Марки и характеристики механических свойств высокопрочных чугунов (ГОСТ 7293–85)

Примечание. Чугун марки ВЧ 35 с шаровидным графитом должен иметь среднее значение ударной вязкости KСV не менее 21 Дж/см² при температуре плюс 20 °С и 15 Дж/см² при температуре минус 40 °С, минимальное значение ударной вязкости должно быть не менее 17 Дж/см² при температуре плюс 20 °С и 11 Дж/см² при температуре минус 40 °С.

Таблица 4

Рекомендуемый химический состав (масс. %) высокопрочных чугунов (ГОСТ 7293–85)

*Для отливок с толщиной стенок до 50 мм; для стенок большего сечения рекомендовано меньшее содержание углерода и кремния.

Во всех чугунах марок ВЧ содержание углерода практически одинаковое и высокое (С_э = 4,1–4,3), что обеспечивает хорошие литейные свойства. Примесь фосфора из-за образования хрупкого фосфида снижает пластичность, поэтому его содержание не превышает 0,1 %. Особенно вредна сера, так как она снижает механические свойства (из-за образования с магнием и редкоземельными металлами хрупких сульфидов) и ослабляет модифицирующее действие этих элементов. Содержание серы не должно превышать 0,02 %, а в чугунах марок ВЧ 80 и ВЧ 100 — 0,01 %.

Механические свойства высокопрочных чугунов зависят в основном от структуры металлической основы. Чугуны марок ВЧ 35, ВЧ 40 имеют ферритную основу, ВЧ 45 и ВЧ 50 — перлито-ферритную, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80 — перлитную. Требуемая структура металлической основы формируется в процессе литья и последующей термообработки. Для отливок из высокопрочного чугуна применяют следующие виды термообработки:

Рис. 10. Зависимость прочности от твердости термически обработанного чугуна:
1 — после закалки и отпуска;
2 — после изотермической закалки

Рис. 11. Зависимость механических свойств изотермически закаленного чугуна в зависимости от температуры ванны:
1 — ВЧ 80 ; 2 — ВЧ 100

• отжиг при 500–600 °С для снижения литейных напряжений;
• графитизирующий отжиг для устранения отбела и формирования ферритной или феррито–перлитной структуры металлической основы (см. выше);
• нормализация для исправления структуры и получения перлитной металлической основы с повышенными механическими свойствами. Нормализация осуществляется путем нагрева отливок до 850–950 °С с последующим охлаждением на воздухе;
• закалка и низкий отпуск. Температура закалки 850–900 °С; время выдержки зависит от размеров отливки и исходной структуры металлической основы и составляет 0,5–3 ч; охлаждение в масле, обеспечивающее получение мартенситной структуры. Низкий отпуск проводят для снятия внутренних напряжений при температуре 250–380 °С;
• изотермическая закалка по сравнению с обычной исключает возможность образования закалочных трещин и коробления, снижает внутренние термические напряжения и обеспечивает более высокий комплекс прочностных свойств (рис. 10, 11).

Режим закалки: нагрев до 830–900 °С, выдержка 10–90 мин, охлаждение в ваннах с расплавом щелочей (60 % NAOH + 40 % KOH) или хлористых солей при температуре 300–350 °С. Получаемая бейнитная структура металлической основы обеспечивает высокую прочность и вязкость чугунов.

Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом используют для замены литой стали в изделиях ответственного назначения (валки горячей прокатки, станины и рамы прокатных станов, молотов и прессов). По сравнению со сталью они обладают несравненно более высокими литейными свойствами и на 8–10 % меньшей плотностью (последнее позволяет снизить массу машин). Даже поковки ответственного назначения из легированных сталей можно заменять на отливки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Классический пример этого — тяжелонагруженные коленчатые валы дизельных, в том числе автомобильных двигателей, к которым предъявляют высокие требования по статической и усталостной прочности.

Высокопрочный чугун используют и для замены серого чугуна с пластинчатым графитом, если необходимо увеличить срок службы изделия или снизить массу.

ГОСТ 1585-92 распространяется на антифрикционный чугун для отливок, работающих в узлах трения со смазкой, и включает10 марок. Чугуны марок АЧС-!, АЧС-6 – серые с пластинчатым графитом и различной структурой матрицы.Чугуны марок АЧВ-1 и АЧВ-2 – высокопрочные, с шаровидным графитом с перлитной (АЧВ-1) и перлитно-ферритной (АЧВ-2) металлической основой.

6. Контрольные вопросы к разделу « Чугуны»

1. Какие сплавы железа с углеродом относят к чугунам ?
2. Что такое степень эвтектичности и углеродный эквивалент?
3. Как подразделяют чугуны в зависимости от углеродного эквивалента и степени эвтектичности?
4. Что образуется из жидкой фазы при малых скоростях охлаждения и при ускоренном охлаждении?
5. Назовите основные пути образования графита в чугуне из жидкой фазы при кристаллизации?
6. Как различаются чугуны в зависимости от степени графитизации?
7. Классификация серых чугунов по форме включений графита?
8. Классификация чугунов по химическому составу?
9. Один из чугунов имеет углеродный эквивалент равный 4,5, а другой 3,5. Какой из этих чугунов имеет более высокую прочность?
10. Скажите, какой из перечисленных ниже материалов отличается более высокой демпфирующей способностью: чугун с пластинчатым графитом; ковкий чугун; чугун с шаровидным графитом; сталь.
11. Какие чугуны относят к высокопрочным?
12. От чего зависят механические свойства высокопрочных чугунов?

Литература

1. Справочник по чугунному литью. под редакцией Н. Г. Гиршовича. Л: Машиностроение, 1978.

2. Производство отливок из чугуна. Худокормов Д. Н. Минск: Высшая школа, 1987.

3. Литейное производство. Михайлов А. М., Козлов Л. Я. и др. М: Машиностроение, 1987.

4. Чугун. Справочник. Под ред. Шермана А. Д. М: Металлургия, 1991.

5. Металловедение, термообработка и рентгенография. Новиков И.И., Строганов Г. Б., Новиков А. И. М: МИСиС, 1994.

Поиск по сайту: