Чугун с пластинчатым графитом
Чугун с пластинчатым графитом (ЧПГ) является основным литейным сплавом в машиностроении.
Главной особенностью микроструктуры ЧПГ, определяющей физико-механические и служебные свойства, является наличие пластинчатого графита. Пластинчатый графит нарушает сплошность металлической основы, поэтому ЧПГ имеет сравнительно невысокие значения временного сопротивления разрыву и очень низкую пластичность. Однако именно благодаря пластинчатому графиту в сером чугуне (СЧ) уникально сочетаются хорошие антифрикционные свойства, высокая износостойкость, малая чувствительность к концентраторам напряжений. ЧПГ имеет высокую демпфирующую способность и прекрасно гасит вибрации.
СЧ – технологичный материал, обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов по сравнению с чугуном других типов.
Из него можно изготовлять отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок от 2 до 500 мм.
В основу стандартизации СЧ заложены принципы регламентации минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении.
Марки, механические свойства и химический состав СЧ по ГОСТ 1412–85, ИСО 185 и национальным стандартам некоторых стран приведены в табл. П16.
По ГОСТ 1412–85 марка ЧПГ определяется показателем временного сопротивления чугуна при растяжении. Условное обозначение марки включает буквы СЧ – серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа х 10-1:
СЧ 20 ГОСТ 1412–85.
Механические свойства ЧПГ обеспечиваются в литом состоянии или после термической обработки.
Поскольку значения прочности чугуна данной марки в отливке зависят от скорости охлаждения, определяемой толщиной стенки (диаметром) отливки, в стандартах приводятся минимальные значения sв в отдельно отлитых пробных заготовках других диаметров или сечений из СЧ каждой марки.
Таблица П16
Отечественные марки чугуна с пластинчатым графитом
и их зарубежные аналоги
| Россия ГОСТ 1412-85 | СЧ 10 | СЧ 15 | СЧ 18 | СЧ 20 | СЧ 21 | СЧ 24 | СЧ 25 | - | СЧ 30 | СЧ 35 |
| ИСО 185 | - | - | - | - | ||||||
| Великобритания BS 1452 | - | - | ||||||||
| Германия DIN 1691 | GG-10 | GG-15 | - | GG-20 | - | - | GG25 | - | GG-30 | GG-35 |
| США ASTM A 48 | 20B | 25B | - | 30B | - | - | 35B | 40B | 45B | 50B |
| Япония JIS G 5501 | FC 100 | FC 150 | - | FC 200 | - | - | FC 250 | - | FC 300 | FC 350 |
Классификация серого литейного чугуна по международному стандарту ИСО 185 включает шесть классов, устанавливаемых на основании результатов механических испытаний на растяжение образцов, вырезанных из различных литейных проб. Характерным показателем, определяющим марку чугуна, является временное сопротивление при растяжении sв образцов из отдельно отлитых цилиндрических проб диаметром 30 мм.
Для отливок массой более 200 кг испытания могут быть также произведены на приливных пробах.
В ИСО 185 для руководства при проектировании конструкций и изделий исключительно в качестве информации, приведены данные по ожидаемым механическим свойствам при растяжении для материала отливок. Однако по согласованию между Изготовителем и Заказчиком значения sв могут быть сделаны обязательными. По ИСО 185 буквенные обозначения не применяют в марках чугунов.
В случаях, когда наиболее существенной характеристикой является твердость чугуна, можно пользоваться рекомендациями, приведенными в табл. П17.
Таблица П17
Классы твердости чугуна с пластинчатым графитом по ИСО 185
| Класс твердости | Пределы изменения твердости НВ | Класс твердости | Пределы изменения твердости НВ |
| Н 145 | 170 max | Н 215 | 190–240 |
| Н 175 | 150-200 | Н 235 | 210–260 |
| Н 195 | 170-220 | Н225 | 230–280 |
По стандарту ГерманииDIN 1691в заказе на отливки должно быть однозначно указано: является ли характерным свойством временное сопротивление при растяжении или твердость по Бринелю. В зависимости от этого маркировка чугунов обозначается по разному. Например:
Чугун DIN 1691 – GG – 25 или Чугун DIN 1691 – GG – 210HB
Данные о временном сопротивлении при растяжении являются гарантированными в отливках.
Связь между толщиной стенки (2,5 – 80 мм) и твердостью отливки из различных марок СЧ представлена в DIN 1691 в регламентируемом виде, что позволяет правильно и точно устанавливать твердость для заданного интервала толщин стенок отливок.
В приложении к стандарту DIN 1691 представлены зависимости временного сопротивления при растяжении от твердости и толщины стенки отливки.
В стандарте ВеликобританииBS 1452 представлено семь марок ЧПГ. Соотношение между прочностью ЧПГ и сечением отливок представляют на диаграммах.
Стандарт СШАASTM A 48 включает девять марок чугуна. Условное обозначение марки включает цифровое обозначение и букву “В”. Число определяет временное сопротивление разрыву (фунтах/кв. дюйм), например:
20В ASTM A 48.
Стандарт Японии JIS G 5501 включает шесть марок ЧПГ. Условное обозначение марки включает буквы FC и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа х 10-1, например:
FC 25 JIS G 5501.