3.2.1 Чугуны

СЕРЫЕ ЧУГУНЫ представляют собой многокомпанентные сплавы железа с углеродом и другими элементами. Содержание компонентов в обычных серых чугунах примерно следующее: углерод - 2,8 - 3%, кремния - 1.6 - 2.4%, марганца – 0.5 - 1%, фосфора до 0.8%, серы до 0.13% остальное железо.

Детали изготовливаются из чугуна отливкой в земляные или металлические формы, что дает возможность в случае необходимости придавать изделиию сложные формы, гораздо бодее сложные, чем до­пускают другие технологические приемы (ковка , штамповка и др.).

Не менее крупным достоинством cepых чугунов является их низкая стоимость, что совместно с их неплохими механическими свойствами и обеспечило их повсеместное применение в технике, как одного из важнейших конструкционных материалов.

Чугуны пластичностью не обладают. Штамповка или ковка чу­гуна даже в нагретом состоянии совершенно невозможна. Обрабатывае­мость чугуна резанием хорошая.

Название марок серых чугунов по ГОСТ 1412-70 состоит из букв СЧ, что означает серый чугун, и двух двузначных чисел: первое характеризует предел прочиости чугуна на растяжение, второе – предел прочности на изгиб, в МПа.

Лучше всего чугун сопративляется сжатию, хуже изгибу. На растяжение чугун работает примерно в 4 раза хуже, чем на сжатие. Также плохо выдерживает серый чугун скалывающие нагрузки. Эти особенности чугунов обязательно должны учитываться не только при конструировании, но и при монтаже чугунной аппаратуры.

Наиболее часто для изготовления деталей и машин и аппаратов применяются чугуны марок СЧ 15 - 32, СЧ 13 - 36. При проектировании чугунных аппаратов и сосудов необходимо считаться с ограничениями инспекции ГОСГОРТЕХНАДЗОРА, которые допускают приминение серого чугуна для аппаратов, температура стенок которых не выше 250˚С при соблюдении следущих условий:

1) из чугуна СЧ 15-32 допускается изготовление сосудов диаметром до 1 метра при внутреннем давлении не выше 0,6 МПа и диаметром до 2 метров при давлении не выше 0,3 МПа.

2) из чугуна СЧ 18 - 36 и выше диаметром до 3 метров и внутреннем давлением до 0,3 МПа.

При наружном давлении до 0,8 МПа допускаемый максимальный диаметр сосуда 2 м.

Из чугунов марок СЧ 21 - 40 и выше изготавливают более ответственные детали, такие как цилиндры насосов и компрессоров, зубчатые и червячные насосы, звездочки для цепей, маховики и т.д.

Серые чугуны обладают весьма умеренной химической стойкостью, поэтому на заводах химического машиностроения выпускаются специальные щелочестойкие низколегирующие чугуны, марок СЧЩ-1,СЧЩ-2. Эти чугуны обладают хорошей стойкостью против растворов и сплавов едких щелочей.

Улучшение качества серого чугуна достигается модифинцированием, заключающимся в ведении небольших количеств графитизирующих добавок (силикокальция, силикоалюминия, ферросилида). Модифици­рованными выпускаются чугуны марок СМЧ 32-52, СМЧ 35-56, СМЧ 38-60.

Разновидност модифицированного чугуна является высокопрочный чугун, в который введена специальная добавка магния.

Механические характеристики высоопрочного чугуна, его прочность, вязкость и усталостная прочность оказалось настолько хо­роши, что из него начали изготавливать такие ответственные детали как коленчатые валы малых компрессоров; которые ранее отковывались из стали. Марки выоокопрочного чугуна ВЧ 45 - О, ВЧ 50 - 1.5, ВЧ 60 - 2, где двухзначная первая цифра указывает предел прочности чугунa при растяжении, а вторая – относительное удленение в %.

Высокопрочный чугун вытесняет так называемый ковкий чугун. Конечно, «коваться» никакой «ковкий» чугун не может. В химическом и пищевом аппаратостроении ковкий чугун приминяется главным образом для изготовления небольших и тонких деталей, арматуры и фитингов. Ковкие чугуны с пониженным содержанием углерода по ГОСТ 1215-70 имеют марки КЧ 30-6, КЧ 35-4, КЧ 35-10 и др.

Для изготовления аппаратов и труб, подверженных воздействию азотной и соляной кислотой, приминяют высококремнистые чугуны, содержащие 15 - 17% кремния - это ферросилициды марок С - 15, С - 17 и «антихлор». Антихлор марки МФ-15 содержит 15% Si и 4% Mo. Он устойчив к действию горячей концентрированной соляной кислоты.