Про матеріал - високоміцний чавун з кулястим графітом (куляста форма включень графіту),

Що Таке ВЧШГ

Високоміцний чавун відрізняється тим, що його високі механічні властивості обумовлені кулястим графітом, який в меншій мірі, ніж пластинчастий графіт в СЧ, послаблює робочий перетин матриці і, що ще важливіше, не робить на неї сильного надрезивающего дії, внаслідок чого навколо сфероидов графіту в меншій ступеня створюються концентрації напружень. Крім того, деякі марки цього чавуну мають також високу зносостійкість і хороші корозійну стійкість, теплостійкість, жаростійкість, холодостійкість, антифрикційні властивості і оброблюваність і можуть піддаватися зварюванні і автогенної різанні.

Вельми важливо також, що високоміцний чавун має добрі ливарні властивості: високу, малу величину, незначну схильність до утворення гарячих тріщин. Разом з тим його схильність до утворення усадочних раковин і ливарних напруг вище, ніж у сірого чавуну, і знаходиться на рівні стали або ковкого чавуну.

Вуглець в високоміцному чавуні, на противагу СЧ, не треба підтримувати; на низькому рівні для отримання високих механічних властивостей. Навпаки, він зазвичай витримується для високих марок в межах 3,2 -3,6%, що полегшує процес отримання металу в вагранках.

Мідь в кількості більше 2,0% перешкоджає утворенню ШГ, а при наявності Ti> 0,04% навіть при 1% Сі утворюється ПГ. Крім того, Сі вже в кількості 1,0% - 1,5% призводить до утворення перліту, підвищуючи міцність чавуну і знижуючи його пластичність. Алюміній, подібно міді, робить шкідливий вплив на ВЧШГ, сприяючи утворенню ПГ вже при вмісті 0,2% і особливо при 0,25 - 0,6% і повільному охолодженні виливків.

Магній і церій, що застосовуються як сфероідізатори, зазвичай залишаються в ВЧШГ в кількості не менше 0,03 і 0,02% відповідно, в іншому випадку графіт кристалізується в кулястої формі тільки частково, внаслідок чого механічні властивості високоміцного чавуну знижуються.

На малюнку нижче показана пластичність ВЧШГ.

Зносостійкість є позитивною особливістю ВЧШГ тому цей високоміцний чавун часто застосовується для виготовлення деталей, що працюють в умовах абразивного зносу і тертя при високих питомих тисках і утрудненою мастилі. Найбільш сприятливою в цьому випадку матрицею нелегованого ВЧШГ є перлитная, що характеризується меншим зносом і меншим коефіцієнтом тертя.

До числа важливих властивостей нелегованого або слаболегірованних ВЧШГ відносяться, крім високих механічних, антифрикційні властивості, які проявляються при роботі деталей в умовах тертя в підшипниках. Матеріал, який працює в таких умовах, крім високої зносостійкості, повинен володіти рядом інших властивостей, до числа яких відносяться: низький коефіцієнт тертя, висока теплопровідність, що перешкоджає підвищенню температури на поверхні тертя, добре обробляється, хороша прірабативаемость, здатність утримувати мастило в вигляді безперервної плівки, відсутність заїдання і т. п.

За герметичності ВЧШГ значно перевершує СЧ внаслідок відсутності графитной пористості і тому є сприятливим матеріалом для виливків, що працюють під великим тиском (400 кгс / см2 і більше). Це дозволяє використовувати його для виробництва деталей дизелів, насосів, гідравлічних і газових установок.

Корозійна стійкість високоміцного чавуну вельми висока: не нижче, ніж у СЧ, і значно вище, ніж у вуглецевої сталі. При корозії високоміцного чавуну дуже швидко утворюється поверхневий окислений шар, який міцно зчеплений з матрицею і перешкоджає подальшому розвитку корозії, на відміну від сталі, на поверхні якої утворюється легко відшаровуються шар, що не перешкоджає подальшому поширенню корозії. Особливо велика корозійна стійкість ВЧШГ в атмосферних умовах, що найбільш помітно при впливі морської атмосфери, коли високоміцний чавун перевершує навіть МЕДІСТІМ сталь. Кавітаційна стійкість ВЧШГ значно вище, ніж у СЧ, причому при перлитной структурі вона більше, ніж при ферритной.

Жаростійкість високоміцного чавуну вище, ніж у СЧ, внаслідок меншого окислення металу по межах роз'єднаних включень графіту і зменшення росту, що особливо помітно при високих температурах. При температурах до 400 - 500 ° С явище зростання в високоміцному чавуні практично не спостерігається, а механічні властивості чавуну при цих температурах знижуються незначно.

Ливарні властивості ВЧШГ значно відрізняються від відповідних властивостей інших чавунів.

Високоміцний чавун по усадки значно відрізняється від усадки СЧ, що є основною причиною великої схильності його до утворення усадочних дефектів, хоча по усадки в рідкому стані ВЧШГ не відрізняється від СЧ. Загальна усадка ВЧШГ практично менше, ніж у СЧ, але різниця ця порівняно невелика і виготовлення моделей і стрижневих ящиків часто проводиться із застосуванням тих же усадочних масштабів, що і для СЧ.

Завдяки високим показникам і хорошому поєднанню міцності, експлуатаційних, фізичних і технологічних властивостей ВЧШГ знаходить дуже широке застосування у всіх галузях промисловості. Як показує зарубіжний і вітчизняний досвід, їм у багатьох випадках замінюють сталеве лиття, сталеві поковки, ковкий і сірий чавуни.

Перевагою ВЧШГ перед сталлю є менша щільність, а значить, і менша маса, яка ще більше знижується в зв'язку з тим, що з цього чавуну можна відливати більш тонкостінні деталі завдяки його більш високій жидкотекучести.

Важливою перевагою в цьому відношенні є також більш низька температура плавлення (приблизно на 300 ° С), що полегшує і здешевлює процес плавки. Крім того, значно спрощується і здешевлюється виготовлення ливарних форм, так як не потрібні дорогі формувальні матеріали, спеціальна кераміка для літників і т. П.

Великою перевагою ВЧШГ є також його більш сприятливі ливарні властивості, в тому числі менша ливарна усадка і відповідно менша схильність до утворення гарячих тріщин, а також бблипая циклічна в'язкість і більш високі значення службових властивостей (зносостійкість і антифрикційні властивості, жаростійкість, оброблюваність і ін.) , як це було зазначено вище.

Високі значення механічних властивостей ВЧШГ дають також можливість замінювати їм сірий чавун, причому можливі зменшення товщини стінок і зниження маси виливків.

По всіх вказаних причин ВЧШГ застосовується в даний час для великої номенклатури деталей відповідального призначення масою від кількох кілограмів до кількох тонн для роботи при високих статичних, ударних і циклічних навантаженнях в умовах зносу, а також і при впливі агресивних середовищ і високих температур.