma izturību ne tikai augstāk nekā citi lietie gludekļi, bet arī salīdzināms ar tēraudu ar atbilstošām konstrukcijām.
3. Ietekme uz Vermikulāro čugunu:
Grafīts vermikulārā čuguna krāsā ir tārpa formas. Šai grafīta formai ir mazāka griešanas ietekme uz metāla matricu nekā pārslu grafīta, bet lielāka par sfērisku grafītu. Vermikulārā čuguna mehāniskās īpašības ir starp pelēko čugunu un kaļamo čugunu. Tam ir labs spēks un izturība, vienlaikus saglabājot labo liešanas veiktspēju un vibrācijas absorbcijas veiktspēju pelēkā čuguna.
4. Ķīmiskās sastāva kontrole:
Grafīta naftas kokss tiek izmantots kā karburizators, un tā slāpekļa saturam ir būtiska ietekme uz čuguna veiktspēju. Par katru slāpekļa satura palielināšanos par 10ppm, pelēko čuguna stiprumu var palielināt par 5 līdz 7MPA, un cietību var palielināt par 3 līdz 4HBW. Pareizais slāpekļa daudzums var saīsināt grafīta pārslu garumu, palielināt saliekšanas pakāpi, pasivēt galus, samazināt malu attiecību, stabilizēt matricas pērļiņu, pilnveidot graudu struktūru un uzlabot liešanas stiepes izturību un cietību. Tomēr, kad čuguna slāpekļa saturs pārsniedz kritisko punktu (parasti tiek uzskatīts par aptuveni 140ppm), liešanā tiks ģenerētas slāpekļa poras.
5. Ietekme uz grafīta morfoloģiju:
Grafīta naftas koksa izmantošana var ietekmēt grafīta morfoloģiju čugunā un tādējādi ietekmēt čuguna veiktspēju. Piemēram, piemērots slāpekļa daudzums var veicināt grafīta sferoidizāciju, samazināt šļūdes ātrumu un palielināt lējumu tendenci veidot saraušanās dobumus un saraušanos.
Rezumējot, grafīta naftas koksa ietekme uz dažāda veida čuguna veidiem galvenokārt atspoguļojas grafīta morfoloģijas maiņā, ķīmiskā sastāva kontrolē un čuguna galīgās mehāniskās īpašības. Dažādiem čuguna veidiem ir atšķirīga jutība pret elementu saturu grafīta naftas koksā, tāpēc faktiskajā ražošanā ir jāizvēlas atbilstošs grafīta naftas kokss atbilstoši konkrētajam čuguna veidam un veiktspējas prasībām.
