Б – высокопрочный чугун на феррито-перлитной основе.

После модифицирования чугуна магнием или церием в ковш добавляют 75%-ный ферросилиций. В отличии от модифицированного серого чугуна высокопрочный чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и пониженное содержание марганца.

Металлическая основа высокопрочного чугуна состоит из феррита и перлита или только из перлита (Рис.42.) В этом чугуне сочетаются ценные свойства стали и чугуна. он обладает сравнительно высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости. Изделия из высокопрочного чугуна благодаря его повышенное износостойкости могут работать в условиях трения. Высокопрочный чугун лучше, чем серый, сохраняет свою прочность при нагреве, поэтому может работать при температурах до 400º С (серый чугун выдерживает температуру до 250º С).

Маркируются высокопрочные чугуны по пределу прочности (σ_в) и относительному удлинению (δ), например Вч 45-5, где 45 кгс/мм² – предел прочности, а 5% -относительное удлинение.

Стандарт предусматривает 10 марок высокопрочных чугунов: ВЧ 38-17, ВЧ 42-12, ВЧ 45-5, ВЧ 50-7, ВЧ 50-2, ВЧ 60-2, ВЧ 70-2, ВЧ 80-2, ВЧ 100-2, ВЧ 120-2.

Из высокопрочных чугунов изготавливают многие детали, которые ранее получали из стали, базовые к корпусные детали повышенной прочности (корпуса и станины станков, крупные планшайбы, гильзы, каретки, цилиндры, кронштейны, зубчатые колеса, накладные направляющие станков и детали с поверхностной закалкой).

Ковкий чугун.

В структуре ковкого чугуна графит имеет хлопьевидную форму. Такой графит называют углеродом отжига. По сравнению с серым чугуном ковкий обладает более высокой прочностью, пластичностью и вязкостью. Свое название он получил потому, что имеет повышенную пластичность. Ковке в прямом понимании этого слова чугун не подвергается.

Процесс получения отливок из ковкого чугуна включает две стадии: изготовление фасонных отливок из белого чугуна и отжиг полученных отливок с целью графитизации цементита. При отжиге происходит разложение цементита белого чугуна с образованием графита хлопьевидной формы. В результате этого хрупкие и твердые отливки становятся пластичными и более мягкими. В зависимости от условий и режима отжига структура чугуна может иметь ферритную, перлитную и ферритно-перлитную металлическую основу. Отжиг ковкого чугуна – весьма продолжительный процесс, занимающий 70-80 часов. Однако его можно ускорить путем закалки отливок из белого чугуна перед графитизацией, а также модифицированием чугуна алюминием, бором, висмутом или титаном, что позволяет сократить продолжительность отжига до 35-40 часов.

Маркируется ковкий чугун по тому же принципу, что и высокопрочный.

ГОСТ 1215-79 предусматривает 11 марок ковкого чугуна. Чугуны ферритного (Рис.43.) класса КЧ 35-10 и КЧ 37-12 используют для производства деталей, эксплуатируемых при высоких динамических и статических нагрузках (картеров, редукторов, ступиц, задних мостов, кронштейнов), а чугуны марок КЧ 30-6 и КЧ 33-8 – для изготовления менее ответственных деталей (гаек, вентилей, глушителей, тормозных деталей, педалей, гаечных ключей и т.п.). Ковкие чугуны перлитного класса марок КЧ 50-4, КЧ 50-5, КЧ 60-3, КЧ 65-3, КЧ 70-2, КЧ 80-1,5 обладают высокой прочностью, умеренной пластичностью и хорошим антифрикционными свойствами. Из них получают вилки карданных валов, шестерни, червячные колеса, поршни, втулки. Муфты, тормозные колодки, коленчатые валы. Твердость ковких ферритных чугунов – до 165 НВ, перлитных – до 320 НВ.

Рис.43.Микроструктура ковкого чугуна на ферритной основе.

Легированные чугуны.

Свойства чугуна можно улучшить путем введения в него легирующих элементов, оказывающих благоприятное влияние не только на его металлическую основу, но также на форму и размеры графитных включений, способствующих значительному измельчения структуры чугуна. Требования к легированным чугунам для отливок с повышенной жаростойкость, коррозионной стойкостью, износостойкостью или жаропрочностью регламентированы ГОСТ 7769-82.

В обозначении легированных чугунов буквы и цифры, соответствующие содержанию легирующих элементов, те же, что и марках стали.

Износостойкие чугуны, легированные никелем и хромом с добавлением титана, ванадия, меди, молибдена применяют для изготовления тормозных барабанов автомобилей, дисков сцепления, гильз цилиндров и др.

Легированные чугуны ЧН19Х3Ш и ЧН11Г7Ш обладают жаропрочностью при температурах до 600º С , из чугунов марок ЧН15Д3Ш и ЧН15Д7 производят гильзы цилиндров, головки поршней, седла и направляющие втулки клапанов и т.п.

Коррозионно-стойкий легированный чугун ЧНХТ, и ЧН2Х предназначен для изготовления маслосъемных колец, седел, направляющих втулок клапанов дизелей и газомотокомпрессоров, из чугуна марки ЧНХМД отливают блоки и головки цилиндров, выхлопных патрубков двигателей внутреннего сгорания, поршни и гильзы цилиндров паровых машин и т.п.

Антифрикционные чугуны используют в качестве подшипниковых сплавов, так как представляют группу специальных сплавов, структура которых удовлетворяет правилу Шарпи (включения твердой фазы в мягкой основе). ГОСТ 1585-85 включает шесть марок серого антифрикционного чугуна (АЧС-1 – АЧС-6) с пластинчатым графитом и две марки высокопрочного (АЧВ-1, АЧВ-2) и две марки ковкого (АЧК-1, АЧК-2) чугунов.

Легированные чугуны имеют широкое применение в различных областях промышленности.