Высокопрочный чугун
Высокопрочный чугун (ЧШГ - чугун с шаровидным графитом) получают модифицированием жидкими присадками (0,1...0,5% магния от массы обрабатываемой порции чугуна, 0,2...0,3% церия, иттрия и некоторых других элементов). При этом перед вводом модификаторов необходимо снизить содержание серы до 0,02...0,03%.
Рекомендуемый химический состав высокопрочного чугуна (2,7...3,7% С; 0,5...3,8% Si) выбирается в зависимости от толщины стенок отливки (чем тоньше стенка, тем больше углерода и кремния).
Чтобы избежать образования в высокопрочных чугунах ледебурита, их подвергают графитизирующему отжигу. Продолжительность такого отжига благодаря повышенному содержанию графитизирующих элементов (углерода, кремния) значительно короче, чем при отжиге белого чугуна.
Структура высокопрочного чугуна состоит из металлической основы (феррит, перлит) и включений графита шаровидной формы. Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме, значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит, и не является активным концентратором напряжений.
Ферритные чугуны имеют σв 350-450 МПа кгс/мм2, 140...225 НВ, перлитные - σв 500-1000 МПа кгс/мм2, 153...360 НВ. Марки высокопрочных чугунов согласно ГОСТ 7293-85 состоят из букв «ВЧ» и цифр, соответствующих минимальному пределу прочности при растяжении, ВЧ35, ВЧ40, ВЧ45 - ферритные чугуны; ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ 100 - перлитные чугуны.
Высокопрочные чугуны обладают хорошими литейными и потребительскими свойствами (обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокая износостойкость и др.) свойствами. Они используются для массивных отливок взамен стальных литых и кованых деталей - цилиндры, шестерни, коленчатые и распределительные валы и др.
Для повышения механических свойств (пластичности и вязкости) и снятия внутренних напряжений отливки подвергают термической обработке (отжигу, нормализации, закалке и отпуску). Рекомендуется подвергать чугунные изделия объемной закалке.
Образование мелкоигольчатого мартенсита в закаленном поверхностном слое изделий повышает их износостойкость в три и более раз. Для повышения износостойкости применяется также азотирование (или азотирование с последующей «обдувкой дробью»), при котором в поверхностных слоях изделий создаются благоприятные сжимающие напряжения.
