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 (s_В= 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 0,1s_В 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 s_В 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 (s_В = 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 s_В 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

№ теми	Найменування теми	Стор.
	Вступ
	Будова та властивості металів.
	Формування структури металів і сплавів при кристалізації.
	Зміна структури й властивостей металів і сплавів при деформації й рекристалізації. Механічні властивості матеріалів.
	Зміна структури металів і сплавів у твердому стані
	Діаграми стану системи сплавів. Побудова діаграм стану сплавів.
	Діаграми стану залізовуглецевих сплавів
	Структура сталі,що формується під час охолодження та її вплив на властивості
	Чавуни. Види та класифікація по структурі
	Формування структури білих і сірих чавунів під час охолодження
	Формування структури ковкого чавуну під час графітизуючого відпалу. Класифікація та маркування чавуну
	Література