2. Серые чугуны с пластинчатым графитом (сч)

Основной особенностью микроструктуры серого чугуна, определяющей его физико-механические и эксплуатационные свойства, является наличие пластинчатого графита. Пластинчатый графит нарушает сплошность металлической основы и поэтому серый чугун имеет сравнительно невысокие прочностные свойства и очень низкую пластичность. Однако благодаря пластинчатому графиту в сером чугуне обеспечивается уникальное сочетание высоких антифрикционных свойств, износостойкости, малой чувствительности к концентраторам напряжений и высокой демпфирующей способности.

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

В основу стандартизации серого чугуна заложен принцип регламентирования минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву (предела прочности при растяжении) _B, определяемого в образцах, вырезанных из стандартной пробной литой заготовки диаметром 30 мм. Марки и механические свойства серого чугуна в соответствии с ГОСТ 1412-85 приведены в табл. 1.

Таблица 1

Механические свойства серых чугунов по гост 1412-85

Марка чугуна	B, не менее		HВ	Марка чугуна	B, не менее		НВ
	кгс/мм2	МПа			кгс/мм2	МПа
СЧ 00	не регламентируется			СЧ 25	25	30	183-248
СЧ 10	10	98	143-192	СЧ 30	30	294	187-255
СЧ 15	15	147	163-212	СЧ 35	35	343	197-269
СЧ 20	20	196	170-229	СЧ 40	40	392	207-285

Связь между химическим составом, структурой свойствами серых чугунов оценивают по структурным и структурно-прочностным диаграммам. Химический состав чугуна часто выражают при этом приведенным параметром – углеродным эквивалентом С_Э чугуна, который рассчитывается по действительному химическому составу чугуна [1, 3]:

С_Э= %С+0,33 (%Si + %Al + %P) + 0,08 %Cu + 0,1 %Ni - 0,14 %Mn - 0,24 %Cr -0,33 %V - 0,20 %Mo, %.

Соотношение между содержаниями основных элементов (углерода и кремния) в чугуне можно выбирать, используя упрощенную диаграмму Маурера [1] для стандартных литых проб диа­метром 30 мм (рис.1). На этой диаграмме приведены 5 зон с разной структурой чугунов: I – белые чугуны (структура перлит П и ледебурит Л), II – половинчатые чугуны (структура П, цементит Ц и графит Г), Ш – серые перлитные чугуны (структура П + Г), IV – серые перлитно-ферритные чугуны (структура П, феррит Ф и Г), V – серые ферритные чугуны (структура Ф + Г).

Наиболее качественными являются серые перлитные чугуны с измельченной структурой перлита и графита. Область этих чугунов показана на рис.1 заштрихованным участком.

Д ля перехода к отливкам с разной толщиной стенки часто используют структурно-прочностные диаграммы, построенные в координатах “толщина стенки отливки а – углеродный эквивалент чу­гуна С_Э”. Примером может служить построенная по типу диаграмм Зиппа и Чикеля [1] и уточненная составителем диаграмма, приведенная на рис.2.

Рис. 2. Структурно-прочностная номограмма для отливок из серого чугуна с пластинчатым графитом:

I – белый чугун, II – половинчатый чугун, III – серый перлитный чугун, IV – серый перлитно-ферритный чугун, V – серый ферритный чугун

На этой диаграмме уточнено положение области перлитных чугунов, откорректировано положение линий чугунов различной прочности, нанесена шкала предела прочности _B, приведены две шкалы толщины стенок отливок (соответственно для сырых и сухих земляных форм).

Для выбора рационального химического состава чугуна с использованием параметра С_Э, в табл. 2 приведены рекомендуемые хи­мические составы чугунов различных марок [1, 3-5], рассчитанные по ним значения параметра С_Э, а также наименьшая допускаемая толщина стенки отливки a_min. Эти данные были ранее использованы при построении уточненной структурно-прочностной диаграммы, приведенной на рис.2. На основе структурно-прочностной диаграммы можно оценить значение параметра С_Э, а затем по таблице 2 определить необходимый химический состав чугуна.

Таблица 2