Высокопрочные чугуны

Выше говорилось о том, какое большое значение для качества чугунов имеет форма и размер графитных включений.

Степень графитизации зависит от содержания графитизирующих примесей и скорости охлаждения.

Размер и форма графитных включений зависят от этих факторов, а также от наличия в жидком чугуне центров кристаллизации. Наличие большого числа центров кристаллизации в виде различных частичек способствует образованию структуры мелкого графита.

Для этого в жидкий чугун перед разливкой его по формам вводят не большую добавку модификаторов. Чаще для этой цели применяют Mg ( 0,03- 0,07% ). В результате процесса кристаллизации графит принимает шаровидную форму. Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность, значительно меньше ослабляет металлическую основу чугуна, чем пластинчатый. Шаровидный графит не является активным центром концентрации напряжений.

Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокие механические свойства, не уступающие литой углеродистой стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость.

Маркируют высокие чугуны буквами ВЧ, затем следуют цифры. Цифры показывают среднее значение временного сопротивления при растяжении ( кгс/мм): чугуны марок ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100, ВЧ120 имеют перлитную металлическую основу, ВЧ45 – перлитно-ферритную, ВЧ38, ВЧ42 – ферритную.

Для указания формы графита иногда в маркировке ставят буквы ШГ (шаровидный графит) или ВГ ( вермикулярный графит). Например: ВЧШГ – высокопрочный чугун с шаровидным графитом, ВЧВГ – высокопрочный чугун с вермикулярным графитом.

Для снятия внутренних напряжений, повышения механических свойств чугуны подвергают термообработке.

Отливки из высокопрочных чугунов широко используют в различных отраслях: в автопромышленности и дизелестроении - для изготовления коленчатых валов, крышек цилиндров: в тяжелом машиностроении – для изготовления многих деталей прокатных станов, кузнечнопрессового оборудования ( например, для шабот-Молотов, траверс-прессов, прокатных валов): в химической и нефтехимической промышленности – для изготовления корпусов насосов, вентилей и т.д.

Ковкие чугуны

Ковкими называют чугун с хлопьевидным графитом, который получается из белого чугуна путем специального графитизирующего отжига – томления. Металлическая основа ковкого чугуна –феррит, реже – перлит. Наибольшей пластичностью обладает ферритный ковкий чугун, который применяют в машиностроении.

Химический состав белого чугуна, отжимаемого на ковкий чугун, выбирают в следующих переделах: 2,2-2,8% С; 0,6-1,4% Si; Mn<=0.4%; S<=0,1%; Р<=0,2%

Для ускорения отжига применяют различные меры: чугун модифицируют Алюминием (реже – бромом, висмутом и другими элементами), повышают температуру нагрева чугуна перед разливкой, применяют перед отжигом старение, чаще в процессе нагрева до температуры отжига при 350-400С повышают температуру стадии графитизации, но не выше 1080С.

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности при растяжении, вторые – относительное удлинение. Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках.

Ферритные чугуныКЧ37-12, КЧ35-10 используют для изготовления деталей, испытывающих высокие статические и динамические нагрузки (картеры, ступицы, крюки, скобы), КЧ30-6, КЧ33-8 –для изготовления менее ответственных деталей(головки, хомутики, гайки, фланцы, муфты).

Твердость ферритного чугуна НВ = 163.

Перлитные чугуны КЧ50-4, КЧ56-4, КЧ60-3, КЧ63-2 обладают высокой прочностью, умеренной пластичностью и хорошими антифрикционными свойствами; НВ=240-270.

Из перлитного ковкого чугуна изготавливают вилки карданных валов, втулки, муфты, тормозные колодки. Ковкий чугун применяют главным образом для изготовления тонкостенных деталей – в отличие от ВЧ, который используют для деталей большого сечения.