3.3.1 Класифікація, асоримент і маркування чавунів

В ироблюванні чавуни класифікують за певними ознаками (мал. 3.15)

Рисунок 3.15. Класифікація чавунів.

Вуглець у чавунах знаходиться як у зв’язаному стані (у вигляді цементіта Fe₃С) так і у вільному (у вигляді графітових вкраплень). Кількість, форма та розмір графітових вкраплень визначають основні механічні властивості чавунів. Чим вони дрібніші, тим більше ізольовані одна від одної, тим вище механічні властивості чавунів. При зменшені кількості вуглецю погіршуються ливарні властивості та підвищуються механічні властивості. Кремній – головний елемент який підвищує ливарні властивості. Марганець нейтралізує шкідливий вплив сірки, підвищує механічні властивості та погіршує ливарні властивості. Фосфор сильно підвищує ливарні властивості, твердість і крихкість. Сірка погіршує ливарні властивості та оброблюваність різанням. Хром звичайно вводять разом з нікелем для підвищення зносостійкості та жаростійкості. Молібден вводять для відливок, що працюють при підвищених температурах. Алюміній вводять для жаростійких відливок, що працюють при температурах до + 900С. Титан сприяє підвищенню міцності відливок.

Властивості чавунів визначаються будовою їх металічної основи і вкрапленнями графіта.

За формою графітових вкраплень чавуни бувають:

Сірі. Графітові вкраплення мають форму пластин різного розміру. Він добре працює на стискування, глушить вібрації, має антифрикційні властивості, добре обробляється різанням, але через низьку пластичність не використовується для деталей, які сприймають ударне навантаження. Він найбільш поширений серед ливарних чавунів. Маркується літерами СЧ і двома цифрами межі міцності при розтягуванні (МПа). Випускають такі марки: СЧ12, СЧ15, СЧ18, СЧ21, СЧ24.

Високоміцні. (ДСТУ 3925-98) Графітові вкраплення мають кулеподібну (глобулярну) форму. Його виготовляють обробкою сірого чавуну магнієм, церієм або іншими лужними чи лужно-земельними металами. За своїми властивостями не поступається литій вуглецевій сталі та відзначається високою пластичністю, міцністю, теплостійкістю та зносостійкістю. З нього виготовляють різноманітні деталі, що працюють в умовах високих навантажень. Маркується літерами ВЧ та двома групами цифр:

перша – межа міцності при розтягуванні (МПа);

друга – відносне видовження, %.

Випускають такі марки: ВЧ42-12, ВЧ38-17, ВЧ45-5, ВЧ50-2, ВЧ60-2, ВЧ70-3, ВЧ80-3, ВЧ100-4, ВЧ120-4.

Ковкі. Графітові вкраплення мають кляксоподібну форму. Його виготовляють відпалюванням (тривалим нагрівом при високих температурах) відливок з білого чавуну (у якого весь вуглець знаходиться у вигляді цементиту Fe₃С). За своїми властивостями знаходиться між сірими чавунами і сталями. Відзначаються досить високою міцністю та пластичністю і витримує ударні навантаження. Має хороші ливарні властивості. З нього виготовляють різноманітні деталі (гальмівні барабани, картери, елементи карданних валів тощо) що експлуатуються при великих статичних і динамічних навантаженнях. Маркуються літерами КЧ і двома групами цифр:

• перша – межа міцності при розтягуванні, МПа;

• друга – відносне видовження, %.

Випускають такі марки: КЧ35-10, КЧ37-12, КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ45-6, КЧ50-4, КЧ56-4, КЧ63-2, КЧ60-3.

Вермикулярні. Кожна частка кулястого графіту виростає з окремого центру кристалізації. Вони оточені аустенітом (м’яка структура-твердий розчин вуглецю в γ-Fe) так, що кінчики залишаються у контакті з металевою основою у вигляді червоподібних відростків. Завдяки особливій структурі він відзначається високими ливарними, механічними та теплофізичними властивостями і придатний для виготовлення виробів складної форми, що витримують значні силові та теплові навантаження. Маркуються літерами ЦВГ і двома групами цифр:

-перша-границя міцності при розтягуванні, МПа;

-друга-відносне подвження,%.

За вмістом зв’язаного вуглецю чавуни бувають:

Білі. Весь вуглець знаходиться у зв’язаному стані. У зламі має світлий металічний блиск і тому називається білим. На нього припадає більше 80% виплавляємих у домнах чавунів. Переважно його переробляють у сталь.

Половинчасті. Більше 0,8% вуглецю знаходиться у зв’язаному стані.

Сірі. В залежності від структури металічної основи, може знаходитись у зв’язаному стані:

• сірий перлітний чавун – 0,7…0,8%С

• сірий феріто-перлітний чавун – 0,1…0,7%С

• сірий ферітний чавун – менше 0,1%С

За складом чавуни бувають:

Звичайні. До них відносять сірі чавуни, які виготовляють без застосування добавок, що впливають на структуру і властивості.

Модифіковані. Їх отримують введенням в рідкий чавун перед розливом добавок-модифікаторів (феросіліція, сілікокальція, графіта і.т.п.) які створюють у відливках перлітну основу з вкрапленням невеликої кількості ізольованих пластинок графіта середньої величини. Це підвищує механічні властивості чавунів. Випускають такі марки: СЧ30, СЧ35, СЧ40.

Леговані. До них відносять чавуни до складу яких входять спеціальні добавки (хром, нікель, титан, мідь, молібден та інші) які помітно поліпшують фізико-механічні та технологічні властивості. За сумарним вмістом легуючих елементів вони бувають низьколегованими (до 3%), середньолегованими (3…10%) та високолегованими (більше 10%). Якщо ці елементи перейшли в чавун з руди то їх називають природньолегованими.

Леговані чавуни мають різне призначення і їх випускають таких основних марок (табл. 3.1).

Таблиця 3.1

Призначення і маркування легованих чавунів

Призначення	Основні марки
Зносостійкі Антифрикційні Корозіонностійкі Жароміцні Жаростійкі	ИЧХ15М3, ИЧХ28НГ, ИЧХ17НГ3 АСЧ-1, АСЧ-2, АСЧ-3, АЧВ-1, АЧВ-2, АЧК-1, АЧК-2, АСЧ-4, АСЧ-5, АСЧ-6 ЧС15, ЧС17, ЧС15М4 ЧН15Д7Х2, ЧН19С4ХШ, ЧН1ХМД, ЧН11Г7Х2Ш ЖЧШ, ЖЧХ3, ЖЧЮХ22, ЖЧЮ7Х2, ЖЧХ30, ЖЧЮ30

У маркуванні таких чавунів літери на початку відбивають їх властивості: ИЧ – зносостійкий чавун, АСЧ – антифрикційний сірий чавун, АЧВ – антифрикційний високоміцний чавун, ЖЧ – жаростійкий чавун. Легуючі елементи маркують літерами: Х – хром, Н – нікель, Г – марганець, С – кремній, М – молібден, Д – мідь, Ю – алюміній. Цифра після літери позначає вміст легуючого елемента, %. Якщо після літери цифра відсутня – вміст легуючого менше 1%.

За призначенням чавуни бувають:

Ливарні. (ДСТУ 3132-95) Вони призначенні для виготовлення деталей методом лиття на машинобудівних підприємствах і поставляються у вигляді чушок (бруски клиновидної форми) масою 18…50кг таких марок:

• ливарний Л1, Л2…Л6

• ливарний рафінований ЛР1, ЛР2… ЛР7

• спеціальні:

-для відливок з ковкого чавуну коксовий – КК

-для відливок з ковкого чавуну деревовугільний – КД

-для відливок валків прокатних станів – ВД

-ливарний коксовий для авіапромисловості – ЛКА

• природньолегований – ЛХЧ1, ЛХЧ2…ЛХЧ6, ХНК2…ХНК5, ХНД2…ХНД5

Цифри у маркуванні – порядковий номер марки. Чим вищий порядковий номер, тим менший вміст кремнія.

Переробні. (ДСТУ 3133-95) Призначені для переробки у сталь. Випускають таких типів:

• для сталеплавильного виробництва П1, П2

• переробний коксовий високоякісний ПВК1, ПВК2, ПВК3

• для ливарного виробництва ПЛ1, ПЛ2

Цифри у маркувані – порядковий номер марки. Чим більша цифра тим менший вміст кремнія.

Феросплави. Являє собою сплав заліза з одним або декількома легуючими елементами (більше 10%) який використовують при виробництві сталі. В доменних печах виробляють феросіліцій (9…15% Si), дзеркальний чавун (15…25% Mn) та феромарганець (70…80% Mn). Для виготовлення інших видів феросплавів використовують методи:

-електротермічний – шляхом відновлення кисневих сполук металів вуглецем;

-металотермічний – шляхом відновлення металів з руд алюмінієм, кремнієм або їх сплавами.

Маркування феросплавів складається з найменування та марки. Найменування відбуває основні компоненти феросплавів: феросіліцій, феромарганець, силікокальцій тощо. Марка складається з найменування компонентів (літери) та цифрової частини, яка визначає вміст основного елемента (табл. 3.2). Наприклад:

Таблиця 3.2

Маркування феросплавів

Найменування феросплава	Марка	Вміст основного елемента
Силікомарганець Феросиліцій Силікокальцій Феровольфрам Феромолібден	СМц26 ФС92 СК10 ФВ70 ФМо60	Марганця не менше 26% Кремнія не менше 92% Кальція не менше 10% Вольфрама не менше 70% Молібдена не менше 60%

Феросплави поставляють в кусках 5…25кг і перевозять навалом у попередньо очищених закритих вагонах або у тарі (бочках, сталевих барабанах, дерев’яних ящиках) масою 80…250кг або 250…500кг при умові механізації навантажувально-розвантажувальних робіт.

Феросплави зберігають в закритих складських приміщеннях в штабелях висотою 1,5м і шириною 8м по видам матеріалів і маркам.

Барабани і бочки масою до 250кг з дорогими феросплавами встановлюють на торець у 3…8 рядів на підкладках маркуванням в одному напрямку. Феровольфрам, феромолібден, ферованадій та феротитан поставляють у металевих барабанах. Феросиліцій при зберіганні може втрачати механічну міцність і перетворюватись у порошок який виділяє фосфористий і миш’яковий водень. Тому склади де їх зберігають повинні провітрюватись.

При великих партіях феромарганець складають у дерев’яних засіках.

При транспортування та зберіганні феросплавів треба виключати можливість їх змішування.