Механические свойства ЧВГ

Чугун с вермикулярным графитом

ГОСТ 28394-89 регламентирует 4 марки чугуна с вермикулярным графитом: ЧВГ 30, ЧВГ 35, ЧВГ 40 и ЧВГ 45. Для их получения чугуны должны иметь следующий химический состав (Табл. 3.9.14).

Таблица 3.9.14. Марки и химический состав чугуна с вермикулярным графитом

Марка чугуна	Массовая доля элементов, %
С	Si	Mn	P	S	Cr	Cu	Mg
∑ РЗМ
ЧВГ 30	3,3 – 3,8	2,2 – 3,0	0,2 – 0,6	До 0,08	До 0,025	До 0,15	-	0,015 – 0,028
0,10 – 0,20
ЧВГ 35	3,5 – 3,8	2,2 – 2,8	0,2 – 0,6	До 0,08	До 0,025	До 0,15	-	0,02 – 0,028
0,10 – 0,20
ЧВГ 40	3,1 – 3,5	2,0 – 2,5	0,4 – 1,0	До 0,08	До 0,025	До 0,20	0,4 – 0,6	0,02 – 0,028
0,10 – 0,20
ЧВГ 45	3,1 – 3,5	2,0 – 2,5	0,8 – 1,2	До 0,08	До 0,025	До 0,30	0,8 – 1,0	0,02 – 0,028
0,10 – 0,20

Вермикулярный графит (ВГ) подобно пластинчатому имеет форму взаимосвязанных графитных лепестков, отличающихся от ПГ меньшей степенью неравноосности (отношение длины лепестка ВГ к его толщине обычно находится в пределах 2 - 10, а в ПГ оно значительно превышает 10). ВГ характеризуется меньшими размерами и округлой формой кромок.

Методы количественного определения составляющих микроструктуры ЧВГ в отливках регламентированы ГОСТ 3443-87 (80 - 90 % ВГ, остальное ШГ; пластинчатый графит не допускается).

По прочности ЧВГ сравним с высокопрочным серым чугуном, однако пластичность, ударная вязкость, вязкость разрушения, модуль упругости, термостойкости, окалино- и ростоустойчивость, сопротивляемость коррозии, герметичность, ЧВГ выше, чем СЧ.

ЧВГ превосходит ЧШГ по демпфирующей способности, теплофизическим и некоторым специальным свойствам (тепло- и температуропроводности, термоусталостной стойкости, размерной стабильности в условиях теплосмен.

ЧВГ более технологичен, чем СЧ высоких марок и ЧШГ. Поскольку усадка ЧВГ меньше, чем у ЧПГ, как правило, отливки можно изготовлять без прибылей.

По сравнению с высокопрочным серым чугуном и ЧШГ склонность к отбелу ЧВГ ниже, что позволяет получать тонкостенные отливки без отбела в литом состоянии.

ЧВГ эффективен для производства отливок большой массы (например, изложниц массой до 100 т с толщиной стенок до 500 мм), деталей сложной конфигурации независимо от массы (например, блоков - картеров, головок цилиндров двигателей внутреннего сгорания). ЧВГ на 20…25 % дешевле КЧ и ЧШГ. Обрабатываемость резанием ЧВГ значительно лучше, чем ЧШГ и стали. Шероховатость механически обработанной поверхности деталей из ЧВГ меньше, чем СЧ. Металлическая основа регулируется посредством легирования и термообработки.

Механические свойства ЧВГ практически не зависят от размера ВГ, поскольку он изменяется в узких пределах. По показателю ударной вязкости ЧВГ значительно ближе к ЧШГ, чем к ЧПГ. Температура вязко-хрупкого перехода составляет от 0 до +15 ^оС в случае ферритной матрицы (аналогично ферритному ЧШГ) и ниже +100 ^оС – в случае перлитной матрицы. При температурах выше Т_в-х значения КС могут достигать 340 кДж/м². Температура условно нулевой пластичности (температура конца вязко-хрупкого перехода) ЧВГ весьма низкая: - 55, -75 и –115 ^оС для чугуна в литом состоянии, после нормализации и после отжига соответственно.

Сопротивляемость ЧВГ удару снижается с увеличением количества перлита С_э и содержания фосфора (свыше 0,06 мас. %). Ударная вязкость ЧВГ линейно возрастает с повышением количества ШГ в его структуре.

С понижением температуры испытания на ударный изгиб прочность ЧВГ все больше определяется свойствами матрицы, так как уменьшается доля траектории трещины, проходящей по графиту. Существует критическое содержание перлита в структуре ЧВГ (~ 40 %), выше которого Т_в-х существенно возрастает, по-видимому, именно при этом пороговом содержании перлита обеспечивается непрерывность перлитного каркаса, обусловливающего хрупкое состояние матрицы в целом.

Вязкость разрушения ЧВГ значительно выше, чем у ЧПГ, но на 15 - 40 % ниже по сравнению с ЧШГ. В зависимости от степени сфероидизации графита показатель К_1с ферритного ЧВГ в 2,1 - 2,8 раза выше, чем у ферритного ЧПГ. Увеличение содержания перлита с 5 до 60 % снижает вязкость разрушения в 1,5 раза.

Дата добавления: 2014-01-07