ВИДЫ ГРАФИТНЫХ ЧУГУНОВ

Серые чугуны

Серые чугуны (СЧ) наиболее широко применяются из всех графитных чугунов. Получают их методом литья с регулированием химического состава и скорости охлаждения в зависимости от габаритов отливки. Уменьшение скорости охлаждения при литье (например, при увеличении толщины стенки отливки), как и увеличение содержания кремния, способствует процессу графитизации.

Чугунное литье из серых чугунов производят по ГОСТ 1412-85, который регламентирует их химический состав, свойства и маркировку. Марка содержит буквы СЧ – серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в кг/мм2. Например, СЧ20 (китайское обозначение HT 200). При получении чугунов от СЧ20 до СЧ35 применяют легирование небольшими добавками Сr, Ni, Мо и Cu, либо модифицирование жидкого металла непосредственно перед разливкой кремнийсодержащими добавками (ферросилицием, силикокальцием, силикобарием и другими).

Отливки из серого чугуна широко применяют в станкостроении, в частности, для изготовления станин станков, прессов и механизмов, различных корпусных изделий. Выбор соответствующей марки чугуна зависит от ответственности изделий и условий их эксплуатации.

Структура литья из серых чугунов представляет собой стальную металлическую основу с включениями графита сложной конфигурации, которые на плоскости микрошлифа имеют пластинчатую форму. В зависимости от содержания кремния (при %C + Si = const) или от толщины чугунной отливки можно получить чугун на ферритной (CЧ10, СЧ15, СЧ18), ферритно-перлитнойСЧ20, СЧ21, СЧ24, СЧ25) или перлитной основе (СЧ30, СЧ35).

Ферритные и ферритно-перлитные серые чугуны применяют для слабо- и средненагруженных деталей с толщиной стенки отливки 10…30 мм – это различные крышки, фланцы, корпуса редукторов, тормозные барабаны, диски и др. Перлитные чугуны применяют для более ответственных отливок с толщиной стенки 60…100 мм. Из них отливают станины мощных станков и механизмов, поршни, цилиндры, блоки двигателей и некоторых других деталей, работающих при значительных статических нагрузках.

Высокопрочные чугуны

Высокопрочные чугуны, как и серые, получают методом литья с добавлением в расплавленный чугун модификатора – магния в количестве 0,03–0,08% Mn. В процессе кристаллизации магний, как поверхностно-активный элемент адсорбируется на гранях растущей частицы графита и прекращает его рост в длину, что придаёт ему шаровидную форму.

Чугунное литье из высокопрочных чугунов получило свое название из-за большей прочности по сравнению с серыми чугунами, так как шаровидный графит намного меньше снижает механические свойства по сравнению с пластинчатым. Структура металлической основы регулируется таким же образом, как и у серых чугунов, т. е. путем изменения химического состава в зависимости от толщины отливки, что обеспечивает необходимую скорость охлаждения и полноту протекания процесса графитизации.

Чугунное литье из высокопрочных чугунов производят по ГОСТ 7293-85, по которому регламентируются количество углерода и кремния в зависимости от толщины стенки отливки, маркировки, свойства. Маркировка производится буквами ВЧ – высокопрочный чугун, далее следует цифровое обозначение минимального значения временного сопротивления при растяжении (в кгс/мм2). ГОСТ устанавливает для чугунов предел текучести, относительное удлинение и твёрдость. Например, ВЧ40 (китайское обозначение QT400).

На плоскости микрошлифа чугунное литье из высокопрочных чугунов в отличие от серых чугунов имеет не пластинчатую, а шаровидную форму. В зависимости от содержания кремния (при %C + Si = const) или от толщины чугунной отливки можно получить высокопрочный чугун на ферритной (ВЧ35, ВЧ40), ферритно-перлитной (ВЧ45, ВЧ50) или перлитной основе (ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100).

Изделия из литых заготовок высокопрочных чугунов используют для крупногабаритных не корпусных литых деталей, часто взамен горячедеформированных (кованых и штампованных) стальных изделий, например, коленчатых валов в авто- и дизелестроении, работающих при высоких статических и циклических нагрузках, а также в условиях интенсивного изнашивания.

Ковкие чугуны Ковкие чугуны не подвергаются ковке; свое название они получили из-за повышенной пластичности по сравнению с серым чугуном, что достигается формированием графита хлопьевидной формы. Ковкие чугуны получают из белых доэвтектических чугунов с содержанием углерода 2,4–2,9% в процессе длительного графитизирующего отжига. Отжиг формирует хлопьевидный графит, часто называемый углеродом отжига, а также структуру металлической основы, которая предопределяет окончательные свойства ковкого чугуна.

Графитизация ковкого чугуна может проходить в одну или две стадии. Первая стадия протекает при t = 950°С. Для получения перлитной основы нужно проводить непрерывное охлаждение в печи. Для получения ферритной или ферритно-перлитной основы проводят дополнительную длительную выдержку выше или чуть ниже температуры t = 720–760°С.

Чугунные отливки из ковкого чугуна изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ 1215-79 к их химическому составу, структуре и свойствам. Маркировка ковких чугунов производится буквами КЧ, далее следуют числа, указывающие на минимальное временное сопротивление разрыву (в кгс/мм2 ) и относительное удлинение (в %). Например, КЧ30-6.

На плоскости микрошлифа чугунное литье из ковких чугунов имеет хлопьевидную форму. В зависимости от содержания кремния (при %C + Si = const) или от толщины чугунной отливки можно получить ковкий чугун на ферритной (КЧ30-6, КЧ33-8), ферритно-перлитной (КЧ35-10, кч35-12) или перлитной основе (КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-3, КЧ70-2, КЧ80-1,5).

Чугунное литье из ковких чугунов применяют для тонкостенных ответственных изделий сложной формы, например, для деталей автомобилей и машин, работающих при больших ударных и вибрационных нагрузках: задние мосты, ступицы колёс, различные картеры, кронштейны рессор, крестовины карданных валов и др. Особенно ценятся ковкие ферритные и ферритноперлитные чугуны, которые обладают высокой пластичностью. Но они являются наиболее дорогостоящими из-за продолжительного и трудоёмкого отжига, что ограничивает их применение. Весь процесс термической обработки отливок может достигать длительности более 3 суток.

     Чугуны с вермикулярным графитом

Чугун с графитом вермикулярной формы обладает рядом специфических свойств (сочетанием прочностных характеристик и высокой теплопроводности), которые делают его перспективным конструкционным материалом для отливок различного назначения. По механическим свойствам эти чугуны занимают промежуточное положение между чугунами с хлопьевидным и с шаровидным графитом.

Маркировка чугуна с вермикулярным графитом согласно ГОСТ 28394-89 предусматривает четыре марки чугунов ЧВГ30, ЧВГ35, ЧВГ40 и ЧВГ45 и содержит в себе число, обозначающее минимальное значение временного сопротивления при растяжении в кгс/мм2.

Чугунное литье из ЧВГ 30, ЧВГ 35, ЧВГ 40 применяется взамен серых чугунов для деталей общего машиностроения, станкостроения, работающих при повышенных циклических нагрузках: базовых деталей станков кузнечно-прессового оборудования, корпусных деталей и различных деталей двигателей внутреннего сгорания. Изделия из чугунных отливок ЧВГ, работающих в условиях теплосмен и значительного перепада температур является перспективным в таких областях, как дизелестроение и другие.

Легированные чугуны со специальными свойствами

Чугунное литье из легированных чугунов, обладающее специальными свойствами, предназначено для литых деталей, работающих в особых условиях эксплуатации (износа, коррозии, повышенных температур). Легированные чугуны могут содержать графит с пластинчатой или шаровидной формой графита, либо быть безграфитными, так называемыми «белыми» чугунами. В результате легирования чугуны приобретают улучшенную мелкозернистую структуру, более однородное распределение графита, и, как следствие, более высокие механические и эксплуатационные свойства.

Маркировка легированных чугунов устанавливается по ГОСТ 7769-82, согласно которому марка начинается с буквы Ч (чугун) и содержит далее буквы, обозначающие легирующие элементы (ЛЭ), и цифры, указывающие их содержание (в %). Если цифра после буквы отсутствует, то количество элемента менее 1,5%. В чугунах используются в целом те же легирующие элементы, что и в сталях, которые имеют следующие обозначения: Х – хром, С – кремний, Г – марганец, Н – никель, Д – медь, М – молибден, Т – титан, П – фосфор, Ю – алюминий. Буква Ш в конце маркировки указывает на то, что графит в чугуне имеет шаровидную форму; в остальных случаях графит пластинчатый. Например, ЧХ16М2, ЧГ6С3Ш.

Применение легированных чугунов зависит от конкретных условий эксплуатации изделий. Наибольший спрос находят хромистые и никелевые чугуны, так как они обладают высокой жаростойкостью и жаропрочностью. Хромистые чугуны применяют для деталей гидромашин, работающих на износ в агрессивной среде, в химической промышленности и при повышенных температурах от 700 до 1200°С. Никелевые чугуны находят широкое применение для различных деталей дизельных двигателей и ДВС, паровых машин и турбин – это различные типы зубчатых колёс, поршни и гильзы цилиндров двигателей, абразивные диски, поршневые кольца, выхлопные патрубки и многие другие детали, работающие до 600°С.

Чугунолитейное производство в Китае постоянно развивается и совершенствуется. Компания Dandong Hengrui Machinery cчитает своим долгом идти в ногу со временем и предлагает чугунное литье и изделия из чугуна самого разнообразного ассортимента, используемого в различных областях промышленности.