Микроструктура чугуна: форма графита и металлическая основа

Микроструктура чугуна описывается двумя независимыми характеристиками: формой графита и строением металлической основы. Графит определяет, как чугун работает на разрыв и удар, основа — твёрдость и износостойкость. Причём графит оценивают на нетравленом шлифе, а основу — после травления. Разбираем виды структур, порядок оценки по ГОСТ 3443-87 и главную ошибку пробоподготовки, из-за которой чугун получает неверный балл.

Форма графита определяет марку

Для высокопрочного чугуна ключевой показатель — степень сфероидизации: доля включений правильной шаровидной формы. Если вместо шаров в структуре вермикулярный или пластинчатый графит, заявленных свойств у отливки не будет, как бы ни выглядел сертификат.

Металлическая основа

Отбел по краю отливки — частая находка: при быстром охлаждении тонких сечений графит не успевает выделиться, и образуется цементит. Деталь становится хрупкой и «не берётся» инструментом.

Порядок оценки: сначала без травления

1. Нетравленый шлиф. Оценивают форму, размер, количество и распределение графита. Травление здесь только помешает: тёмная протравленная основа скроет границы включений.
2. Травление ниталем. Проявляется металлическая основа: феррит, перлит, цементит, фосфидная эвтектика.
3. Сравнение со шкалами. Форма и размер графита, распределение, доля перлита и феррита оцениваются по эталонным шкалам ГОСТ 3443-87.
4. Протокол. Указывают форму графита, его размер и распределение, тип основы, наличие отбела и включений.

Главная ошибка пробоподготовки

Графит мягкий и слабо связан с матрицей. При неправильном полировании он выкрашивается, а на его месте остаётся ямка. Дальше происходит подмена: ямка выглядит крупнее и «рваннее» исходного включения, и шаровидный графит легко получает оценку как вермикулярный — то есть высокопрочный чугун по протоколу превращается в чугун другого класса.

Что помогает:

• жёсткие сукна без длинного ворса — ворс «вычёсывает» графит;
• умеренный прижим и короткое время на финишных ступенях;
• аккуратный переход по зернистости без пропусков — «Полирование шлифа»;
• контроль под микроскопом до травления: если видны рваные края включений, шлиф нужно переполировать.

Подбор расходных материалов под такую задачу — полировальные сукна и алмазные суспензии.

Что ещё смотрят в чугуне

• Фосфидная эвтектика — твёрдые светлые участки по границам, повышают износостойкость, но увеличивают хрупкость.
• Глубина отбела — от поверхности вглубь, измеряется как слой.
• Толщина ферритного «венчика» вокруг графита в высокопрочном чугуне — признак режима охлаждения и отжига.
• Твёрдость — сопоставляется со структурой: перлитная основа даёт закономерно более высокие значения, чем ферритная. Заказывают вместе: измерение твёрдости.

Где исследовать структуру чугуна

Испытательная лаборатория SPECTR-LAB выполняет металлографический анализ микроструктуры: форма и распределение графита, тип металлической основы, наличие отбела, описание структур и фотографии в протоколе. Стоимость — от 2 890 ₽, срок — 1–3 рабочих дня. Лаборатория в Москве, образцы из регионов принимаются транспортной компанией.

Читайте также: Микроструктура стали 45, Подготовка металлографического шлифа и Травление металлографических шлифов.

Нормативные документы

• ГОСТ 3443-87 «Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры»
• ГОСТ 1412-85 «Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки»
• ГОСТ 7293-85 «Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки»
• ГОСТ 1215-79 «Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия»