Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так сильно как пластинчатый, и не является концентратором напряжений.

Половинчатый чугун

В половинчатом чугуне часть углерода (более 0,8 %) содержится в виде цементита. Структурные составляющие такого чугуна — перлит, ледебурит и пластинчатый графит.

Классификация

В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2,14-4,3 % углерода), эвтектическим (4,3 %) или заэвтектическим (4,3-6,67 %). Состав сплава влияет на структуру материала.

В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают: белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуны с вермикулярным графитом. В белом чугуне углерод присутствует в виде цементита, в сером — в основном в виде графита.

В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:

• передельный чугун — П1, П2;

• передельный чугун для отливок (передельно-литейный) — ПЛ1, ПЛ2,

• передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3,

• передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3;

• чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм);

• антифрикционный чугун

  • антифрикционный серый — АЧС,

  • антифрикционный высокопрочный — АЧВ,

  • антифрикционный ковкий — АЧК;

• чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлиненние(%);

• чугун легированный со специальными свойствами — Ч.

Маркировка чугуна. 

По принятой в СССР маркировке обозначения марок доменных чугунов содержат буквы и цифры. Буквы указывают основное назначение чугуна: П - передельный для кислородно-конверторного и мартеновского производства и Л - литейный для чугунолитейного производства. Литейный коксовый чугун обозначают ЛК, в отличие от чугуна, выплавленного на древесном угле (ЛД). С увеличением числа в обозначении марки уменьшается содержание кремния (например, в чугуне ЛК5 содержится меньше кремния, чем в чугуне ЛК4). Каждая марка чугуна  в зависимости от содержания Mn, Р, S подразделяется соответственно на группы, классы и категории. Марки чугуна литейного производства, как правило, обозначаются буквами, показывающими основной характер или назначение чугуна: СЧ - серый Ч., ВЧ - высокопрочный, КЧ - ковкий; для антифрикционного чугуна в начале марки указывается буква А (АСЧ, АВЧ, АКЧ). Цифры в обозначении марок нелегированного чугуна указывают его механические свойства. Для серых чугунаов приводят регламентированные показатели пределов прочности при растяжении и изгибе (в кгс/мм²), например СЧ21-40. Для высокопрочного и ковкого чугуна  цифры определяют предел прочности при растяжении (в кгс/мм²) и относительное удлинение (в %), например ВЧ60-2. Обозначение марок легированных чугунов состоит из букв, указывающих, какие легирующие элементы входят в состав чугуна , и стоящих непосредственно за каждой буквой цифр, характеризующих среднее содержание данного легирующего элемента; при содержании легирующего элемента менее 1,0% цифры за соответствующей буквой не ставятся. Условное обозначение химических элементов такое же, как и при обозначении сталей. Пример обозначения легированных чугунов.: ЧН19ХЗ – чугун, содержащий ~19% Ni и ~3% Cr. Если в легированном чугуне регламентируется шаровидная форма графита, в конце марки добавляется буква Ш (ЧН19ХЗШ). В настоящее время практически ничего не изменилось и в производства разновидности чугуна маркируются следующим образом: 1. передельный чугун — П1, П2; 2. передельный чугун для отливок — ПЛ1, ПЛ2, 3. передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3, 4. передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3; 5. чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм); 6. антифрикционный чугун 7. антифрикционный серый — АЧС, 8. антифрикционный высокопрочный — АЧВ, 9. антифрикционный ковкий — АЧК; 10. чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм); 11. чугун легированный со специальными свойствами — Ч.

Применение чугунов:

С чугунов незначительной прочности изготовляют детали, воспринимающие малые нагрузки. Структурно они состоят из крупных пластинок графита и ферритной или феррит-перлитной основы.

Чугуны повышенной прочности характеризуются мелкими включениями графита и перлитной основой. Из них изготавливают станины станков, поршни и другие детали. До сих чугунов относятся также модифицированные чугуны. Из них изготавливают детали, постоянно отрабатываются (зубчатые колеса, тормозные колодки и т.д.). Высокопрочные чугуны имеют графитовые включения в виде мелких шариков и линованной перлитную основу, им свойственна высокая прочность и пластичность – высокопрочный чугун иногда может заменить сталь и цветные металлы и сплавы. Такой чугун можно получить, если в жидкий серый чугун добавить чистый магний (0, С.. Л%) или сплав его с никелем, медью, алюминием или кремния. Если кроме магния в чугун вводят И ферросилиций (0,6 … 2,2% массы металла), то его качество значительно улучшается.

Модифицирования чугуна можно регулировать размеры и форму графитовых включений, изменяя физико-механические и технологические его свойства. Как модификатор используют присадки ферросилиция, силикокальция, церия (до 0,8%). Модифицированный чугун применяют вместо ковкого чугуна, стали и цветных металлов.