Чугунами называют сплавы железа с углеродом при содер­жании углерода более 2%. Углерод в чугуне находится или в виде выделений графита, или в виде химического соединения Гс3С — цементита. Существует два типа чугуна; белый и серый. В белом чугуне углерод в основном содержится в виде ідементита, отличаю­щегося высокой твердостью и повышающего хрупкость сплава. Поэтому в конструкциях белый чугун нс используют. В сером чугуне углсрсщ в основном содержится в виде пластинчатого графита Кроме того, широкое распространение имеют высокопрочный чу і ун, в котором графит имеет шарообразную форму, и ковкий чугун, содержащий хлопьевидные включения графита. Несмотря на то что г рафитные включения разобщают металлическую основу сплава и приводят к концентрации напряжений, серые, высокопрочные и ковкие чутуны отличаются от белых более высокой пластичностью.

В сером чугуне помимо углерода (3,2—3,8%) обычно присутст­вует кремний (1—5%) и марганец (0,5—0,8 %). В маркировке серого чугуна указывается его прочность при растяжении и изгибе. Напри­мер, СЧ 18—36 означает; серый чугун с прочностью на растяжение 180 МПа и прочностью на изгиб 360 МПа.

В высокопрочных чугунах графит имеет шаровидную форму за счет модифицирования (измельчения структуры) магнием. Вслед­ствие этого повышаются пластические свойства чугуна. В марки­ровке высокопрочного чугуна указываются прочность и относительное удлинение при растяжении. Например, ВЧ 40—10 означает: высокопрочный чугун, имеющий предел прочности при растяжении 400 МПа и относительное удлинение 10%.

В ковких чугунах углерод находится в свободном состоянии, но имеет хлопьевидную форму за счет длительного отжига (томления) при высокой температуре (20—25 ч при 950—1000°С). Маркируют ковкий чугун как высокопрочный. Например, КЧ.30—6 означает; ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 300 МПа и относительным удлинением 6%.

Свариваемость и свойства сварных соединений зависят от струк­туры чугуна. Структура определяется составом чугуна и технологи­ческими факторами, главным из которых является скорость охлаждения с высоких температур. Главный процесс, формирую­щий структуру,— это процесс графитизации, т. е. процесс выделе­ния углерода в чугуне. Процесс графитизации при сварке является

благоприятным, так как выделение углерода в свободном состоянии уменьшает хрупкость чугуна. Все элементы, содержащиеся в чугуне, делятся на две группы: способствующие графитизации (графитиза - торы) — С, Si, А1, Ni, Со, Си; задерживающие графитизацию (отбеливающие), способствующие выделению углерода в виде це­ментита и охрупчиванию чугуна — S, V, Сг, Sn, Мо, Мп. Основны­ми трудностями при сварке чугуна являются: охрупчивание сварного шва и зоны термического влияния в связи с отбеливанием при охлаждении после сварки; склонность к образованию холодных трещин в связи с образованием хрупких структур и наличием высоких сварочных напряжений, пористость в связи с интенсивным газовыделением при сварке; повышенная жидкотекучесть чугуна, что затрудняет удержание сварочной ванны от вытекания.

Главными трудностями являются охрупчивание металла при сварке и холодные трещины. Поэтому технология сварки тіугуна в первую очередь должна учитывать эти факторы. Для борьбы с охрупчиванием и трещинами применяют подогрев металла, исполь­зуют присадочные материалы, обеспечивающие структуру серого чугуна за счет легирования графитизаторами, а также используют специальные электроды с медью и никелем.

В зависимости от температуры подогрева сварку чугуна разде­ляют: с подогревом (горячая), без подогрева (холодная). Горячая - - с низким подогревом до 300—400°С и высоким подогревом до 600—-700°С, холодная — без предварительного подогрева. Наилуч­шие результаты (отсутствие хрупких структур и трещин, хорошие свойства соединений) получают при горячей сварке. Технология горячей сварки включает в себя следующие операции: подготовку под сварку, предварительный подогрев, сварку, последующее мед­ленное охлаждение изделия.

При горячей сварке чугуна используют следующие виды сварки, газовую, ручную дуговую, механизированную дуговую и порошко-. вой проволокой. Ручную дуговую сварку выполняют плавящимив! ■ покрытыми и угольными электродами. Для сварки плавящимся электродом используют чугунные электроды (ОМЧ-1, ВЧ-3, ЭП-Л и др.), которые состоят из чугунного стержня марок А и Б 1 содержат 3—3,5% углерода, 3—4% кремния, 0,5—0,8% марганца в стабилизирующее покрытие с добавкой графитизаторов. Сварку ведут на повышенных токах 1т — (60 -- 100)4 с использованием специальных электрододержателей. Используют электроды диамет ром до 12 мм. Сварку угольным электродом проводят стержнями диаметром 8—20 мм с использованием присадочных чугунных прутков марок А и Б и флюса на основе буры. Наряду с ручной применяют механизированную горячую сварку чугуна порошковой проволокой типа ППЧ-3, содержащей 4,5—5% С; 5,3—4,0% SI. 0,1—0,3% А1; 0,1—0,3% Ті. Недостатком горячей сварки чугуни

являются усложнение технологии, связанной с подогревом, и тя­желые условия работы сварщика.

При холодной сварке чугуна требуются специальные меры, чтобы получить соединение без трещин и хрупких зон. К этим мерам относят применение электродов с повышенным содержанием гра - фитизаторов (С, Si), а также модификаторов, чтобы получить в шве структуру серого чугуна, эти элементы вводят в металл шва через электродный стержень, покрытие (при использовании стальных стержней) или через наполнитель порошковой проволоки; приме­нение электродов, обеспечивающих получение в металле шва пла­стичной структуры из цветных металлов и сплавов.

Для этой цели используют сплавы на основе меди и никеля (электроды МНЧ-1), которые не образуют соединения с углеродом, уменьшают его растворимость, способствуют графитизации, умень­шают отбеливание в металле шва. Используют железомедные, же­лезоникелевые и медно-никелевые электроды. Такие электроды делаются составными —стержень из цветного металла, а железо вводят в виде оплетки, дополнительного стержня или порошка в покрытии. Содержание железа в металле шва обычно не должно превышать 10—15%, а сварку ведут на минимальном тепловложе - нии, для того чтобы уменьшить зону нагрева с образованием остаточных напряжений и структурных изменений. Для этого приме­няют электроды малых диаметров 3—4 мм, малую силу тока /св = “(20 + 30)d, сварку короткими участками 15—25 мм, проковку шва после сварки. Применяют также другие специальные меры, например сварку со стальными шпильками для получения прочного механос - варного соединения. В кромки детали предварительно ввертывают шпильки, которые затем заваривают. Применяют низкотемператур­ную газовую пайку-сварку. Холодную сварку применяют при ремонте и восстановлении деталей простой формы, малой толщины.