Hugun_01

Чугуны с вермикулярным графитом.
Наряду с шаровидным графитом высокопрочные чугуны могут содержать некоторое количество вермикулярного (от лат. vermiculus – червячок) графита.
В пространстве такой графит, как и пластинчатый, имеет форму изогнутых лепестков. От пластинчатого вермикулярный графит отличается округлыми краями, меньшими размерами и меньшим отношением длины лепестка к его толщине (у вермикулярного графита это отношение находится в пределах 2 – 10, а у пластинчатого значительно больше 10). Поэтому вермикулярный графит не является таким концентратором напряжений, как пластинчатый.Его можно рассматривать как переходную форму от пластинчатого к шаровидному графиту.
При одинаковом содержании углерода и кремния соотношение количеств шаровидного и вермикулярного графита в чугуне зависит от условий его получения, главным образом от обработки расплава лигатурами, содержащими магний и редкоземельные металлы.
Чугун с вермикулярным графитом, как самостоятельный литейный материал в России, был стандартизован в 1989г. (в промышленности его используют с 1968 г.)
В соответствии с ГОСТ 28394–89 чугун с вермикулярным графитом может содержать не более 40 % шаровидного графита, весь остальной графит – вермикулярный. Такой чугун обозначают буквами ЧВГ, за которыми следует число, указывающее гарантируемое значение σв в кгс/мм²
Химический состав чугуна с вермикулярным графитом (ГОСТ 2894-89).

Массовая доля элементов

Марка чугуна

ЧВГ30

ЧВГ35

ЧВГ40

ЧВГ45

3,5–3,8

3,1–3,5

2,2–3,0

2,2–2,8

2,0–2,5

0,2–0,6

0,4–1,0

0,8–1,2

до 0,08

до 0,05

до

0,025

до 0,025

до

0,015

до0,15

до 0,2

до 0,3

–

0,4–0,6

0,8–1,0

Механические свойства чугуна с вермикулярным графитом (ГОСТ 2894-89).

Марка чугуна

Механические свойства

d _В,МПа
(кгс/мм²)

d _0,2, МПа (кгс/мм²)

Относительное удлинение, d ,%

Твердость по Бринелю НВ

Структура металлической основы

ЧВГ30

ЧВГ35

ЧВГ40

ЧВГ45

300 (30)

350 (35)

400 (40)

450 (45)

240 (24)

260 (26)

320 (32)

380 (38)

3,0

2,0

1,5

0,8

130–180

140–190

170–220

190–250

Феррит

Перлит

Марку чугуна можно изменить, применив термообработку, от которой зависит структура основы (ферритная, перлитная, бейнитная). При одинаковом строении матрицы механические свойства чугуна с вермикулярным графитом являются промежуточными между значениями свойств серого чугуна с пластинчатым графитом и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Чугуны марок ЧВГ прочнее, а при одинаковой прочности пластичнее чугунов марок СЧ. Они превосходят чугуны марок ВЧ по демпфирующей способности и по обрабатываемости резанием.
Для ЧВГ характерны высокая жидкотекучесть, обрабатываемость резанием, малая усадка.
Чугуны с вермикулярным графитом широко используются в мировом и отечественном автомобилестроении, тракторостроении, судостроении, дизелестроении, энергетическом и металлургическом машиностроении для деталей, работающих при значительных механических нагрузках в условиях износа, гидрокавитации, переменном повышении температуры. Например, ЧВГ используется взамен СЧ для производства головок цилиндров крупных морских дизельных ДВС.
Отливки из легированного чугуна со специальными свойствами
Чугунное литье известно более двух тысячелетии. Историческими примерами достижения отечественных литейщиков чугуна являются отливки царь-пушки и царь-колокола. Особенно сложные и ответственные элементы конструкций современного машиностроения такие, как корпуса крупных судов, дизельных двигателей, паровых и газовых турбин, коленчатые валы, изготовляют из высокопрочного или серого чугуна. Подобные элементы невозможно изготовить другими способами.
Производство отливок в нашей стране регламентировано межгосударственными стандартами на общие технические условия (ГОСТ 26358–68), на допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку (ГОСТ 26645–68).
Основным требованием, предъявляемым к большинству чугунных отливок общего назначения, является конструкционная прочность – временное сопротивление, иногда в месте с твердостью, относительным удлинением, пределом текучести или ударной вязкостью. Указанные свойства и прежде всего временное сопротивление при растяжении регламентируются в стандартах марок серого, высокопрочного и ковкого чугунов.
В современном машиностроении отливки из чугуна наряду с прочностью должны обладать рядом специальных свойств, которые обеспечивают их длительную эксплуатационную стойкость в различных агрессивных средах или других специальных условиях. Специальные свойства и структура таких чугунов определяются в основном химическим составом и, в первую очередь, степенью их легирования. Химический состав легированных чугунов для отливок с повышенной жаростойкостью, коррозионной стойкостью, износостойкостью или жаропрочностью регламентирован ГОСТ 7769–82.
По ГОСТ 7769–82 в марке легированного чугуна буквы означают:
Ч – чугун; легирующие элементы Х – хром, С – кремний, Г – марганец, Н – никель, Д – медь, М –молибден, Т – титан, П – фосфор, Ю – алюминий, Ш – графит в чугуне шаровидной формы; цифры, стоящие после буквы, означают примерную массовую долю основных легирующих элементов.Например: ЧХ1, ЧХ9Н5.
По ИСО 2892 в марке чугуна буквы L и S означают соответственно пластинчатый и шаровидный графит, а затем в порядке убывания стоят символы легирующих химических элементов, а также их массовые доли.Например: L – NiMn 13 7; S – NiCr 30 1.
Виды термообработки отливок из легированных чугунов.

Режим*
Назначение термообработки	Температура,°С	Время выдержки, ч	Охлаждение	Виды чугуна
Граитизирующий отжиг для уменьшения твердости и содержания структурно свободного цементита	900 – 950 860 – 880	6–12 1–2	С печью	Низколегированные всех видов, за исключением износостойких Высоколегированные кремнистые
Гомогенизирующая выдержка с нормализацией для снижения магнитной проницаемости, твердостии повышения пластичности и прочности	980 –1040	4–6	На воздухе, в масле или в 15 %-ном водном растворе жидкого стекла	Высоколегированные марганцевые и никелевые, за исключением марок ЧН4Х2 и ЧГ7Х4
Нормализация для повышения твердости отливок	1050–1100 860–980	1–2	На воздухе	Высокохромистые износостойкие Низколегированные хромистые, алюминиевые и никелевые, а также марок ЧГ7Х2, ЧН4Х2
Отпуск после отливки или нормализации для снятия внутренних напряжений	200-250 520–560	2–3 3–4	С печью	Все виды кроме высокохромистых и высокоалюминиевых. Вы-соколегированные хромистые и алюминиевые
Отжиг и высокий отпуск для снижения твердости и улучшения обрабатываемости	690–750 660–690	6–12	С печью	Высоколегированные Низколегированные
Отпуск для снижения ползучести жаропрочных отливок (на 30–50 °С выше температуры эксплуатации)	450–650	4-6	С печью	Высоконикелевые жаропрочные с шаровидным графитом
* Время нагрева до температуры выдержки выбирают в зависимости от размеров и массы деталей

Механические свойства легированных чугунов со специальными свойствами являются факультативными, поэтому их проверяют, если это требование указано в технических условиях, периодически.
Низкую теплопроводность высоколегированных чугунов, особенно хрупких кремнистых (ЧС13-ЧС17) и кремнистых износостойких с алюминием и хромом (ЧЮ6С5, ЧХ22С, ЧЮ7Х2) необходимо учитывать при выборе режимов нагрева и охлаждения отливок при их термообработке, охлаждении в форме, а также при определении температуры выбивки из форм.
Шаровидная форма графита понижает теплопроводность примерно в 2 раза по сравнению с пластинчатой.
Легирование чугуна и перевод углерода из графита в связанное состояние (цементит) приводят к резкому снижению теплопроводности.
Механические свойства легированных чугунов (ГОСТ 7769–82).

Марка	Свойства отливок	s_в, МПа	s _изг МПа	НВ
4Х1	Жаростойкие	170	350	207 – 286
4Х2	То же	150	310	207 – 286
4Х3	Жаро- и износостойкие	150	310	228 – 364
ЧХЗТ	Износостойкие	200	400	440 – 590
ЧХ9Н5	То же	350	700	490 – 610
4Х16	Жаро-, и износостойкие	350	700	400 – 450
4Х16М2	Износостойкие	170	490	490 – 610
4Х22	То же	290	540	330 – 610
ЧХ22С	Жаро- и износостойкие	290	540	215 – 340
4Х28	Жаро-, износо-,коррозионно-стойкие	370	560	215 – 270
ЧХ28П	Стойкие в расплаве цинка	200	400	240 – 390
4Х28Д2	Износо- и коррознонно стойкие	390	690	390 – 640
4Х32	Жаро-, износо- и коррозионно-стойкие	390	490	245 – 340
4С4МШ	Устойчивые к термосменам	300		200 – 290
ЧС5	Жаростойкие	150	290	140 – 300
4С5Ш	То же	290	-	228 – 300
4С13	Коррозионно-стойкие	100	210	290 – 390
ЧС15	То же	60	170	290 – 390
4С17	То же	40	140	390 – 450
ЧС15М4	То же	60	140	390 – 450
ЧС17МЗ	То же	60	100	390 – 450
Ч10ХШ	Жаростойкие	390	590	187 – 364
4Ю6С5	Жаро- и износостойкие	120	240	235 – 300

Продолжение.

4107Х2	То же	120	170	240 – 286
ЧЮ22Ш	То же	290	390	241 – 364
4ЮЗО	То же	200	350	364 – 550
4Г6СЭШ	Износостойкие	490	680	219 – 259
47Х4	То же	150	330	390 – 450
4Г8ДЗ'	Износостойкие, маломагнитные	150	330	176 – 285
4НХТ	Коррозионно-стойкие (в ДВС)	280	430	201 – 286
ЧНХМД	То же	290	690	201 – 286
ЧНХМДШ	То же	600	-	270 – 320
ЧНМШ	То же	490	-	183 – 286
4Н2Х	Износостойкие	290	490	215 – 280
ЧНЗХМДШ	То же	550	-	350 – 550
4Н4Х2	То же	200	400	400 – 650

Теплопроводность чугунов.

Чугун	Вт / (м² °С)
Ковкий (черносердечный)	62,5
Серый	58,6
Ковкий (белый)	46,0
ЧС5	37,6
Серый закаленный	33,5

Технологии материалов