Замена чугуна на сталь

Применение чугуна

На машиностроительных заводах производят в основном ферритный ковкий чугун, и в крайне незначительном количестве перлитный, хотя последний и обладает высокрй прочностью, износостойкостью, хорошо работает в условиях повышенных температур, обладает высокой усталостной прочностью, хорошо гасит вибрации и т. %

Из перлитного ковкого чугуна можно изготовлять такие детали, как коленчатые и распределительные валы, поршни дизельных двигателей, коромысла клапанов, детали сцепления и т. д..

Чугун с шаровидным графитом находит применение в промышленности как новый конструкционный материал, а также как заменитель углеродистой стали, ковкого чугуна и серого чугуна с пластинчатым графитом.

Области применения чугуна с шаровидным графитом определяются его высокими конструкционными, эксплуатационными (служебными) и технологическими свой ствами и во многих случаях хорошим сочетанием этих свойств.

Важной особенностью чугуна является то, что он применяется для изготовления как мелких деталей весом в несколько сот граммов (например, поршневых колец), так и весьма крупных деталей весом до 150 т в одной отливке (например, шаботы ковочных молотов, станины и рамы прессов и прокатных станов); как деталей с толстыми стенками (до 1000 мм), так и деталей, имеющих тонкие стенки (3—5 мм). Детали могут применяться как в литом состоянии, так и после соответствующей термической обработки.

Характерным примером применения чугуна с шаровидным графитом взамен стальных поковок являются коленчатые валы для двигателей крупных дизельных двигателей автомобилей и тракторов. Коленчатые валы, изготовленные из чугуна с шаровидным графитом, не только дешевле стальных кованых, но и превосходят их по эксплуатационным качествам (стойкость их выше стойкости стальных кованых валов).

Чугун с шаровидным графитом получил широкое применение для замены стального литья. Имея аналогичные показатели со сталью по пределу прочности при растяжении, этот чугун имеет более высокие показатели по пределу текучести, что позволяет использовать его для деталей ответственного назначения.

Кроме того, в сравнении со сталью он имеет более высокие эксплуатационные свойства (более высокую износостойкость, лучшие антифрикционные и антикоррозионные свойства, более высокую жаростойкость).

Замене стального литья литьем из высокопрочного чугуна благоприятствует и то обстоятельство, что высокопрочный чугун, при аналогичных показателях механических свойств, имеет гораздо лучшие литейные свойства, в том числе более высокую жидкотекучесть и меньшую склонность к образованию горячих трещин. Хорошая жидкотекучесть чугуна позволяет заливать им очень тонкостенные детали, изготовление которых из стали представляет значительные трудности.

Небольшая склонность чугуна к образованию горячих грещин значительно упрощает технологию производства отливок и резко сокращает брак по этому виду дефектов.

Более низкая температура плавления чугуна значительно облегчает технологию плавки, так как не требуется высокожаростойких огнеупорных материалов для печей и высокожаростойких формовочных материалов

Применение высокопрочного чугуна вместо стали дает возможность снизить вей машин вследствие меньшего удельного веса чугуна (примерно на 8—10%).

При замене стального литья литьем из высокопрочного чугуна себестоимость литья, как правило, снижается (на 20—30 руб. на 1 т литья).

Характерными примерами замены стального литья литьем из высокопрочного чугуна являются стальные литые прокатные валки, станины и рамы прокатных станов, молотов и прессов, лопатки направляющих аппаратов гидротурбин и многие другие детали.

Чугун с шаровидным графитом успешно применяется вместо чугуна с пластинчатым графитом в тех случаях, когда такая замена приводит к повышению срока службы деталей или к значительной экономии металла и уменьшению веса машин.

Характерными примерами успешной замены чугуна с пластинчатым графитом чугуном с шаровидным графитом являются прокатные валки, изложницы и трубы. В результате такой замены стойкость прокатных валков возросла в 2—4 раза, стойкость изложниц повысилась в 2—3 раза, а вес труб уменьшился на 20—30%.

Преимущества чугуна с шаровидным графитом в сравнении с ковким чугуном заключаются в возможности отливать детали любого сечения, веса и размеров и применять детали в ряде случаев без термической обработки, а там, где требуется термическая обработка, —значительно сократить ее цикл. Кроме того, чугун с шаровидным графитом имеет меньшую склонность к образованию горячих трещин и более низкую температуру плавления, чем ковкий чугун.

Правда, опыт замены ковкого чугуна высокопрочным чугуном еще невелик. Однако зарубежные работы показывают возможность такой замены. Так, например, французская фирма «Рено» перевела детали автомобилей из ковкого чугуна на высокопрочный чугун с шаровидным графитом.

Применение чугуна с шаровидным графитом для изготовления деталей, работающих в условиях высоких статических нагрузок. Во многих случаях, там где ранее применяли обыкновенную углеродистую, а иногда и легированную сталь, теперь успешно применяют чугун с шаровидным графитом благодаря высоким значениям предела прочности при растяжении, сжатии и изгибе.

Из этого чугуна изготовляют детали прокатного оборудования (прокатные валки, станины прокатных станов), детали кузнечно-прессового оборудования (шаботы и станины ковочных молотов), детали дробильно-размольного оборудования (валы эксцентриков и корпусы нижних частей конусных дробилок), детали турбин (лопатки направляющего аппарата), детали автомобилей, тепловозов, тракторов, плугов, компрессоров, насосов и многие другие.

Чугун с шаровидным графитом начали применять в станкостроении для многих деталей, как, например, суппортов, резцедержателей, тяжелых планшайб, шпинделей, конических оправок, корпусов токарных патронов, рычагов передачи движения от барабана к суппортам в автоматах, шкивов клиноременных передач, зубчатых колес и т. п.

В вагоностроении чугун с шаровидным графитом применяют для изготовления цилиндров буферов и букс железнодорожных вагонов.

За последние годы чугун с шаровидным графитом начал успешно применяться для изготовления деталей выключателей и рубильников вместо деталей из ковкого чугуна и стали. К числу таких деталей относятся рычаги, звенья, стойки, цоколи, являющиеся частями механизмов управления и рычажных систем рубильников и выключателей.;

Колпачки и фланцы изоляторов, защелки, подшипники, кожухи, крышки, кронштейны, рукоятки, крестовины также изготовляют из чугуна с шаровидным графитом.

Из этого чугуна отливают коробки для автоматических выключателей, устанавливаемых на нефтяных промыслах, нефтеперегонных заводах и других предприятиях с взрывоопасными атмосферами.

При переводе этих коробок на высокопрочный чугун толщина стенок была уменьшена вдвое. Коробки подвергаются гидравлическому испытанию под давлением воды в 24,5 am в течение 1 мин.

Из чугуна с шаровидным графитом отливают шапки высоковольтных изоляторов. Перевод их на высокопрочный чугун снижает вес на 28% и себестоимость 1 т литья на 25—28%.

Применение чугуна с шаровидным графитом для изготовления прокатных валков. Прокатные валки в процессе эксплуатации воспринимают на себя большое давление, подвергаются сильному износу и испытывают переменные тепловые нагрузки. В соответствии с этим они должны иметь высокую общую прочность, высокую термическую стойкость, обладать хорошей износостойкостью, иметь высокую твердость рабочего слоя и хорошую обрабатываемость.

Помимо этого, поверхность прокатных валков должна быть совершенно гладкой, обеспечивающей высокое качество проката, особенно прокатываемых листов.

В связи с высокими требованиями, предъявляемыми к прокатным валкам, наиболее ответственные валки для горячей прокатки изготовлялись из кованой или литой стали и легированного чугуна с пластинчатым графитом.

Однако качество прокатных валков, отливаемых из чугуна с пластинчатым графитом и стали, и стальных кованых валков не удовлетворяет непрерывно возрастающим требованиям прокатного производства.

Как показала длительная эксплуатация прокатных валков, изготовленных из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, стойкость их значительно выше стойкости прокатных валков, изготовленных из серого чугуна и стали, при хорошем качестве проката.

Для изготовления прокатных валков применяют нелегированный и легированный хромом, никелем и молибденом чугун с шаровидным графитом.

В СССР из чугуна с шаровидным графитом отливают прокатные валки с диаметром бочки 150—1400 мм, длиной 300—6000 мм и весом 0,15—36 т для листопрокатных, сортопрокатных и трубопрокатных станов горячей прокатки.

Многолетний опыт эксплуатации прокатных валков, изготовленных из чугуна с шаровидным графитом, показывает, что этот чугун оправдал себя как хороший материал для листопрокатных станов при прокатке толстого, среднего, тонкого листа и жести. При этом применяется высокопрочный чугун, нелегированный и легированный хромом, никелем, ванадием, молибденом, титаном. Легирование чугуна позволяет дополнительно повысить стойкость валков и качество проката.

В результате замены прокатных валков для горячей прокатки тонкого листа и жести, изготовлявшихся из отбеленного чугуна с пластинчатым графитом, валками из чугуна с шаровидным графитом резко сократились поломки валков, а срок службы их повысился в 2—2,5 раза.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.06.03 Обновлено: 2020.03.04

Форум Машиностроителей

Замена чугуна на сталь.

• Нравится
• Не нравится

ingenerkons 25 фев 2016

Коллеги очень часто стал наседать маркетинг по поводу замены материалов. Cуть в чем, на завод приходят чертежи не наши и там бывают различные материалы, у нас на складе и у поставщиков проще достать сталь 20 и теперь по каждому чертежу прибегают к нам с вопросом замены. Сегодня был чугун АЧС-2 хотели поменять на сталь 20. Запретил замену, там корпус и по-нему что-то катается. Всей сборки не было, по деталям могу сказать, что по корпусу будут кататься что-то типа роликов с цементацией. А вот самому интересен стал вопрос замены материалов? Кто может предложить варианты?

• Нравится
• Не нравится

kamenskauto 25 фев 2016

Смотря где будут работать детали изготовленные по этим чертежам. Если за соседним забором, то можно сходить и узнать/посмотреть условия их работы, и, соответственно, сделать замену мат-ла под свою ответственность. А если за тридевять земель, и не вся сборка. ну не знаю.

Обычно конструктора с удовольствием меняют худшее на лучшее. Ст3 и 09Г2С на Сталь 20; Сталь 45 на 40Х, в таком плане.

• Нравится
• Не нравится

Mykola 25 фев 2016

• Нравится
• Не нравится

ИнжАнер 25 фев 2016

• Нравится
• Не нравится

Proserg85 25 фев 2016

• Нравится
• Не нравится

AGazo 26 фев 2016

Очень часто приходится менять Ст.3 на Ст.45 , как говорится что есть на складе.. Бывали случаи наоборот: меняли на серый чугун, в основном сборные или цельносварные корпуса или крышки.. плиты.. и т.п. Заказчиков это устраивало.. Да и сам при конструировании деталей при выборе двух вариантов материала предпочитаю больше чугун — все зависит от производственной базы завода.

• Нравится
• Не нравится

ingenerkons 26 фев 2016

С чугуном будет проблема там отливка нужна, у нас такого не делают. пока предложили сделать опытный образец, потом если понравится закажут партию, смотрел по твердости АЧС-2, вроде как, потверже будет стали 20, с коэффициентами трения не совсем понятно, изделие будет работать на другом заводе.

• Нравится
• Не нравится

AGazo 26 фев 2016

Всей сборки не было, по деталям могу сказать, что по корпусу будут кататься что-то типа роликов с цементацией. А вот самому интересен стал вопрос замены материалов? Кто может предложить варианты?

Как вариант сборный корпус? Сам корпус из Ст.20, а раб. поверхность из бронзы или из пластины АЧС-2. Есть эксиз?

• Нравится
• Не нравится

Boberko 27 фев 2016

Думаю, что чугун на сталь поменять не проблема. Это все-таки улучшение свойств материала. Уж с этим проблем быть не должно точно.

• Нравится
• Не нравится

ingenerkons 29 фев 2016

Сборный корпус делать не будем это не наше изделие, заказчик не разрешит, точнее ему нужно знать стоимость именно целой конструкции. Масса особо не повлияет, вот твердость да. Еще и чугун не простой, а антифрикционный.

• Нравится
• Не нравится

kamenskauto 01 мар 2016

Может цементацию и закалку сделать на рабочих поверхностях корпуса из ст20 ?

• Нравится
• Не нравится

ingenerkons 01 мар 2016

Может цементацию и закалку сделать на рабочих поверхностях корпуса из ст20 ?

Цементация на ответной стальной детали стоит.

• Нравится
• Не нравится

sglebov 01 мар 2016

Коллеги очень часто стал наседать маркетинг по поводу замены материалов. Cуть в чем, на завод приходят чертежи не наши и там бывают различные материалы, у нас на складе и у поставщиков проще достать сталь 20 и теперь по каждому чертежу прибегают к нам с вопросом замены. Сегодня был чугун АЧС-2 хотели поменять на сталь 20. Запретил замену, там корпус и по-нему что-то катается. Всей сборки не было, по деталям могу сказать, что по корпусу будут кататься что-то типа роликов с цементацией. А вот самому интересен стал вопрос замены материалов? Кто может предложить варианты?

Антифрикционный Чугун Серый (АЧС) характеризуется низким коэффициентом трения при высокой износостойкости, что обеспечивается структурой металлической матрицы и включениями графита. Коэффициент трения АЧС в значительно меньшей степени изменяется при увеличении температуры в зоне трения, чем у бронзы или баббита. Структура, а соответственно и свойства, чугунов формируются при затвердевании и охлаждении отливок. Заготовки из чугуна можно получать только методом литья. Заменить АЧС-2 можно на АЧС-1 или АЧС-4. Эти марки близки по свойствам и структуре металлической матрицы.

Если Заказчику требуется АЧС-2, значит следует изготовить деталь из АЧС-2. Вы же не знаете, с какой целью Заказчик закладывает в КД именно этот материал. Может быть это опытный образец будущего серийного изделия, а ему сразу предлагают замену.

• Нравится
• Не нравится

ingenerkons 02 мар 2016

Антифрикционный Чугун Серый (АЧС) характеризуется низким коэффициентом трения при высокой износостойкости, что обеспечивается структурой металлической матрицы и включениями графита. Коэффициент трения АЧС в значительно меньшей степени изменяется при увеличении температуры в зоне трения, чем у бронзы или баббита. Структура, а соответственно и свойства, чугунов формируются при затвердевании и охлаждении отливок. Заготовки из чугуна можно получать только методом литья. Заменить АЧС-2 можно на АЧС-1 или АЧС-4. Эти марки близки по свойствам и структуре металлической матрицы.

Если Заказчику требуется АЧС-2, значит следует изготовить деталь из АЧС-2. Вы же не знаете, с какой целью Заказчик закладывает в КД именно этот материал. Может быть это опытный образец будущего серийного изделия, а ему сразу предлагают замену.

Собственно говоря это и было причиной моего запрета, заказчик при успешной приемке образца грозился партию заказать штук в 50. И еще момент очень сильно достает маркетинг подобными вопросами, хотя по сути взяли чужую КД вот и работайте по ней.

• Нравится
• Не нравится

Proserg85 05 мар 2016

Антифрикционный Чугун Серый (АЧС) характеризуется низким коэффициентом трения при высокой износостойкости, что обеспечивается структурой металлической матрицы и включениями графита. Коэффициент трения АЧС в значительно меньшей степени изменяется при увеличении температуры в зоне трения, чем у бронзы или баббита. Структура, а соответственно и свойства, чугунов формируются при затвердевании и охлаждении отливок. Заготовки из чугуна можно получать только методом литья. Заменить АЧС-2 можно на АЧС-1 или АЧС-4. Эти марки близки по свойствам и структуре металлической матрицы.
Если Заказчику требуется АЧС-2, значит следует изготовить деталь из АЧС-2. Вы же не знаете, с какой целью Заказчик закладывает в КД именно этот материал. Может быть это опытный образец будущего серийного изделия, а ему сразу предлагают замену.

В таких случаях замену обсуждают с держателем чертежей(разработчиком). В любом случае им решение принимать.

• Нравится
• Не нравится

steel.craft-tech.ru 11 мар 2016

А как же четкое исполнение ТЗ?

• Нравится
• Не нравится

Proserg85 11 мар 2016

А как же четкое исполнение ТЗ?

Если изменения пойдут на пользу, то можно внести изменения.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Замена — чугун

Замена чугуна и стали литейными алюминиевыми сплавами позволяет получать значительный технико-экономический эффект за счет снижения массы ( металлоемкости) конструкций; повышения эксплуатационной надежности и долговечности; уменьшения трудоемкости благодаря применению более точных литых заготовок, а также более легкой обрабатываемости резанием. [2]

Возможна замена чугуна капроном. Вес детали уменьшится в 6 2 раза, что приведет к снижению вредного влияния биений винта; к уменьшению износа вала, сальника и других деталей. Винт мешалки, изготовленный из капрона, стоек в щелочах, маслах и абразивных средах. Замена чугуна капроном почти не требует изменения конструкции этой детали. [3]

Характерными примерами успешной замены чугуна с пластинчатым графитом чугуном с шаровидным графитом являются прокатные валки, изложницы и трубы. [4]

Таким образом, при замене чугуна пластической массой, при условии сохранения внутренней температуры, поверхность корпуса должна быть увеличена на 25 %, если коэффициенты теплоотдачи у наружной и внутренней стенок равны, и на 40 % — при анар С авнутр. [5]

В связи с этим возникла необходимость в замене чугуна в тенлооб. В качестве такого был применен внтегмнт ATM-I. [6]

За последние десять лет в СССР проведены научно-исследовательские работы по замене чугуна в содовой промышленности более коррозионно-стойкими материалами. Однако высокая стоимость титана и легированных материалов ограничивает оснащение содовой промышленности этими конструкционными материалами. Поэтому для производства кальцинированной соды использование диффузионно-легированных металлов является весьма перспективным. [7]

Снижению веса машин способствует в ряде случаев и применение в конструкциях легких металлов, в частности замена чугуна алюминиевыми сплавами. [8]

Для экономии металла в Германии в военное время применялись железобетонные противовесы, которые потребовали увеличения габаритов шахты за счет сокращения полезных площадей здания, стоимость которых превышает обычно экономию от замены чугуна бетоном. [9]

Дополнительный экономический эффект Э является важной составной частью — применения плазменных технологий как мате-риалосберегающих. Замена чугуна и стали алюминием в деталях станков с применением упрочняющих покрытий, получаемых плазменным напылением, снижает массу этих станков, а соответственно уменьшает требования к жесткости и прочности конструкций фундаментных оснований под них. Последний фактор служит предпосылкой формирования менее материалоемких и соответственно дорогостоящих основных фондов, что является причиной снижения фондоемкости продукции, снижения эксплуатационных расходов на содержание основных фондов. [10]

Замена чугуна жаростойкой сталью может повысить срок службы в 2 — 3 раза. [11]

Узел водяной насос-вентилятор заслуживает большого внимания с точки зрения перспективы применения пластмасс. Замена подшипников качения в узле водяной насос-вентилятор полиамидными подшипниками с водяной смазкой, замена чугуна в быстро корродирующей крыльчатке водяного насоса декорозитом или во-локнитом значительно упрощает конструкцию этого узла. [12]

В работе [60] приводится подсчет экономической эффективности замены стального коленчатого вала дизеля 6ДР чугунным. Общая стоимость стального коленчатого вала составляет 41 029 руб., а чугунного — И 875 руб. Экономический эффект на одном коленчатом валу 2Д100 при замене хромоникельмолибде-нового чугуна высокопрочным чугуном с шаровидным графитом, по данным Коломенского тепловозостроительного завода, составляет 2926 руб. ( тезисы доклада инж. [13]

Весьма прогрессивным способом получения заготовок для корпусов из цветных металлов сложной конфигурации является литье под давлением. В последнее время наблюдается тенденция к переводу на литье под давлением не только небольших, но и крупных размеров корпусов, как, например перевод на литье под давлением ( с соответствующей модернизацией конструкции и заменой чугуна цинком) корпуса пишущей машинки на заводе САМ. Это мероприятие позволило резко снизить трудоемкость ( за счет сокращения механической обработки), сократить производственный цикл, уменьшить расход металла и снизить себестоимость. [14]

В машинах малой мощности очень часто заменяют чугунное литье алюминиевым. Из алюминия и его сплавов отливают станины, подшипниковые щиты, крышки, вентиляторы и другие детали. Замена чугуна алюминием позволяет снизить вес ручных электроинструментов и применять литье под давлением. Для повышения износоустойчивости алюминиевых деталей применяют стальную арматуру. [15]

Влияние химического состава чугуна на его механические свойства

Новости

В России вводят мораторий для малого и среднего бизнеса по выплате страховых взносов

• 20.03.2020

Операторы выставок и конгрессов опасаются банкротств из-за всеобщей отмены деловых мероприятий

• 19.03.2020

В Свердловской области запущено первое в России производство особо крупных прокатных валков

• 19.03.2020

В.А. Изосимов, Р.Г. Усманов, М.Н. Канафин
(ООО «НПП «Технология», г. Челябинск)

Значительным достижением в развитии машиностроения является разработка способа получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. В этом материале хорошо сочетаются высокие физико-механические и технологические свойства. В результате многочисленных исследований и большого производственного опыта установлено, что высокопрочный чугун (ВЧ) во многих случаях может успешно применяться взамен серого и ковкого чугуна, углеродистой и легированной стали.
Замена обычного серого чугуна высокопрочным позволяет значительно снизить вес отливок за счет уменьшения толщины их сечений, при сохранении и даже повышении эксплуатационной надежности.
Наиболее целесообразным в технико-экономическом соотношении является применение высокопрочного чугуна взамен стали для тонкостенных литых деталей сложной конфигурации. Этот чугун по сравнению со сталью обладает в 1,5-2,0 раза большей жидкотекучестью, не склонен к образованию горячих трещин и обеспечивает получение плотного металла в малых сечениях без применения «напусков». Вместе с тем стоимость литья из высокопрочного чугуна на 25-30% ниже стоимости стального литья.
Применение высокопрочного чугуна во многих случаях позволяет значительно снизить вес деталей и повысить коэффициент использования металла. Однако следует отметить что, несмотря на указанные преимущества высокопрочного чугуна по сравнению с другими литейными сплавами, область его применения и масштабы производства в России до последнего времени весьма ограничены. Это объясняется тем, что при организации массового производства отливок из этого чугуна встречаются значительные затруднения.
Наиболее трудной задачей является получение отливок из чугуна марок ВЧ40 и ВЧ60 по ГОСТ 7293-85. Вместе с тем применение чугуна этих марок позволяет в наибольшей степени использовать его высокие физико-механические свойства.
Основное затруднение заключается в том, что полученный металл не всегда соответствует требованию по механическим свойствам, особенно по характеристикам пластичности и вязкости.
В отливках часто образуются дефекты в виде «черных пятен», значительно снижающих прочность деталей. Характерными для отливок из ВЧ являются также усадочные дефекты и мелкие поверхностные газовые раковины.
Значительную трудность представляет получение перлитной структуры для марки ВЧ60, в которой феррита должно быть не более 20%.
В целях преодоления указанных затруднений авторами в сотрудничестве с работниками ряда заводов выполнялись работы, по результатам которых разработан и внедрен технологический процесс изготовления отливок из ВЧ, предусмотренных ГОСТ 7293-85. Активное участие в этих работах принимали специалисты кафедры «Литейное производство» ЮУрГУ.

Химический состав, выплавка и разливка чугуна.

Многочисленные наблюдения показали, что при производстве ВЧ встречается несколько характерных типов микроструктуры графита. Условно они названы: шаровидный, вермикулярный и смешанный.
В результате исследований установлено, что чугун со смешанной формой графита получается при содержании магния менее 0,035% и содержании углерода в жидком чугуне менее 3,0-3,2% перед вводом магния.
Для получения чугуна с полностью шаровидным графитом необходимо обеспечить содержание магния в пределах 0,04-0,1%, а также достаточное содержание углерода, причем шаровидный графит получается тем более устойчиво, чем выше содержание углерода в металле перед вводом магния.
Указанная закономерность не всегда согласуется с литературными данными /1,2/, в которых указывается, что для обеспечения получения шаровидного графита в чугуне с увеличением в нем содержания углерода, нужно увеличивать дозировку магния.
Для устойчивого получения шаровидного графита необходимо также, чтобы содержание серы в металле до ввода магния было не более 0,02%. /3, 4/
Форма графита в ВЧ оказывает решающее влияние на его пластичность и вязкость и мало сказывается на характеристиках прочности, что видно на рис. 1,2, где показаны результаты испытания механических свойств этого чугуна множеством плавок.

Рис. 1. Влияние формы графита на механические свойства высокопрочного чугуна
Рис. 2. Влияние формы графита на механические свойства высокопрочного чугуна

Влияние микроструктуры металлической основы на механические свойства ВЧ общеизвестно. Однако возникла необходимость в уточнении количества допустимого перлита в ферритном чугуне, учитывая, что в результате отжига некоторое его количество во многих случаях сохраняется. В связи с этим производилось изучение микроструктуры и механических свойств чугуна в лабораторных и производственных условиях. Форма графита в этих чугунах была полностью шаровидной. Химический состав колебался в сравнительно небольших пределах.
Полученные результаты (рис.3) показывают, что в ферритном чугуне марки ВЧ40 допустимо 10-15% перлита, а в марке ВЧ60 феррита может быть не более 10%.

Рис. 3. Влияние количества перлита в металлической основе на механические
свойства высокопрочного чугуна

В перлитном и ферритном ВЧ совершенно недопустим цементит, т.к. даже весьма незначительное его количество понижает ударную вязкость до значения менее 1кгм/см2.
Исследования влияния химического состава ВЧ на его механические свойства проводились на чугуне, выплавленном в лабораторных условиях в индукционной печи, а также в различных производственных агрегатах (вагранки, дуговые электропечи) на ряде заводов Урала. Во всех случаях использовали данные только тех плавок, чугун которых имел полностью шаровидный графит и ферритную металлическую основу в литом состоянии или после отжига (не более 10% перлита). Обобщенные результаты представлены на рис. 4,5,6,7.

Рис. 4. Влияние углерода на механические свойства высокопрочного чугуна.

Рис. 5. Влияние кремния на механические свойства высокопрочного чугуна.

Рис. 6. Влияние марганца на механические свойства высокопрочного чугуна.

Рис. 7. Влияние фосфора на механические свойства высокопрочного чугуна.

Как видно из данных рис.4 изменение содержания углерода от 2,4 до 3,9% не оказывает заметного влияния на все характеристики механических свойств ВЧ. Оно может выражаться лишь в том, что с понижением содержания углерода возрастает количество перлита, сохраняющегося после отжига. При этом вероятно также наличие структурного свободного цементита и графита нешаровидной формы.
С повышением содержания кремния от 2 до 3% механические свойства ВЧ также практически не изменяются (рис.5). Однако при дальнейшем повышении содержания кремния наступает заметное понижение относительного удлинения и повышение предела прочности при растяжении. Показатели ударной вязкости при этом резко падают в связи с наличием структурно свободных силицидов магния, происходит охрупчивание феррита, в особенности для чугуна ВЧ40.
Влияние марганца аналогично влиянию кремния. Резкое падение ударной вязкости и значительное снижение относительного удлинения наступает при содержании марганца более 0,6% (рис.6).
Влияние фосфора на понижение пластичности и вязкости ВЧ заметно проявляется при содержании его выше 0,08% (рис.7).
Получение чугунов марок ВЧ40, ВЧ45, ВЧ50, ВЧ60 вполне осуществимо в вагранках при правильном подборе модификаторов.
Многие сомневались в возможности получения ВЧ40 из вагранки на холодном дутье, обеспечивающей нагрев чугуна лишь до 1360-кС. Подтверждением стали сравнительные опыты получения ВЧ в индукционных и дуговых электропечах, а также в вагранке производительностью 3т/ч. Во всех плавках использовались одни и те же шихтовые материалы, поэтому полученный металл был практически одинакового химического состава. Отличие состояло лишь в том, что чугун в индукционной и дуговой электропечах нагревался до 1450-1500-кС, а в вагранке до 1360-кС. В связи с этим температура ваграночного чугуна при заливке в формы была 1280-1300-кС, а электропечного чугуна — 1340-1380-кС. Результаты механических испытаний полученного ВЧ (после отжига), приведенные в таблице 1, показывают, что чугун выплавленный в индукционной и дуговой электропечи имеет более высокие показатели относительного удлинения и ударной вязкости, что связано с повышенной температурой заливки и низким содержанием серы. Остальные характеристики механических свойств вполне удовлетворяют требованиям ГОСТа и для ваграночного чугуна.
При выплавке чугуна марок ВЧ40, ФЧ45, ВЧ50, ВЧ60 использовались обычные передельные чугуны ПЛ1 и ПЛ2, с пониженным содержанием фосфора и марганца.