Легированный чугун со специальными свойствами

По химическому составу различают несколько групп легированных чугунов:


  • хромистые,
  • кремнистые,
  • алюминиевые,
  • марганцевые,
  • никелевые (ГОСТ 7769—82)

По условиям эксплуатации:


  • жаростойкие,
  • жаропрочные,
  • износостойкие,
  • коррозионно-стойкие,
  • немагнитные.

При этом часто один и тот же легирующий элемент придает чугуну одновременно несколько специальных свойств. Жаростойкость, коррозионная стойкость и магнитные свойства легированных чугунов приведены в статьях физические и химические свойства чугуна.

Механические свойства легированного чугуна приведены в табл. 1—4.

Хромистые чугуны применяются главным образом как жаростойкие, коррозионно-стойкие и износостойкие материалы. Износостойкость чугуна определяется структурой и твердостью. Большая часть высокохромистых чугунов успешно работают в условиях ударного абразивного изнашивания и истирания. Износостойкие чугуны при НВ 4000 МПа и более могут обрабатываться резцами с пластинами ВК.4, ВК6М.

С увеличением содержания Сr увеличивается склонность чугуна к образованию усадочных раковин и холодных трещин. Вследствие этого при высоком содержании Сr необходимо предусматривать установку прибылей для питания отливок и обеспечивать равномерное охлаждение отливок в форме и при термической обработке.

Кремнистые чугуны

Кремнистые чугуны применяют главным образом как окалино-, росто- и коррозионно-стойкие материалы. Механические свойства кремнистых чугунов относительно низкие как при нормальной, так и повышенных температурах (см. табл. 1, 2) и понижаются с увеличением содержания Si. Ударная вязкость не превышает 50 кДж⁄м2 (для образцов без надреза). С целью повышения механических свойств кремнистые чугуны иногда легируют Сu. Добавка 8—10% Сu в чугун ЧС15 повышает его σв до 200 МПа и αн до 100 кДж⁄м2, однако коррозионная стойкость при этом понижается.

Таблица 1. Механические свойства легированного чугуна по ГОСТ 7769—88
Чугун Механические свойства
σв, МПа ƒ300*2, мм HB, МПа
Хромистые чугуны
ЧХ1 170 2,5 2030-2080
ЧХ2 150 2,5 2030-2080
ЧХ3 150 3,0 2230-3560
ЧХ3Т*1 200 4400-5860
ЧХ9Н5*1 350 4900-6070
ЧХ16 350 3,0 3900-4400
ЧХ16М2*1 170 4900-6070
ЧХ22 290 3,0 3330-6070
ЧХ22С 290 2150-3330
ЧХ28 370 6,0 2150-2640
ЧХ28П 200 1,5 2450-3900
ЧХ22Д2*1 390 3900-6350
ЧХ32 390 2450-3330
Кремнистые чугуны
ЧС5 150 1400-2940
ЧС5Ш 290 2230-2940
ЧС13 100 2940-3900
ЧС15 60 2940-3940
ЧС17 40 3900-4500
ЧС15М4 60 3900-4500
ЧС15М3 60 3900-4500
Алюминиевые чугуны
ЧЮХШ*1 390 1830-3560
ЧЮ6С5*1 120 2360-2940
ЧЮ7Х2*1 120 2540-2940
ЧЮ22Ш 290 2350-3560
ЧЮ30 200 3560-5360
Марганцевые чугуны
ЧГ6С3Ш*1 490 2150-2540
ЧГ7Х4*1 150 4900-5860
ЧГ8Д3 150 1760-2850
Никелевые чугуны
ЧНХТ 280 1960-2800
ЧНХМД 290 1960-2800
ЧНМШ 490 2 1830-2800
ЧН2Х 290 2150-2800
ЧН4Х2*1 200 1,5*2 4600-6450
ЧН11Г7Ш 390 4 1200-2500
ЧН15Д3Ш 340 4 1200-2500
ЧН15Д7 150 1200-2500
ЧН19Х3Ш 340 4 1200-2500
ЧН20Д2Ш 500 25 1200-2200
*1 Износостойкий чугун
*2 Стрела прогиба на базе 300 мм.

Таблица 2. Прочность легированных чугунов при различных температурах
Чугун σв, МПа, при температуре, °C
500 600 700 800 900
ЧХ1 196 147 68 29
ЧХ3 167 147 78 29
ЧС5 118 98 49 19
ЧЮХШ 343 235 130 78
ЧЮ6С5 118 98 49 19
ЧЮ22Ш 245 275 168 137 78
ЧН19Х3Ш 250 221
ЧН11Г7Ш 300 227

Литейные свойства низкокремнистых чугунов мало отличаются от свойств СЧ или соответственно ВЧШГ.

Высококремнистые чугуны (≥12,0% Si) имеют повышенную усадку и склонны к образованию усадочных раковин. Для предупреждения образования горячих и холодных трещин в отливках из этих чугунов их удаляют из формы сразу после затвердевания и охлаждают в печи, нагретой до 760—800 °С, или обеспечивают медленное охлаждение в форме. Отливки хрупки и требуют осторожного обращения при механической обработке, транспортировке и монтаже.

Алюминиевые чугуны.

Алюминиевые чугуны применяют главным образом как жаростойкие и износостойкие материалы. Увеличение содержания Аl до 12% приводит к непрерывному снижению прочности, которая в дальнейшем стабилизируется. Максимальную твердость имеют чугуны, содержащие 10—17% Аl и св. 26% Аl,

Из всех известных составов алюминиевого чугуна наиболее технологичным является чугун, содержащий 19—25% Аl (ЧЮ22), причем чугун с шаровидным графитом обладает повышенной прочностью и жаропрочностью (см. табл. 2, 3). Чугун с высоким содержанием Аl обладает повышенной склонностью к образованию усадочных раковин.

Таблица 3. Механические свойства легированного чугуна с шаровидным графитом при 600 °С
Чугун Кратковременные испытания Длительная прочность Скорость ползучести, %⁄ч, при σ=40 МПа
σ0,2, МПа δ, % αи, кДж⁄м2 σ, МПа Время до разрушения, ч
не менее
ЧН193Ш 180 2,0 200 120 1000 1,0∗10-4
ЧН11Г7Ш 180 10,0 200 120 1000 1,8∗10-4
ЧЮ22Ш 0,5 50 100 100 4,0∗10-5
(700 °C)

Марганцевые чугуны.

Марганцевые чугуны применяют главным образом как немагнитные и износостойкие материалы. В марганцевых антифрикционных чугунах, как и в высоконикелевых, медленное охлаждение и отпуск способствует выпаданию большего количества карбидов и снижению степени легированности аустенита. В структуре антифрикционных марганцевых чугунов содержится 45—55% аустенита и 10—30% карбидов в литом состоянии и 80—90% аустенита и 5—8% карбидов после закалки. Именно поэтому твердость чугуна в незакаленном состоянии бывает выше, чем в закаленном (1800—2900 и 1400—1800 МПа соответственно).

Обрабатываемость марганцевых чугунов затруднена из-за наличия в структуре карбидов. Эти чугуны имеют повышенную склонность к образованию усадочных дефектов (раковины, трещины и т. п.).

Таблица 4. Изменение модуля упругости с повышением температуры некоторых легированных чугунов
Чугун E∗10-3, МПа, при температуре, °C
20 250 450 550 600 700 800
ЧЮ22(П) 97 93 79 73 69
ЧЮ22Ш 178 169 140 128 124 88
ЧН19Х3Ш 163,5 140 127 124
ЧН11Г7Ш 162,9 134,6 123,6 120

(П) - чугун с пластинчатым графитом

Никелевые чугуны

Никелевые чугуны применяют как немагнитные, коррозионно-стойкие, жаропрочные и хладостойкие материалы. Прочность и твердость никелевых чугунов возрастает с увеличением содержания Ni, Cr. При получении ШГ механические свойства, особенно пластичность чугуна, заметно возрастают (см. табл. 1). Аустенитный чугун с ШГ обладает высокой жаропрочностью (см. табл. 2, 3). Дополнительное легирование Mo повышает жаропрочность. С целью повышения сопротивления ползучести аустенитные чугуны обычно подвергают гомогенизирующему отжигу при 1020-1050 °C в течении 4ч с последующим охлаждением на воздухе, а затем низкотемпературному отпуску. Двойная ТО необходима только для высоконикелевого ЧШГ, применяемого в качестве жаропрочного материала. Для других целей используют только низкотемпературный отжиг.

Чугун ЧН20Д2Г является жаропрочным и жаростойким материалом.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.