Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом (ВЧШГ)

Существенное повышение механических свойств чугуна достигается при переходе от пластинчатой формы графита к шаровидной или вермикулярной (промежуточной). Для чугуна с шаровидным графитом (ЧШГ) характерны не только высокая прочность (отсюда и название – высокопрочный чугун), но и значительные пластичность и вязкость, в связи с чем во многих зарубежных стандартах его называют пластичным чугуном.

ВЧШГ имеют широкий диапазон механических и эксплуатационных свойств. Ферритные чугуны характеризуются наивысшей среди чугунов пластичностью и вязкостью, обеспечивают литым деталям высокие хладо- и ударостойкость, хорошую свариваемость и обрабатываемость резанием. Перлитные ЧШГ хорошо сопротивляются статическим и циклическим нагрузкам, обладают высокими износо- и задиростойкостъю. В бейнитных ЧШГ сочетаются максимально высокая прочность с достаточной пластич­ностью, что обеспечивает высокие значения износостойкости, усталостной прочности и контактной выносливости литых изделий.

Все марки ЧШГ имеют высокий модуль упругости и значительно большую, чем у стали, демпфирующую способность. Предел текучести у бейнитных чугунов в 2,5-3 раза выше, чем у обычных конструкционных сталей.

По способности выдерживать высокие механические нагрузки при наименьших деформациях и массе деталей ЧШГ значительно превосходит сталь, ковкий и серый чугун. Масса литых деталей из ЧШГ может быть на 5-10% ниже по сравнению с литой сталью и ковким чугуном и на 10-20% меньше по сравнению со стальными поковками и штамповками.

ВЧШГ успешно заменяет углеродистую сталь и другие виды чугунов в деталях, работающих в условиях тепловых ударов, термоусталости (при температурах цикла до 600°С), низких температур (до -100°С), умеренно агрессивных сред, высоких давлений, знакопеременных динамических нагрузок.

ВЧШГ обладают хорошими литейными свойствами, что позволяет изготавливать из них высококачественные отливки с толщиной стенок от 2,5 до 1000 мм и массой от нескольких десятков граммов (например, поршневые кольца) до 200 т (станины, цилиндры, контейнеры и др.).

Высокая герметичность в сочетания с ударо- и коррозионностойкостью позволяют эффективно использовать ВЧШГ в виде наиболее экономичного материала для напорных труб и фитингов. Почти половина мирового производства ЧШГ используется на эти цели.

Свойства ВЧШГ регламентированы ГОСТ 7293-85, в котором предусмотрены 8 марок чугуна (табл.5).

Таблица 5

Марки и свойства ВЧШГ (но ГОСТ 7293-85)

Относительное удлинение, твердость НВ, а также ударную вязкость КС определяют при наличии требований в нормативно-технической документации на отливки, причем значения этих свойств могут отличаться от приведенных в табл.5.

Механические свойства ВЧШГ должны быть обеспечены в литом состоянии или после термической обработки. Механические испытания проводят на образцах, вырезанных из отдельно отлитых или прилитых к отливкам проб.

Механические свойства ЧШГ зависят от толщины стенки отливки, хотя и в меньшей степени, чем у серого чугуна. Прочность и твердость чугуна в пробах обычно выше, чем в реальных отливках. В табл.6 приведено соотношение значений механических свойств (s_В и НВ) в отливках и в литых трефовидных пробах, причем за единицу приняты свойства в литой пробе.

Влияние скорости охлаждения и толщины стенки отливки связано с тем, что в толстых сечениях повышается количество феррита, увеличивается опасность флотации графита и ухудшения его формы и распределения, усиливается микроликвация элементов.

Таблица 6