Класифікація та маркування чавунів
Сірий чавун маркується буквами «СЧ» і цифрами, що характеризують межу міцності матеріалу при випробуваннях на розтяг. Марки і механічні властивості сірих чавунів, а також їх орієнтовний хімічний склад наведено в табл. 10.1.
Таблиця 10.1. Механічні властивості і хімічний склад сірих чавунів, ГОСТ 14120-85
| Марка чавуну | σв, МПа не менше | Твердість НВ не більше | С, % | Sі, % | Мn,% | Р,% | S,% |
| не більше | |||||||
| СЧ10 | 3,5-3,7 | 2,2-2,6 | 0,5-0,8 | 0,3 | 0,15 | ||
| СЧ15 | 3,5-3,7 | 2,0-2,4 | 0,5-0,8 | 0,2 | 0,15 | ||
| СЧ20 | 3,3-3,5 | 1,4-2,4 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 | ||
| СЧ25 | 3,2-3,4 | 1,4-2,4 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,15 | ||
| СЧЗО | 3,0-3,2 | 1,3-1,9 | 0,7-1,0 | 0,2 | 0,12 | ||
| СЧ35 | 2,9-3,0 | 1,2-1,5 | 0,7-1,1 | 0,2 | 0,12 |
Таблиця 10.2 Марки, механічні та фізичні властивості чавунів з пластинчастим графітом
| Марка чавуну | Механічні властивості | Фізичні властивості | ||
| sВ , Мпа, не менше ніж | НВ | густина g, кг/м3 | лінійна усадка e, % | |
| СЧ 10 | 120...205 | 1,0 | ||
| СЧ 15 | 130...241 | 1,1 | ||
| СЧ 20 | 143...255 | 1,2 | ||
| СЧ 25 | 156...260 | 1,2 | ||
| СЧ 30 | 163...270 | 1,3 | ||
| СЧ 35 | 179...290 | 1,3 |
Чавуни з пластинчастим графітом мають добрі ливарні властивості, легко обробляються різанням, здатні гасити вібрації, що виникають в конструкціях, є найдешевшими і найпоширенішими серед ливарних сплавів. Водночас чавуни з пластинчастим графітом відзначаються невисокою міцністю (sВ= 100...350 Мпа, таблиця 10.2) і пластичністю через особливості форми графітових вкраплень з гострими краями. Такі вкраплення можна розглядати як сильні внутрішні концентратори напружень або навіть як мікро тріщини.
Умовне позначення марки має літери СЧ – сірий чавун та цифри – значення мінімальної границі міцності матеріалу на розрив , що відповідає 0,1sВ в МПа.
Міцність чавунів з пластинчастим графітом можна підвищити легуванням, поверхневим гартуванням, механоімпульсною обробкою та іншими методами.
Маркується високоміцний чавун буквами «ВЧ» і цифрою, що характеризує границю міцності при випробовуваннях на розтяг, наприклад, ВЧ45. Із високоміцних чавунів виготовляють відповідальні деталі: зубчасті колеса, колінчасті вали. Механічні властивості чавунів наведені в табл. 10.
Залежно від механічних властивостей ковкі чавуни відповідно маркують.Марки ковких чавунів (табл.10.3) позначають літерами КЧ й числами, перше з яких відповідає границі міцності на розрив sВ в 10-1 х Мпа, а друге – відносному видовженню – d у %. Феритні чавуни (КЧ30-6...КЧ37-2) характеризуються високою пластичністю d= 6...12%), а перлітні (КЧ45 – 7...КЧ 80 – 1,5) – підвищеною міцністю та твердістю.
Ковкий чавун маркують буквами КЧ і цифрами границі міцності і відносного видовження, наприклад КЧ35-10.
Таблиця 10.3. - Марки та механічні властивості ковких чавунів
| Марка чавуну | Не менше ніж | НВ | |
| sВ, Мпа | d, %. | ||
| КЧ 30 – 6 | 100...163 | ||
| КЧ 33 – 8 | 100...163 | ||
| КЧ 35 – 10 | 100...163 | ||
| КЧ 37 – 12 | 110...163 | ||
| КЧ 45 – 7 | 150...207 | ||
| КЧ 50 – 5 | 170...230 | ||
| КЧ 55 – 4 | 192...241 | ||
| КЧ 60 – 3 | 200...269 | ||
| КЧ 65 – 3 | 212...269 | ||
| КЧ 70 – 2 | 241...285 | ||
| КЧ 80 – 1,5 | 1,5 | 270...320 |
З ковких чавунів виготовляють виливки, що працюють під ударними або знакозмінними циклічними навантаженнями (корпуси редукторів, корпуси задніх мостів вантажних автомобілів, вилки карданних валів, муфти, арматуру).
Чавун з кулястим графітом має в металевій основі графіт кулястої форми. Структура металевої основи – ферит (рис. 2.7.5), ферито-перліт або перліт. Чавун з перлітною основою найменш міцний, але високо пластичний, а чавун з перлітною основою – міцний, але мало пластичний.
Щоб отримати високоміцний, перегрівають рідкий метал та додають до нього модифікатори (магній, цезій, кальцій), які сприяють сфероїдизації графіту під час кристалізації. Кулястий графіт порівняно з пластинчастим є слабшим концентратором напружень. Високоміцні чавуни (табл. 10.4) мають добрі ливарні показники, вони перевершують чавуни з пластинчастим графітом за механічними властивостями ( sВ = 350...1000 Мпа, d = 22...2%) й успішно конкурують з ковкими чавунами та сталями. У промислово розвинутих країнах частка чавунів з кулястим графітом серед ливарних сплавів становить 20...30%. завдяки високій міцності й пластичності високоміцних чавунів з них виготовляють відповідальні деталі: колінчасті вали, валки вальцювальних станів, шаботи ковальських молотів, корпуси парових турбін, супорти, різцетримачі й планшайби металорізальних верстатів.
Таблиця 10.4. - Марки та механічні властивості чавунів з кулястим графітом
| Марка чавуну | sВ, Мпа | s0,2 , Мпа | d , %. | НВ |
| Не менше ніж | ||||
| ВЧ 350 – 22 | 140...170 | |||
| ВЧ 400 – 15 | 140...202 | |||
| ВЧ 450 – 10 | 140...225 | |||
| ВЧ 500 – 7 | 153...245 | |||
| ВЧ 600 – 3 | 192...277 | |||
| ВЧ 700 – 2 | 228...302 | |||
| ВЧ 800 – 2 | 248...351 | |||
| ВЧ 900 – 2 | 280...360 | |||
| ВЧ 1000 – 2 | 270...360 |
Марки чавунів з кулястим графітом позначають літерами ВЧ – високоміцний чавун та двоцифровим числом, що означає мінімальну межу міцності чавуну на розрив sВ в Мпа та через дефіс – мінімальне значення відносного видовження у відсотках.
Жаростійкі чавуни легують хромом, кремнієм і алюмінієм, які утворюють оксидні плівки. Чавуни ЧХ32 використовують до температури 1150 °С при виготовленні пічної арматури.
Кремнистий чавун ЧС5Ш (силан) використовують до температури 800 °С, а чавун з високою кількістю алюмінію ЧЮ22Ш (чугаль) до температури 1100 °С при виготовленні топкової арматури, котлів. Причому чугаль стійкий у середовищах, які містять сірчаний газ та пари води.
Чавуни ЧХ22С, ЧС15 (феросилід) і ЧН15Д7 (нірезист) використовують для виготовлення деталей хімічної апаратури, що працюють у розчинах кислот, лугів і солей.
ЛІТЕРАТУРА
1. А. П. Гуляев «Металловедение», М., Металлургия, 1986 – 544с.
2. К.П. Бунин, А. А. Баранов «Металлография», М., Металлургия, 1970 – 256с.
3. К.П. Бунин, В. И. Мовчан, В.И. Шаповалов «Металлография железоуглеродистых сплавов», Днепропетровск, 1974 – 198с.
4. М. Л Бернштейн, В. А. Займовский «Механические свойства металлов», М., Металлургия, 1979 - 495с.
5. М.Л. Бернштейн, Б.С. Бокштейн, С.З. Бокштейн и др. «Металловедение и термическая обработка», справочник т.1, М., Металлургия, 1982 - 212с.
6. М.Л. Бернштейн, Б.С. Бокштейн, С.З. Бокштейн и др. «Металловедение и термическая обработка», справочник т.2, М.Металлургия, 1983 - 236с.
7. Г. И. Бельченко , С. И.Губенко “Основы металлографии и пластической деформации стали”, К.,”Вища школа”, 1986 - 309с.
8. Я.Б. Фридман «Механические свойства металлов», т.1, М., Машиностроение, 1974 -472с.
9. Б.Г. Лившиц « Металлография», М., Металлургия , 1990 - 236с.
10. О.М. Бялік, В.С. Черненко, В. М. Писаренко « Металознавство », К., Політехніка, 2002 – 384с.
11. В. С. Золотаревский «Механические свойства металлов», 3-е издание, М., Металлургия, 1998 -400с.
ЗМІСТ