Марки чугуна

Чугунные отливки изготавливаются различными способами литья и имеют широкий спектр свойств. Чугун — это общий термин, объединяющий целое семейство сплавов. Чтобы добиться наилучшего результата для конкретного применения при наименьших затратах, необходимо иметь представление о марках чугуна:

• литейный (Л, ЛР);
• передельный (П, ПВК, ПЛ, ПФ);
• серый (СЧ);
• ковкий (КЧ);
• низколегированный;
• высоколегированный;
• антифрикционный (АЧВ, АЧК, АЧС);
• высоконикелевый;
• с шаровидным графитом (ВЧ);
• с вермикулярным графитом (ЧВГ).

Где используется серый чугун?

Серый чугун на сегодняшний день является самым распространенным. Ключевыми компонентами серого чугуна являются углерод и кремний. Наряду со сталью это наиболее широко используемый инженерный сплав.

На заре становления автомобильной промышленности это был предпочтительный материал для блоков цилиндров, головок и многих других компонентов силовых агрегатов. На данный момент серый чугун благодаря своим свойствам и низкой стоимости широко применяется для производства люков, дождеприемников и других элементов дорожных и инженерных сетей.

Название сплава происходит от внешнего вида поверхности разлома, которая имеет серый цвет.

В сером чугуне графит затвердевает в виде взаимосвязанных чешуек. Каждое скопление чешуек образует эвтектическую ячейку в сером чугуне. Эвтектические ячейки во многом соответствуют зернам в других металлах. Прочность повышается за счет уменьшения размеров ячеек. Как правило, серый чугун обладает низкой прочностью и пластичностью. Хлопья графита действуют как крошечные внутренние трещины, которые создают усиление напряжений. Серый чугун обозначается номером класса, который соответствует номинальной прочности сплава на разрыв.

Поскольку серый чугун обладает очень низкой пластичностью, пределом текучести и относительным удлинением, эти свойства редко измеряются или уточняются. Серый чугун классифицируется как «хрупкий материал».

Ковкий чугун в автомобилестроении

Ковкий чугун прочнее и жестче, чем серый. Он образуется путем обработки относительно высокоуглеродистого эквивалентного железа с помощью магния или церия для образования графитовых сфер, которые растут во время затвердевания.

Наиболее распространенные области применения — это детали автомобильной промышленности, требующие высокой прочности и ударной вязкости при воздействии нагрузок, связанных с термическим воздействием. Из ковкого чугуна отливают коленчатые и распределительные валы, выпускные коллекторы, поворотные кулаки, рычаги подвески, держатели дифференциала и пружинные пряжки.

Грамотная обработка ковкого чугуна играет большую роль для определения его свойств. Начальным этапом в производстве ковкого чугуна является удаление избытка серы из расплавленного чугуна. Серу иногда добавляют в серый чугун, поскольку она способствует образованию графитовых хлопьев. По этой причине она должна быть практически исключена из расплавов ковкого чугуна. Удаление серы производится через добавление оксида кальция или какого-либо другого компонента.

Цементит в структуре белого чугуна

При правильном содержании углерода и высокой скорости охлаждения атомы углерода соединяются с железом, образуя карбид железа. Это означает, что в затвердевшем материале практически отсутствуют свободные молекулы графита. Так получают белый чугун. Когда делают срез такого сплава, изломанная поверхность кажется белой из-за отсутствия графита.

Микрокристаллическая структура цементита является твердой и хрупкой, обладает высокой прочностью на сжатие и хорошей износостойкостью. Одним из самых популярных сортов белого чугуна является чугун с твердым никелем. Добавление хромовых и никелевых сплавов придает этому продукту превосходные свойства для применения при незначительных воздействиях при трении или скольжении.

Обыкновенный белый чугун используют весьма ограниченно, поскольку он плохо применим к механической и термической обработке. Для производства изделий он часто применяется в виде необработанных или частично обработанных отливок.

Высокопрочный чугун в производстве люков и дождеприемников

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом имеет структуру и свойства, которые представляют собой нечто среднее между серым и белым чугуном. Микрокристаллическая структура образуется вокруг тупых чешуек графита, которые соединены между собой.

Высокопрочный чугун обладает более высокой прочностью на растяжение и улучшенной пластичностью по сравнению с серым чугуном. Микрокристаллическую структуру и свойства можно регулировать с помощью термической обработки или добавления различных компонентов.

Последние несколько лет чугун марки ВЧ50 стал широко применяться в производстве канализационных люков тяжелого и магистрального типов, а также дождеприемников ДБ и ДМ. Материал отличается повышенной прочностью при меньшем весе, что является значительным преимуществом при транспортировке и монтаже изделий.

Как маркируют чугун?

Для маркировки чугуна используют сокращения. Например, серые чугуны обозначают СЧ, ковкие — КЧ, а высокопрочные с шаровидным графитом — ВЧ. Также в наименовании фигурирует число, которое обозначает предел прочности при растяжении. К примеру, ВЧ45 имеет предел прочности 450 МПа. Иногда есть и второе двузначное число (например, СЧ12-28), первое число в таком случае — это предел прочности при временном сопротивлении, второе — при изгибе.