Химический состав не регламентируется, однако он определяет величину прочностных свойств металла. Основными компонентами чугуна, влияющими на его механические свойства, являются углерод и кремний (для грубых расчетов пользуются суммой содержаний этих элементов С 4" Si). С уменьшением содержания этих элементов, а также с уменьшением толщины отливок (вплоть до появления отбела) прочностные характеристики чугуна повышаются. Номограмма, связывающая указанные характеристики чугунных отливок, показана на рисунке [1]. Для примера штрих-пунктирной линией показано, что чугун, содержащий 3,2% С и 1,8% Si (при нормальном содержании других элементов и примесей), имеет в отливках толщиной 10 мм (при литье в сырые формы) или 7 мм (при литье в сухие песчаные формы) перлитную структуру металлической основы, смешанную структуру пластинчатого графита (неориентированного и междендритного) и механические свойства, соответствующие

Св > 28 кГ/мм и а„ > 48 кГ/мм.

В стандартной пробе диаметром 30 мм, отливаемой в сухие формы (или стержни), имеющей эквивалентную толщину (удвоенное отношение объема к поверхности) 15 мм, Ов > 24 и а„ > 44 кГ/мм. Следовательно, марка данного чугуна СЧ 24-44.

Так как фигуративная точка рассматриваемого сплава в структурной части номограммы лежит близко от границы между серыми перлитными чугунами и половинчатыми (отбеленными), то во избежание опасности отбела целесообразно применять модифицирование кремиийсодержа-щими добавками (ферросилицием, силикокальцием). В этом случае границы перлитной области расширяются, границы структурных областей для графита сдвигаются влево, как это показано стрелками (вместо структуры + / получается равномерная структура графита ), механические свойства чугуна повышаются не менее чем на одну ступень (марка чугуна становится СЧ 28-48).

Описание микроструктуры серого (и высокопрочного) чугуна см. ГОСТ 3443-57.

Ковкий чугун

Ковкий чугун обладает определенной пластичностью в результате выделения графита при отжиге белого чугуна в виде сравнительно компактных включений. Марка ков-

кого чугуна определяется величиной предела его прочности при растяжении (Ов в кПмм) и относительного удлинения (б в %) при испытании стандартных литых образцов.

1о ГОСТу 1215-59 твердость чугунов марок КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10, КЧ 37-12 не более НВ 163, КЧ 45-6 и КЧ 50-4 не более НВ 241, КЧ 56-4, КЧ 60-3 и КЧ 63-2 не более НВ 269.

Чугун с шаровидным графитом

Шаровидный графит может быть получен непосредственно в отливке путем модифицирования серого чугуна специальными добавками, содержащими магний или редкоземельные элементы (церий). Высокопрочный чугун может быть также получен отжигом отбеленного или белого чугуна, содержащего сфероидизирующие добавки (магний и др.).

Придание графиту шаровидной формы повышает прочностные свойства чугуна и позволяет получать сплавы с достаточно высокой пластичностью и вязкостью (табл. 22), особенно в термообработанном состоянии (на

22. Механические свойства чугуна с шаровидным графитом (по ГОСТу 7293-54)

феррит или зернистый перлит). Вместе с тем чугун в этом случае в определенной мере утрачивает некоторые положительные качества (высокую циклическую вязкость, малую чувствительность к концентраторам напряжений). Чем выше прочностные свойства чугуна, тем ниже отношение предела выносливости к пределу прочности и чувствительность к надрезам (табл. 23).

23. Зависимость предела выносливости чугуна с шаровидным графитом от предела прочности при растяжении

Высокопрочный чугун является не только заменителем стали, но и конструкционным материалом самостоятельного значения, обладающим комплексом ценных свойств. Его используют в производстве прокатных валков, изложниц, коленчатых валов автомобилей, тракторов, тепловозов, судовых дизелей, веретен ткацких станков, корпусов, плуга, шапок изоляторов и пр.

Соотношение механических свойств чугунов приведено в табл. 24.