Перспективным видом чугуна является чугун с вермикулярной (червеобразной) формой графита. Вермикулярный графит представляет собой округлые утолщённые короткие включения, определяющие высокие механические свойства чугуна, более высокие электро- и теплопроводность по сравнению с чугуном с шаровидным графитом.
По типу структуры металлической основы различают:
– ферритные (наиболее пластичные, но наименее прочные);
– ферритно-перлитные;
–перлитные (наиболее прочные) чугуны.
Червеобразная утолщённая форма графита образуется чаще всего в низколегированном чугуне с перлитной металлической основой. Для получения в структуре вермикулярного графита чугун подвергается модифицированию сфероидизирующими присадками, как и высокопрочный чугун с шаровидным графитом, но в меньшем количестве.
Оптимальная форма включений графита получается при остаточном содержании Mg в чугуне 0,015-0,028%. Для исключения пироэффекта и дымовыделения используют различные лигатуры с редкоземельными металлами. Остаточное содержание суммы РЗМ в чугуне должно составлять 0,10-0,20%. Для получения ЧВГ применяют также лигатуры, содержащие одновременно сфероидизирующие (Mg, Се и др.) и десфероидизирующие (Ti, Аl) присадки, а также кальций.
ГОСТ 28394-89 устанавливает четыре марки ЧВГ для изготовления отливок и регламентирует их механические свойства. Эти марки чугуна могут иметь в структуре кроме графита вермикулярной формы не более 40% шаровидного графита.
ЧВГ сочетает в себе положительные свойства чугуна с пластинчатым графитом (высокие литейные свойства и теплопроводность) и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (достаточно высокие прочность и пластичность).
Для ЧВГ характерны также высокие модуль упругости и предел выносливости. Механические свойства ЧВГ определяются в основном формой графита и количественным соотношением включений вермикулярного и шаровидного графита.
Существенным резервом улучшения свойств ЧВГ является термообработка и дополнительное легирование. Применяя ферритизирующий отжиг, можно получить чугун с высокими пластическими свойствами. Нормализация, наоборот, повышает прочностные характеристики ЧВГ. Дело в том, что нормализация существенно повышает количество перлита в структуре металлической основы, однако полностью не устраняет феррит. Для увеличения количества перлита в металлической основе чугуна с целью повышения его прочности чугун легируют медью (0,8-1,0%). Легирование перлитного чугуна марки ЧВГ45 никелем (0,8-1,2%) и молибденом (0,2-0,4%) повышает его теплостойкость и износостойкость.
ЧВГ имеет хорошие технологические свойства. Он лучше обрабатывается резанием, чем чугун с шаровидной формой графита. ЧВГ имеет хорошую жидкотекучесть, равную жидкотекучести серого чугуна с пластинчатым графитом.
Для изготовления отливок применяются чугуны следующих марок: ЧВГ 30, ЧВГ 35, ЧВГ 40, ЧВГ 45.
Условное обозначение марки включает: букву Ч - чугун; буквы ВГ - форма графита (вермикулярный графит) и цифровое обозначение минимального значения временного сопротивления разрыву при растяжении в кгс/мм2.
Механические свойства чугуна в литом состоянии или после термической обработки должны соответствовать нормам, указанным в табл. 1.
| Марка чугуна | Временное сопротивление разрыву при растяжении σв, МПа кгс/мм2) | Условный предел текучести σ0,2, МПа (кгс/мм2) | Относительное удлинение δ,% | Твердость по Бринеллю, НВ |
| ЧВГ 30 | 300 (30) | 240 (24) | 3,0 | 130 - 180 |
| ЧВГ 35 | 350 (35) | 260 (26) | 2,0 | 140 - 190 |
| ЧВГ 40 | 400 (40) | 320 (32) | 1,5 | 170 - 220 |
| ЧВГ 45 | 450 (45) | 380 (38) | 0,8 | 190 - 250 |
Антифрикционный чугун.
В некоторых узлах трения, испытывающих динамические нагрузки, нашел применение антифрикционный чугун (табл.1.6).
Таблица 1.6
Марки, химический состав и назначение антифрикционных чугунов
(ГОСТ 1585-85)
| Марка | Химический состав и назначение антифрикционных чугунов |
| АЧС-1 Перлитный чугун, легированный хромом (0,2-0,5 %) и медью (0,8-1,6 %); предназначен для изготовления деталей, работающих в паре с закаленным или нормализованным валом АЧС-2 Перлитный чугун, легированный хромом (0,2-0,5 %), никелем (0,2-0,5%), титаном (0,03-0,1%) и медью (0,2-0,5%); назначение - такое же, как и чугуна марки АСЧ-1 АЧС-3 Перлитно-ферритный чугун, легированный титаном (0,03-0,1 %) и медью (0,2-0,5 %); детали из такого чугуна могут работать в паре, как с "сырым", так и с термически обработанным валом АЧС-4 Перлитный чугун, легированный сурьмой (0,04-0,4 %); используется для изготовления деталей, работающих в паре с закаленным или нормализованным валом АЧС-5 Аустенитный чугун, легированный марганцем (7,5-12,5 %) и алюминием (0,4-0,8 %); из этого чугуна изготавливают детали, работающие в особо нагруженных узлах трения в паре с закаленным или нормализованным валом | |
| АЧС-6 Перлитный пористый чугун, легированный свинцом (0,5-1,0 %) и фосфором (0,5-1,0 %); рекомендуется для производства деталей, работающих в узлах трения с температурой до 300 "С в паре с "сырым" валом АЧВ-1 Перлитный чугун с шаровидным графитом; детали из такого чугуна могут работать в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или нормализованным валом АЧВ-2 Перлитно-ферритный чугун с шаровидным графитом; изготовленные из этого чугуна детали хорошо работают в условиях трения с повышенными окружными скоростями в паре с "сырым" валом АЧК-1 Перлитный чугун с хлопьевидным графитом, легированный медью (1,0-1,5 %); предназначен для изготовления деталей, работающих в паре с термически обработанным валом АЧК-2 Ферритно-перлитный чугун с хлопьевидным графитом; детали из этого чугуна работают в паре с "сырым" валом |
Лекция 6.