3. Высокопрочные чугуны

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаро­видную форму. Их получают модифицированием магнием, который вво­дят в жидкий чугун в количестве 0,02 - 0,08 %. Ввиду того, что модифи­цирование чугунов чистым магнием сопровождается сильным пироэффек­том, чистый магний заменяют лигатурами (например, сплавом магния и никеля).

Чугун после модифицирования имеет следующий химический со­став, %: 3,0 - 3,6 С; 1,1 - 2,9 81; 0,3 - 0,7 Мп; до 0,02 8 и до 0,1 Р. По структуре металлической основы высокопрочный чугун может быть фер­ритным или перлитным. Ферритный чугун в основном состоит из феррита и шаровидного графита; допускается до 20 % перлита. Структура перлит­ного чугуна - сорбитообразный или пластинчатый перлит и шаровидный графит; допускается до 20 % феррита (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Микроструктура высо­копрочного чугуна. хЗОО

Шаровидный графит - менее сильный концентратор напряжений, чем пластинчатый, поэтому он меньше снижает механические свойства ме­таллической основы. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью. Марка высокопрочного чугуна состоит из букв ВЧ и числа, обозначающего уменьшение в 10 раз значения временного сопротивления (см. табл. 10.2).

^Высокопрочные чугуны применяют в различных отраслях техники, эффективно заменяя сталь во многих изделиях и конструкциях. Из них изготовляют оборудование прокатных станов (прокатные валки массой до 12 т), кузнечно-прессовое оборудование (траверса пресса, шабот ковочного молота); в турбостроении — корпус паровой турбины, лопатки направля­ющего аппарата; в дизеле-, тракторо- и автомобилестроении — коленча­тые валы, поршни и многие другие ответственные детали, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания.

В некоторых случаях для улучшения механических свойств применя­ют термическую обработку отливок: закалку и отпуск при 500—600 °С для повышения прочности; отжиг, способствующий сфероидизации перлита, для увеличения пластичности.

4. Чугуны с вермикулярным графитом

В чугунах с вермикулярным графитом структура формируется под действием комплексного модификатора, содержащего магний и редкозе­мельные металлы. Графит приобретает шаровидную (до 40 %) и верми- кулярную — в виде мелких тонких прожилок — форму.

После модифицирования эти чугуны содержат, %: 3,1-3,8 С; 2,0- 3,0 81; 0,2 - 1,0 Мп; до 0,025 8; 0,08 Р.

Чугуны с вермикулярным графитом производят четырех марок: ЧВГ 30; ЧВГ 35; ЧВГ 40; ЧВГ 45 (табл. 10.2). Число в марке обозна­чает уменьшенное в 10 раз значение временного сопротивления.

По механическим свойствам чугуны с вермикулярным графитом за­нимают промежуточное положение между серыми и высокопрочными чу- гунами. Они прочнее серых чугунов, особенно при циклических нагруз­ках; предел выносливости с_\ составляет 140 МПа у ЧВГ 30 и 190 МПа у ЧВГ 45. Механические свойства этих чугунов в меньшей степени зависят от массы отливок. Они отличаются хорошей теплопроводностью (40 - 50 Вт/(м-К)), что обеспечивает их стойкость к теплосменам.

Чугуны с вермикулярным графитом заменяют серые чугуны в от­ливках, подвергаемых циклическим нагрузкам и частым теплосменам. Из них отливают блоки цилиндров, поршни, гильзы, крышки цилиндров дви­гателей внутреннего сгорания, а также изложницы и кокили. При введе­нии в состав чугунов до 1,2% № и 0,4% Мо они хорошо противостоят изнашиванию и кавитации.