Стали специальных способов выплавки

Для получения высококачественного металла применяют различные способы обработки жидкого металла или переплава с целью удаления вредных примесей, газов, неметаллических включений, повышение однородности структуры. Эти дополнительные способы переработки находят дополнительное отражение в написании марки стали:

1. 15ХА-СШ, 12Х2Н4МА-СШ, 35ХМФА-СШ, 35ХН3МА-СШ – стали, прошедшие дополнительную обработку синтетическими шлаками в ковше.

2. ШХ15-Ш, ШХ15СГ-Ш, 95Х18-Ш, 18Х2Н4МА-Ш – стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву.

3. 12Х18Н10Т-ВИ, 03Х18Х12Б-ВИ – стали, выплавленные в вакуумно-индукционных печах.

Нестандартные легированные стали

Нестандартные стали выпускаются заводом «Элетросталь» и обозначаются сочетанием букв «ЭИ» (электросталь исследовательская) или «ЭП» (электросталь пробная). Легированную сталь, выпускаемую Златоустовским металлургическим заводом, маркируют буквами «ЗИ». Во всех случаях после буквенного индекса стоит порядковый номер стали, например, ЭИ417, ЭП767, ЗИ8 и т.д. Состав таких сталей можно найти только в специальных марочниках на электросталь. После освоения марки металлургическими и машиностроительными заводами условные обозначения заменяют общепринятой маркировкой, отражающей химический состав стали.

Чугуны

Сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2%, называются чугунами. Углерод в чугуне может находиться в двух состояниях: связанном в виде соединения Fe₃C и свободном в виде графита. Чугуны, в которых углерод полностью связан, называются белыми. Соединение Fe₃C называется цементитом. Цементит очень твёрдый, но хрупкий. Поэтому белые чугуны не нашли промышленного применения.

Чугуны, содержащие основную массу углерода в виде графита, называются графитными или графитосодержащими. В зависимости от технологии получения графитных чугунов форма графитных включений различна. В свою очередь, от формы графитных включений зависит уровень механических свойств чугунов. По форме графита чугуны делятся на три группы: серые, высокопрочные и ковкие.

Серые чугуны имеют пластинчатую форму графита. Графит такой формы, являясь по существу трещиной или надрезом внутри металла, особенно сильно ослабляет чугун при приложении растягивающей нагрузки, поэтому прочностные характеристики его не высоки. Серый чугун маркируется буквами СЧ и двузначной цифрой, показывающей минимальное значение предела прочности на растяжение.

Серый чугун обладает рядом положительный качеств, благодаря чему он нашел широкое применение: обладает высокими литейными свойствами, хорошо обрабатывается на станках, ему присущи хорошие антифрикционные свойства, он дешев.

Высокопрочный чугун имеет шаровидную форму графита. Округлые включения не создают резкой концентрации напряжений, поэтому такой чугун лучше сопротивляется растягивающей нагрузке. Получают шаровидную форму графита путем введения в чугун перед разливкой магния. Условное обозначение марки включает буквы ВЧ и цифры, показывающие минимальное значение предела прочности при растяжении.

Таблица 8.1. Механические свойства серого чугуна (гост 1412-85)

Марка чугуна	Предел прочности при растяжении sв, МПа (кгс/мм2)	Твердость НВ, кгс/мм2, не более	Примечание
СЧ10	³ 100 (10)
СЧ15	³ 150 (15)
СЧ20	³ 200 (20)
СЧ25	³ 250 (25)
СЧ30	³ 300 (30)
СЧ35	³350 (35)
СЧ18	³ 180 (18)	Не оговорено ГОСТ1412-85	Допускается по требованию потребителя
СЧ21	³ 210 (21)	То же	То же
СЧ24	³ 240 (24)	То же	То же

Таблица 8.2. Механические свойства высокопрочного чугуна (ГОСТ 7293-85)

Марка чугуна	Предел прочности при растяжении sв, МПа (кгс/мм2)	Предел текучести sт, МПа (кгс/мм2)	Относительное удлинение d, %	Твердость по Бринеллю НВ
не менее
ВЧ35	350 (35)	220 (22)		140-170
ВЧ40	400 (40)	250 (25)		140-202
ВЧ45	450 (45)	310 (31)		140-225
ВЧ50	500 (50)	320 (32)		153-225
ВЧ60	600 (60)	370 (37)		192-277
ВЧ70	700 (70)	420 (42)		228-302
ВЧ80	800 (80)	480 (48)		248-351
ВЧ100	1000 (100)	700 (70)		270-360

Благодаря высоким прочностным характеристикам высокопрочный чугун применяют вместо стали для изготовления особо нагруженных деталей: коленчатых валов, распредвалов, различных кулачковых валиков и т.д.

Ковкий чугун имеет хлопьевидную форму графита и по прочности занимает промежуточное положение между серыми и высокопрочными чугунами. Получают такой чугун отжигом (томлением) белого чугуна.

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ, означающими ковкий чугун, затем идут два числа: первое число показывает предел прочности при растяжении, второе – относительное удлинение. Например, марка КЧ60-3 означает, что чугун имеет s_в=60 кгс/мм² и d=3%.

Ковкий чугун применяют для изготовления деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Ковкий чугун применяют главным образом для тонкостенных деталей в отличие от высокопрочного чугуна, который используется для деталей большого сечения.

Таблица 8.3. Механические свойства ковкого чугуна (ГОСТ 1215-79)

Марка чугуна	Предел прочности при растяжении sв, МПа (кгс/мм2)	Относительное удлинение d, %	Твердость по Бринеллю НВ
не менее
КЧ30-6	294 (30)		100-163
КЧ33-8	323 (33)		100-163
КЧ36-10	333 (35)		100-163
КЧ37-12	362 (37)		110-163
КЧ45-7	441 (45)	7*	150-207
КЧ50-5	490 (50)	5*	170-230
КЧ55-4	539 (55)	4*	192-241
КЧ60-3	588 (60)		200-260
КЧ65-3	637 (65)		212-269
КЧ70-2	686 (70)		241-285
КЧ80-1,5	784 (80)	1,5	270-320
* – по согласованию изготовителя с потребителем допускается понижение на 1%.