Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Чугун — сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14 % C (практически 2,5-4,5 %). Свободный углерод в чугуне присутствует в виде графитных включений, форма которых определяет тип чугуна и его механические свойства.
Пластинчатые включения графита в сером чугуне играют роль внутренних надрезов, снижающих прочность и пластичность. Шаровидный графит в ВЧ не оказывает надрезающего действия на металлическую матрицу, что обеспечивает механические свойства, приближающиеся к стали. Хлопьевидный графит отжига в КЧ занимает промежуточное положение.
Все механические свойства определяются на образцах, вырезанных из стандартных отдельно отлитых пробных заготовок (ГОСТ 24648-90). Свойства в реальных отливках зависят от толщины стенки (скорости охлаждения) и могут отличаться от табличных значений.
Серый чугун с пластинчатым графитом — наиболее распространённый литейный сплав. Обладает высокой жидкотекучестью, малой усадкой, хорошей обрабатываемостью резанием и демпфирующей способностью. Основные марки: СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35 (по требованию потребителя — также СЧ18, СЧ21, СЧ24).
* Для СЧ10 значение σв определяется по требованию потребителя. Допускается превышение минимального значения σв не более чем на 100 МПа.
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом получают модифицированием расплава магнием (0,02-0,06 %) или церием. Шаровидная форма графита обеспечивает прочностные характеристики, сопоставимые со сталью, при сохранении литейных свойств чугуна. Марки: ВЧ35, ВЧ40, ВЧ45, ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100.
* Марки ВЧ80 и ВЧ100 получают, как правило, после термической обработки (закалка с изотермической выдержкой — бейнитное превращение, или закалка с отпуском).
Ковкий чугун получают графитизирующим отжигом отливок из белого чугуна при температуре 950-1000 °C в течение 50-80 часов. При отжиге цементит распадается, образуя хлопьевидные включения углерода отжига. Ковкий чугун подразделяется на два класса: ферритный и перлитный.
Механические свойства чугуна определяются двумя факторами: формой графитных включений и структурой металлической матрицы (основы).
Ферритная — мягкая и пластичная, обеспечивает максимальное удлинение при умеренной прочности. Формируется при полной графитизации или при длительном отжиге. Характерна для марок ВЧ35-ВЧ45, КЧ30-6...КЧ37-12.
Феррито-перлитная — промежуточные свойства. Характерна для СЧ15-СЧ20, ВЧ45-ВЧ50. Соотношение феррита и перлита определяется химическим составом и скоростью охлаждения.
Перлитная — максимальная прочность и твёрдость при сниженной пластичности. Характерна для СЧ25-СЧ35, ВЧ60-ВЧ70, перлитных марок КЧ (КЧ45-7...КЧ80-1,5).
Бейнитная / мартенситная — получается после термической обработки (закалка с изотермической выдержкой — ADI, Austempered Ductile Iron). Обеспечивает наивысшую прочность (ВЧ80, ВЧ100) при сохранении определённой пластичности.
Пластинчатый графит (СЧ) действует как внутренний надрез с высокой концентрацией напряжений у острых кромок пластинок. Это объясняет хрупкость серого чугуна (δ < 0,5 %) и резкое различие между пределами прочности при растяжении и сжатии (σсж ≈ 3-4 × σв).
Шаровидный графит (ВЧ) имеет минимальное отношение поверхности к объёму и не создаёт значительной концентрации напряжений. Это обеспечивает свойства, сопоставимые со сталью.
Соответствие между стандартами является приближённым: критерии испытаний, размеры образцов и методы контроля могут отличаться. При поставках по зарубежным стандартам необходимо учитывать конкретные требования к методам испытаний и допускам.
Главное отличие — форма графита: в СЧ (сером чугуне) графит имеет пластинчатую форму, в ВЧ (высокопрочном) — шаровидную. Шаровидный графит получают модифицированием расплава магнием. Разница в свойствах существенная: ВЧ имеет в 2-3 раза более высокую прочность при растяжении, значительное относительное удлинение (2-22 % против <0,5 % у СЧ), ударную вязкость и усталостную прочность. При этом оба типа сохраняют хорошую обрабатываемость резанием и литейные свойства.
Для СЧ и ВЧ: цифра обозначает минимальное значение временного сопротивления при растяжении (σв) в единицах МПа × 10-1. То есть СЧ20 имеет σв ≥ 200 МПа, ВЧ60 — ≥ 600 МПа. Для КЧ: первое число — σв × 10-1, второе — минимальное относительное удлинение в процентах. КЧ35-10 означает σв ≥ 350 МПа и δ ≥ 10 %.
Серый чугун обладает высокой демпфирующей (вибрационно-поглощающей) способностью — в 2-4 раза выше, чем у стали. Пластинчатый графит эффективно рассеивает энергию колебаний за счёт внутреннего трения на поверхности раздела графит-матрица. Кроме того, СЧ хорошо обрабатывается резанием, имеет отличные литейные свойства (позволяет получать сложные тонкостенные отливки) и работает преимущественно на сжатие, где его прочность в 3-4 раза выше, чем при растяжении.
Свариваемость всех типов чугуна ограничена из-за высокого содержания углерода (2,5-4,5 %). При быстром охлаждении сварного шва в зоне термического влияния образуется хрупкий белый чугун (ледебурит). Тем не менее, ремонтная сварка чугуна возможна при соблюдении специальных технологий: предварительный подогрев до 600-650 °C (горячая сварка), применение специальных электродов на никелевой или медно-никелевой основе (холодная сварка), замедленное охлаждение. Для ВЧ свариваемость несколько лучше, чем для СЧ.
Название «ковкий» — исторически сложившийся термин, отражающий повышенную пластичность этого чугуна по сравнению с серым. В действительности ковкий чугун не подвергается ковке. Его получают длительным графитизирующим отжигом отливок из белого чугуна (50-80 часов при 950-1000 °C), в результате которого цементит распадается, образуя компактные хлопьевидные включения графита (углерод отжига). Более компактная форма графита по сравнению с пластинчатой обеспечивает удлинение до 12 %.
Для напорных труб водоснабжения и канализации применяют высокопрочный чугун ВЧ40 или ВЧ50 (по ГОСТ 6942-98 и ISO 2531). Шаровидный графит обеспечивает необходимую прочность, пластичность и коррозионную стойкость. Чугунные трубы из ВЧ выдерживают внутреннее давление до 1,6-2,5 МПа и имеют срок службы 80-100 лет. Серый чугун (СЧ) применяется для безнапорных (самотёчных) канализационных систем.
ADI (Austempered Ductile Iron — изотермически закалённый высокопрочный чугун) — это ВЧ, подвергнутый специальной термообработке: аустенитизации при 850-950 °C с последующей закалкой в соляной ванне при 250-400 °C и изотермической выдержкой для получения бейнитной (аусферритной) структуры. ADI сочетает высокую прочность (800-1400 МПа), хорошую пластичность (1-10 %) и износостойкость. Соответствует маркам ВЧ80 и ВЧ100 по ГОСТ 7293-85 и стандартам ISO 17804, ASTM A897.
Да, основные стандарты на чугун являются действующими межгосударственными стандартами: ГОСТ 1412-85 (серый чугун), ГОСТ 7293-85 (высокопрочный), ГОСТ 1215-79 (ковкий), ГОСТ 7769-2015 (легированный). Ограничение сроков действия ГОСТ 1412-85 и ГОСТ 7293-85 снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации. Международные аналоги: ISO 185:2019 (серый), ISO 1083:2018 (ВЧ), EN 1561:2023 (серый), EN 1563:2018 (ВЧ).
1. ГОСТ 1412-85. Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки.
2. ГОСТ 7293-85. Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки.
3. ГОСТ 1215-79. Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия (с изм. 1, 2).
4. ГОСТ 7769-2015. Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки.
5. ГОСТ 28394-89. Чугун с вермикулярным графитом для отливок. Марки.
6. ГОСТ 24648-90. Заготовки для определения механических свойств чугуна.
7. ISO 185:2019. Grey cast irons. Classification.
8. ISO 1083:2018. Spheroidal graphite cast irons. Classification.
9. EN 1561:2023. Founding. Grey cast irons.
10. EN 1563:2018. Founding. Spheroidal graphite cast irons.
11. ASTM A48/A48M. Standard Specification for Gray Iron Castings.
12. ASTM A536. Standard Specification for Ductile Iron Castings.
13. Гиршович Н.Г. Справочник по чугунному литью. Л.: Машиностроение.
14. Ангус Х.Т. Чугун: физические и инженерные свойства (Cast Iron). Пер. с англ.
15. ASM Handbook, Vol. 1A. Cast Iron Science and Technology. ASM International.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.