Практический смысл понятия «качество чугуна»
Статьи от автора: Болдырев Д.А.Болдырев Д.А.
СЧПГ. Серый чугун с пластинчатой формой графита (СЧПГ) при любой структуре металлической основы (ферритная, феррито-перлитная, перлитная) имеет практически нулевое относительное удлинение на разрыв, однако на практике, как правило, используется серый чугун с перлитной структурой, обеспечивающей наилучшую прочность и износостойкость (марки СЧ25, СЧ30).
Под повышением качества СЧПГ в части металлической основы понимается повышение дисперсности перлита (параметр ПД) с помощью таких легирующих элементов как Mn, Sn, Cu и Ni.
В отливках из СЧПГ допускается наличие только 3-х типов графита: A (равномерно распределённый), B (розеточный) и D (переохлаждённый без преимущественного направления). Из них только графит типа А обеспечивает наилучшие технологические и физические свойства чугуна и наименьшее снижение механических свойств в отличие от типов B и D, являющихся аномальными формами и образующимися при местном недомодифицировании и/или переохлаждении. Таким образом, повышение качества СЧПГ в части морфологии графита подразумевает достижение в структуре преимущественно графита типа А.
ВЧШГ. Несмотря на то, что высокопрочный чугун по определению является чугуном с шаровидным типом графита, на практике обеспечить полное наличие графита идеальной шаровидной формы не представляется возможным. В связи с этим чугун классифицируется как высокопрочный если графит в нём имеет степень сфероидизации не менее 90%. В особых случаях, например, при повышенных температурах заливки ввиду высокой сложности конструкции получаемой отливки или на низких марках, допускается снижение содержания шаровидного графита до 80%. При этом, для достижения требуемых прочностных характеристик становится необходимым повышать количество перлитной составляющей в структуре чугуна, например, путём введения перлитизирующих микролегирующих добавок (марганец, медь, олово). Например, в отливках из ВЧШГ одного и того же химического состава, sв = f(П'Ф, ССГ). Имея определённое значение sв при 80% ШГ и соотношении П'Ф = 30'70 идентичный уровень механических свойств можно достичь при повышении ССГ до 90% и уменьшении соотношения П'Ф = 20'80.
Таким образом, качество ВЧШГ при получении требуемой марки подразумевает правильный баланс соотношения П'Ф и степени сфероидизации графита в структуре чугуна.
ЧВГ. По нормативу, чугуну можно присвоить марку ЧВГ, если в нём содержание вермикулярного графита не менее 60%. Такое содержание вермикулярного графита в структуре чугуна допускается ввиду достаточно узкого диапазона Mgост = 0,15…0,25% при котором возможно его получить. Таким образом, повышение качества ЧВГ заключается в увеличении содержания вермикулярного графита за счёт использования специальных способов: встречное модифицирование (совместное применение магнийсодержащего модификатора и титана), применение РЗМ-содержащих низкомагниевых модификаторов и др.
В некоторых случаях, когда определяющими являются только механические свойства чугуна (при невозможности получения в структуре требуемого количества вермикулярного графита) может быть введено понятие о чугуне со смешанным типом графита (ЧСГ). Так, например, марка чугуна ВЧ40 при получении отливки детали «Коллектор выпускной» модели 2123 «Niva-Chevrolet» в чугунолитейном производстве ОАО «АВТОВАЗ» является по своей сути маркой ЧСГ40, так как для неё регламентируются только механические свойства и соотношение перлита и феррита в металлической матрице, а соотношение шаровидного и вермикулярного графита не оговаривается.