Серые чугуны с пластинчатым графитом

В основу стандартизации серого чугуна заложен принцип регламентирования минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву (предела прочности при растяжении ст_в), определяемого в образцах, вырезанных из стандартной литой заготовки диаметром 30 мм. Серые чугуны по ГОСТ 1412–85 маркируют буквами СЧ (серый чугун) и числом, указывающим минимальное значение временного сопротивления в килограмм-силы на квадратный миллиметр (1 кгс/мм² = 10 ¹ МПа). Марки и механические свойства серого чугуна приведены в табл. 9.9.

Ферритные и ферритно-перлитные чугуны СЧ10 и СЧ15 применяют для изготовления малоответственных.

Таблица 9.9

Механические свойства серых чугунов по ГОСТ 1412–85.

деталей, испытывающих в работе небольшие нагрузки (при толщине стенки отливки 10—30 мм). Так, чугун СЧ10 используют для изготовления строительных колонн, фундаментных плит, а чугун СЧ15 — литых малонагруженных деталей сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей и тракторов, арматуры и т. д.

Перлитные чугуны СЧ20, СЧ25, СЧЗО, СЧ35 применяют для изготовления ответственных отливок (станин мощных станков и механизмов, поршней, цилиндров, деталей, работающих в условиях изнашивания при больших давлениях, компрессоров, арматуры, дизельных цилиндров, блоков двигателей, деталей металлургического оборудования и т. д.) с толщиной стенки до 100 мм. Структура этих чугунов — мелкопластинчатый перлит (сорбит) с мелкими завихренными графитными включениями.

Основной особенностью микроструктуры серого чугуна, определяющей его физико-механические и эксплуатационные свойства, является наличие пластинчатого графита. Пластинки графита уменьшают сопротивление отрыву, временное сопротивление и особенно сильно пластичность чугуна. Относительное удлинение при растяжении серого чугуна независимо от свойств металлической основы практически равно нулю (примерно 0,5%). Твердость чугуна находится в пределах 143—255 НВ. Чем больше толщина стенок отливки, тем ниже механические свойства чугуна.

Графитные включения мало влияют на снижение предела прочности при сжатии и твердость, значения которых определяются главным образом структурой металлической основы чугуна. При сжатии чугун претерпевает значительные деформации, и разрушение имеет характер среза под углом 45°. Разрушающая нагрузка при сжатии в зависимости от качества чугуна и его структуры в 3—5 раз больше, чем при растяжении. Поэтому чугун рекомендуют использовать преимущественно для изделий, работающих на сжатие.

Вместе с тем благодаря пластинчатому графиту в сером чугуне обеспечивается уникальное сочетание высоких антифрикционных свойств, износостойкости, малой чувствительности к концентраторам напряжений и высокой демпфирующей способности. Очень важно, что графит улучшает обрабатываемость резанием, делая стружку ломкой.

Серый чугун — высокотехнологичный материал. Его расплав обладает хорошей жидкотекучестыо, малой склонностью к образованию усадочных дефектов. Из него можно изготавливать отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок 2—500 мм.

Для снятия литейных напряжений и стабилизации размеров чугунные отливки отжигают при температуре 500— 600 °C. В зависимости от формы и размеров отливки выдержка при температуре отжига составляет 2—10 ч. После такой обработки механические свойства изменяются мало, а внутренние напряжения снижаются на 80—90%. Иногда для снятия напряжений в чугунных отливках применяют естественное старение чугуна — выдержку их на складе в течение 6—10 месяцев; такая выдержка снижает напряжения на 40−50%.