Легированные чугуны

В зависимости от назначения различают износостойкие, антифрикционные, жаростойкие и коррозионностойкие легированные чугуны.

Износостойкие чугуны, легированные никелем (до 5 %) и хромом (0,8 %), применяют для изготовления деталей, работающих в абразивных средах. Чугуны (до 0,6 % Сг и 2,5 % Ni) с добавлением титана, меди, ванадня, молибдена обладают повышенной износостойкостью в условиях трения без смазочного материала. Их используют для изготовления тормозных барабанов автомобилей, дисков сцепления, гильз цилиндров и др.

К износостойким чугунам относятся половинчатые и отбеленные чугуны. К износостойким половинчатым чугунам относится, например, серый чугун марки И4НХ2, легированный никелем и хромом, а также чугуны И4ХНТ, И4Н1МШ (с шаровидным графитом). Из этих чугунов отливают детали двигателей внутреннего сгорания (крышки и днища цилиндров, головки поршней и др.).

Жаростойкими являются серые и высокопрочные чугуны, легированные кремнием (ЧС5) и хромом (4Х28, 4Х32). Эти чугуны обладают жаростойкостью до 700...800°С на воздухе, в топочных и генераторных газах. Высокой термо- и жаростойкостью обладают аустенитные чугуны: высоколегированный никелевый серый ЧН15Д7 и с шаровидным графитом ЧН15ДЗШ.

Жаростойкие легированные чугуны ЧХ 2, ЧХ 3 применяют для изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования, турбокомпрессоров, эксплуатируемых при температуре 600°С (ЧХ 2) и 700°С (ЧХ 3).

К жаропрочным чугунам относятся аустенитные чугуны с шаровидным графитом ЧН19ХЗШ и ЧН11Г7Ш. Для повышения жаропрочности чугуны подвергают отжигу с последующим отпуском. После отжига легированные карбиды приобретают форму мелких округлых включений.

Жаропрочные легированные чугуны ЧНМШ, ЧНПГ7Х2Ш с шаровидным графитом работоспособны при температурах 500—6ОО°С и применяются для изготовления деталей дизелей, компрессоров и др.

Антифрикционными чугунами являются серые и высокопрочные чугуны специальных марок. Некоторое применение нашли также ковкие антифрикционные ферритно-перлитные чугуны -А4К-1 и А4К-2.

Антифрикционные серые чугуны — перлитные чугуны АЧС-1 и АЧС-2 и перлитно-ферритный чугун АЧС-3. Эти чугуны обладают низким коэффициентом трения, зависящим от соотношения феррита и перлита в основе, а также от количества и формы графита. В перлитных чугунах высокая износостойкость обеспечивается металлической основой, состоящей из тонкого перлита и равномерно распределенной фосфорной эвтектики при наличии изолированных выделений пластинчатого графита.

Антифрикционные серые чугуны применяют для изготовления подшипников скольжения, втулок и других деталей, работающих при трении о металл, чаще в присутствии смазочного материала. Детали, работающие в паре с закаленными или нормализованными стальными валами, изготавливают из чугунов АЧС-1 и АЧС-2, а для работы в паре с термически необработанными валами применяют чугун АЧС-3.

Антифрикционные высокопрочные (с шаровидным графитом) чугуны (ГОСТ 1585—85) изготовляют с перлитной структурой - АЧВ-1 и ферритно-перлитной (« 50 % перлита) — АЧВ-2. АЧВ-1 используется для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или нормализованным валом. АЧВ-2 применяют для пары с валом в состоянии поставки («сырым»).

Коррозионно-стойкие легированные чугуны

Легированные коррозионностойкие чугуны имеют повышен­ную коррозионную стойкость либо за счет предотвращения обра­зования графита и легирования матрицы (высокохромистые чугуны), либо за счет легирования, обеспечивающего создание на поверхности металла пассивирующих пленок (высококрем­нистые чугуны), либо за счет создания стабильной аустенитной матрицы (высоконикелевые чугуны).

Коррозионно-стойкие чугуны согласно ГОСТ 7769 можно разделить на три основные группы: высокохромистые (ЧХ22С, ЧХ28 и ЧХ28П), высококремнистые (ЧС13, ЧС15, ЧС15М4, ЧС17 и ЧС17М3) и высоконикелевые (ЧН15Д3Ш, ЧН15Д7).

высокохромистые

ГОСТ 7769—82 предусматривает три марки высокохромистых чугунов, отличающихся прежде всего содержанием хрома, а также содержанием углерода и кремния.(табл.9.2.)

АБЛИЦА 9.2

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ ЧУГУНОВ (ПО ГОСТ 7769 — 82)

Содержание элементов, %

Марка чугуна	С	Si	Mn	Cr	p	5
					(не более)
ЧХ22С	0,6—1,0	3,0—4,0	1,0	19,0—25,0	0,10	0,08
ЧХ28	0,5—1,6	0,5—1,5	1,0	25,0—30,0	0,10	0,08
ЧХ32	1,6—3,2	1,5—2,5	1.0	30,0—34,0	0,10	0,08

Высокохромистые чугуны марок ЧХ22С, ЧХ28, ЧХ32 имеют содержание хрома в пределах 20—34 %. При таком содержа­нии хрома в чугуне наряду с карбидами хрома образуется хро­мистый феррит, в котором содержится не менее 13 % Сг. Элект­рохимический потенциал такого феррита близок к электрохи­мическому потенциалу карбидов хрома и является причиной высокой коррозионной стойкости чугунов.

Дополнительное легирование кремнием (чугун марки ЧХ22С), хотя и охрупчивает чугун, но повышает коррозионную стойкость в концентрированных азотной и фосфорной кислотах.

Высокохромистые чугуны обладают повышенной коррозион­ной стойкостью в кислородоокисляющих средах: в азотной, фосфорной, крепкой серной кислотах, во многих органических кислотах, растворах щелочей, солей, в морской и рудниковой воде. При взаимодействии с водородовыделяющими кислыми средами(разбавленной серной кислотой) стойкость значительно ниже.

Основные эксплуатационные свойства и области применения коррозионностойких высокохромистых чугунов в соответствии с ГОСТ 7769-82 приведены в табл. 9.6.

ТАБЛИЦА 9.6 ОСНОВНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ ЧУГУНОВ
Марка	Эксплуатационные свойства	Применение
ЧХ22С ЧХ28; ЧХ32	Повышенная коррозионная стойкость в запыленных газо­вых средах при температуре до 1273 К, высокая кислото- стойкость и сопротивление межкристаллитной коррозии Высокая коррозионная стой­кость в растворах кислот (азот­ной, серной, фосфорной, со­ляной, уксусной, молочной и т. д.), щелочей, солей (азотно­кислого алюминия, сульфата алюминия, хлорной извести, хлорного железа, селитры), в газах, содержащих серу или S02; жаростойкость до 1373— 1423 К; высокое сопротивле­ние абразивному износу	Детали, не подвергающиеся дей­ствию постоянных нагрузок; детали аппаратуры для концентрирован­ной азотной и фосфорной кислот, печная арматура и т. д. Детали, работающие при неболь­ших механических нагрузках в сре­де S02 и S03, в щелочах высокой концентрации, азотной кислоте, рас­творах и расплавах солей до 1273 К; детали центробежных насосов, печ­ная арматура, реторты для цемен­тации, сопла горелок, цилиндры, корпуса золотников, гребки печей обжига колчедана и т. д.; детали, подверженные абразивному истира­нию; детали пищевой аппаратуры, проводковая арматура мелкосорт­ных станов