Чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ) обладает высокими физико-механическими свойствами, которые обусловлены трехмерной вермикулярной формой графитовых включений, имеющих кораллоподобный вид.
Рис. 1: Формирование ответвлений графита в ЧВГ
На первой стадии кристаллизации чугуна с вермикулярным графитом формируется графит шаровидной формы, который в начале эвтектической кристаллизации трансформируется в вермикулярный графит. Вырождение шаровидного графита происходит в результате формирования на его поверхности графитовых ответвлений, растущих в результате контакта с жидким металлом. Лепестки вермикулярного графита состоят из мелких кристаллитов разнообразной пространственной ориентации и формы, часто с округленными формами (рис. 1), что обеспечивает хорошие адгезионные свойства между графитом и чугунной матрицей. Такая форма графита препятствует возникновению и распространению трещин и, как следствие, является причиной высоких механических свойств и теплопроводности.
Чугун с вермикулярным графитом, (в Европе данный чугун называют «Чугун с компактным графитом», сокращенно CGI) обладает редким сочетанием высоких показателей специфических свойств (прочность, пластичность и теплопроводность), необходимых для производства деталей в автомобилестроении, работающих в условиях теплосмен и значительного перепада температур, таких как: блоки цилиндров, головки блоков цилиндров дизельных и крупных бензиновых двигателей, к которым дополнительно предъявляются высокие требования по низкой металлоемкости деталей, что вызывает заметный интерес к данному виду чугуна и стимулирует его широкое применение в автомобилестроени, тракторостроении, тепловозостроении, судостроении в первую очередь для производства тяжелонагруженных дизельных двигателей.
Стандарты
Технические характеристики чугуна с вермикулярным графитом для изготовления отливок регламентируется ГОСТ 28394-89 «Чугун с вермикулярным графитом для отливок. Марки».
Маркировка
Условное обозначение марки включает: букву Ч — чугун; буквы ВГ — вермикулярный графит (форма графита) и цифровое отображение минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении в σB (в кгс/мм2). К примеру, ЧВГ 30 означает — чугун с вермикулярным графитом с пределом прочности на растяжение не ниже — 30 кг/мм2.
Механические свойства
Механические свойства материала отливок из чугуна с вермикулярным графитом в литом состоянии или после термической обработки должны удовлетворять требованиям ГОСТ 28394-89, приведенным в табл. 1.
Таблица 1: Механические свойства чугуна с вермикулярным графитом по ГОСТ 28394-89
Примечание. Относительное удлинение и твердость по Бринеллю определяют при наличии специальных требований в нормативно-технической документации. По требованию потребителя допускается устанавливать другие значения твердости.
Для определения механических свойств чугуна применяют отдельно отлитые заготовки, такие же как и для ВЧШГ. Определение механических свойств проводят по ГОСТ 1497 на одном образце диаметром 14 мм с расчетной длиной 70 мм. Определение твердости проводят по ГОСТ 27208.
Справочные данные по ГОСТ 28394-89 о влиянии приведенной толщины стенки на механические свойства материала отливки приведены в табл. 2.
Таблица 2: Влияние приведенной толщины стенки отливки на механические свойства ЧВГ
Химический состав
Рекомендуемый химический состав чугуна с вермикулярным графитом согласно ГОСТ 28394-89, приведен в табл. 3.
Таблица 3: Химический состав ЧВГ по ГОСТ 28394-89
* — Цифры в числителе соответствуют содержанию остаточного магния в чугуне, в знаменателе — остаточному содержанию суммы редкоземельных элементов (РЗМ).
** — Для получения износостойкого и теплостойкого перлитного ЧВГ допускается легирование чугуна марки ЧВГ 45 0,8 — 1,2% никеля и 0,2 — 0,4% молибдена.
Микроструктура ЧВГ
Специфическое сочетание высоких технологических и эксплуатационных свойств достижимо только при содержании в структуре чугуна не менее 80-90% вермикулярного графита, при этом остальное — чугун с шаровидным графитом, чугун с пластинчатым графитом — не допускается. Форма графита в структуре чугуна определяется по ГОСТ 3443.
Физико-механические свойства
Уникальное сочетание физико-механических свойств ЧВГ согласно ГОСТ 28394-89 представлено в табл. 4.
Таблица 4: Физико-механические свойства чугуна с вермикулярным графитом
Область применения
Рекомендации ГОСТ 28394-89 по применению отливок из ЧВГ приведены в табл. 5.
Таблица 5: Области применения чугуна с вермикулярным графитом
