Легированный чугун со специальными свойствами для отливок (alloy cast iron for castings of special properties) — чугун подвергнутый легированию. Низколегированные чугуны обладают повышенными механическими свойствами, высоколегированные — специальными свойствами: износостойкостью, жаропрочностью, жаростойкостью, немагнитными свойствами, обусловленными влиянием легирующих элементов на кристаллизацию. Варьируя легирующими элементами получают чугуны разнообразных структур и свойств, которые дополнительно улучшают модифицированием и термической обработкой. Форма включений графита в таких чугунах изменяется от пластинчатой до шаровидной. Структура металлической матрицы может состоять из аустенита, мартенсита, сорбита, троостита, перлита, феррита или их сочетания.
Стандарты
Технические характеристики легированного чугуна со специальными свойствами для производства отливок в регламентируется ГОСТ 7769-82 «Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки».
Маркировка
Маркировка легированных чугунов со специальными свойствами для отливок базируется на химическом составе чугуна: начинается буквой Ч (означает — чугун), дальнейшая маркировка осуществляется с помощью букв, обозначающих легирующие элементы и цифр, указывающих их примерное содержание в %. Принятые обозначения легирующих элементов: Х — хром, С — кремний, Г — марганец, Н — никель, Д — медь, М — молибден, Т — титан, П — фосфор, Ю — алюминий. Буква Ш в конце маркировки указывает, что графит в чугуне имеет шаровидную форму, если буква Ш отсутствует — графит в чугуне пластинчатый. К примеру, ЧН4Х2 означает — легированный чугун с пластинчатым графитом, содержащий 4% Ni и 2% Cr.
Классификация легированных чугунов
- В зависимости от основного легирующего элемента:
- Хромистые
- Кремнистые
- Алюминиевые
- Марганцевые
- Никелевые
- В зависимости от содержания легирующих элементов:
- Низколегированные чугуны (содержат до 5% легирующих элементов)
- Высоколегированные чугуны (содержат от 5 до 30% легирующих элементов)
- В зависимости от свойств материала отливки:
- Жаростойкие
- Жаропрочные
- Хладостойкие
- Износостойкие
- Коррозионно-стойкие
- Маломагнитные
- В зависимости от металлической матрицы:
- Ферритные
- Аустенитные
- Мартенситные
- Карбидные
- В зависимости от формы включений графита:
- Легированный чугун с пластинчатым графитом
- Легированный чугун с шаровидным графитом
Таблица 1: Классификация легированных чугунов по ГОСТ 7769-82
Примечание: В ГОСТ 7769-82 не вошли низкокремнистые алюминиевые чугуны и ванадиевые белые чугуны.
Химический состав
Химический состав легированного чугуна со специальными свойствами должен удовлетворять требованиям ГОСТ 7769-82, приведенным в табл. 2.
Таблица 2: Химический состав легированного чугуна по ГОСТ 7769-82
Таблица 2. Продолжение
ри массовой доле хрома 13-16% и 16-19% рекомендуемая массовая доля молибдена соответственно 2,0-1,5% и 1,5-0,5%.
Примечание:
- Низколегированные чугуны всех видов, а также высоколегированные марганцевые и никелевые за исключением марок ЧН2Х, ЧН3Т, ЧГ7Х4, ЧН4Х2 модифицируют 75%-ным ферросилицием или другими графитизирующими присадками.
- В хромистых чугунах и в чугунах с шаровидным графитом допускается массовая доля никеля до 1,0% или меди до 1,5%, вводимых природнолегированным чугуном, легированным стальным ломом или магнийсодержащей лигатурой.
ГОСТ 7769-82 предусматривает применение по требованию потребителя марок высоконикелевых чугунов, приведенных в табл. 3.
Таблица 3: Химический состав высоконикелевого чугуна с пластинчатым и шаровидным графитом
Примечание. В марках S-NiCr 30 3, S-NiSiCr 30 5 5, S-Ni 35 допускается 0,8-1,1% Мо для скорости ползучести менее 0,5·10-4 %/ч при 600°С и 40 МПа или 1,0·10-4 ГОСТ 7769-82 %/ч при 700°С и 30 МПа.
Термическая обработка
Виды термической обработки отливок из легированных чугунов, рекомендуемые ГОСТ 7769-82, приведены в табл. 4.
Таблица 4: Виды термической обработки отливок из легированных чугунов
Время нагрева выбирается в зависимости от размеров и массы деталей.
Свойства легированного чугуна
Марка легированного чугуна со специальными свойствами определяется его химическим составом. ГОСТ 7769-82 допускает контролировать специальные и механические свойства, твердость, форму графита. Необходимость и периодичность контроля устанавливается НТД на отливку.
Механические свойства
Механические свойства материала отливок из легированного чугуна со специальными свойствами, определяемые по требованию потребителя, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 7769-82, приведенным в табл. 5 или табл. 6.
Таблица 5: Механические свойства легированного чугуна по ГОСТ 7769-82
Примечание: Прочность и твердость высокохромистых, марганцевых и никелевых чугунов после нормализации и низкотемпературного отпуска.
Таблица 6: Механические свойства высоконикелевых чугунов с пластинчатым и шаровидным графитом по ГОСТ 7769-82
Рекомендуемые ГОСТ 7769-82 механические свойства легированного чугуна со специальными свойствами при повышенных температурах приведены в табл. 7, табл. 8 и табл. 9.
Таблица 7: Показатели прочности при растяжении жаростойких чугунов при повышенных температурах (кратковременные испытания)
Таблица 8: Механические свойства (кратковременные испытания) и модуль нормальной упругости чугунов с шаровидным графитом при 873 K
Таблица 9: Длительная прочность и скорость ползучести чугунов с шаровидным графитом при высокой температуре
Скорость ползучести при температуре 973 К и напряжении 30 МПа
Микроструктура материала отливок
ГОСТ 7769-82 предусматривает наличие не менее 80% включений графита шаровидной формы в легированном чугуне с шаровидным графитом.
Специальные требования к жаропрочным чугунам
Жаропрочные чугуны должны обладать сопротивлением окалонообразованию не более 0,5 г/м2·ч увеличения массы и росту не более 0,2% при температуре эксплуатации в течение 150 ч.
