3.3.1. Серые чугуны

Графит в серых чугунах присутствует в форме пластинчатых включений.

Свойства.Особенность серых чугунов как машиностроительного материала состоит в том, что их целесообразно применять при работе деталей в условиях преимущественносжимающих напряжений. Причина в том, что пластины графита располагаются в полостях металлической части, которые имеют остроугольную форму. Острые надрезы этих полостей являются своеобразными концентраторами напряжений, в которых при растягивающей нагрузке легко формируются очаги разрушения. В связи с этим временное сопротивление разрыву при растяжении серых чугунов в 2 – 4 раза ниже, чем предел прочности при сжатии: σ_Вне превышает 350 МПа. Влияние остроугольной формы полостей, в которых расположены пластины графита, на прочность чугунов значительно меньше проявляется при более «мягких» способах нагружения (изгиб, кручение).

Серые чугуны из-за пластинчатой формы включений имеют такой технологический недостаток, как зависимость фазового состава от скорости охлаждения, что проявляется в чувствительности уровня механических свойств к толщине стенки отливки.Чем тоньше стенка, тем быстрее происходит в ней процесс кристаллизации, тем меньше размеры графитовых включений, больше количество перлита, что приводит к повышению временного сопротивления разрыву. В толстостенных отливках образуются более крупные включения графита, что снижает прочность.

При диаметре отливки, например, 20 и 60 мм различие в значениях σ_Вможет составить до 100 МПа. В связи с этим серые чугуны ограничено применяют для изготовления разностенных отливок.

Термообработка отливок из серых чугунов состоит в длительном отжиге при температурах 520 – 600 ^оС для снятия напряжений, возникших при кристаллизации. Применяют также отжиг для улучшения обрабатываемости резанием при 680 – 750°С.

Марки. Чугун маркируют буквами СЧ и числом, равным минимальному временному сопротивлению при разрыве , уменьшенному в 10 раз (ГОСТ 1412-85):так, чугун марки СЧ20 имеет σ_В= 200 МПа. Применение серых чугунов определяется уровнем прочности. Прочность, а также предел выносливости возрастают с увеличением перлитной составляющей, что позволяет применять серые чугуны для особо ответственных деталей (табл. 3.15).

Таблица 3.14

Условия работы литых деталей	Примеры деталей	Марка	Метал-лическая часть
Небольшие нагрузки	Крышки, фланцы, маховики,тормозные барабаны	СЧ10, СЧ15	Ф
Повышенные статические и динамические нагрузки	Головки и блоки цилиндров карбюраторных двигателей, картеры, маховики	СЧ20, СЧ25	Ф+П
Высокие нагрузки, износ	Поршни, блоки и гильзы цилиндров, корпуса компрессоров	СЧ30,СЧ 35	П

Применение серых чугунов

Чугун марки СЧ35 обладает наибольшей из всех серых чугунов герметичностью, он предназначен для корпусов компрессоров, насосов, арматуры, тормозной пневматики. Из менее прочных сплавов изготовляют головки и блоки цилиндров, а также различные литые детали в авто- и тракторостроении, а также в сельскохозяйственном машиностроении.