Серый чугун

Серый чугун был назван так по виду излома, имеющего серый цвет. Название серый чугун не совсем корректно распространилось на литейный чугун, в структуре которого имеются включения пластинчатого графита. Так как эта ошибка была закреплена на уровне государственного стандарта (ГОСТ 1412-85), то чугун с пластинчатым графитом так и продолжают называть серым чугуном.

В то же время не стоит забывать, что первоначальный признак, благодаря которому серый чугун получил своё название, а именно - серый цвет, можно наблюдать, например, у ковкого чугуна. Серый цвет чугуна зависит от количества свободного графита, а не от формы графитных включений в чугуне. Вообще, в классификации и названиях чугунов существует историческая путаница, которая особенно сильно наблюдается и мешает при работе с иностранными источниками научно-технической информации.

Существует несколько марок серого чугуна: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20, СЧ 25, СЧ 30, СЧ 35 (цифры в марке серого чугуна – значение предела прочности σ_в, кгс/мм₂, не менее). Дополнительные марки чугуна СЧ 18, СЧ 21 применяются для изготовления отливок по требованию потребителя.

Химический состав серого чугуна

Серый чугун, в зависимости от марки, содержит, %: C 2,9-3,7; Si 1,2-2,6; Mn 0,5-1,1; P не более 0,2-0,3; S не более 0,12-0,15. Допускается легирование серого чугуна Cr, Ni, Cu, P и другими элементами.

Химический состав серого чугуна СЧ 10, %: C 3,5-3,7; Si 2,2-2,6; Mn 0,5-0,8; P не более 0,3; S не более 0,15.

Химический состав серого чугуна СЧ 35, %: C 2,9-3,0; Si 1,2-1,5; Mn 0,7-1,1; P не более 0,2; S не более 0,12.

Структура серого чугуна

При оценке структуры серого чугуна определяют размеры (в мкм) включений графита, их распределение и количество (в процентах), а также вид структуры металлической основы и дисперсность перлита (при его наличии).

По строению металлической основы серые чугуны разделяют на перлитные, феррито-перлитные, ферритные (рисунок С-1).

Для обозначения компонентов структуры серого чугуна применяют условные обозначения по ГОСТ 3443-87. Так, пластинчатый графит в сером чугуне обозначается буквами ПГ. Формы включений графита в структуре серого чугуна могут быть:

• пластинчатая прямолинейная (ПГф1);
• пластинчатая завихренная (ПГф2);
• игольчатая (ПГф3);
• гнездообразная (ПГф4).

Структура чугуна имеет первостепенное значение для получения заданных свойств отливки, поэтому требуется соблюдение технологических режимов плавки и заливки. Получить заданную структуру серого чугуна, избавиться от дефектов помогает операция модифицирования.

Свойства серого чугуна

Серый чугун обладает хорошими литейными свойствами (жидкотекучесть, малая объёмная усадка и т.п.) и применяется для изготовления отливок.

Для деталей из серого чугуна характерна малая чувствительность к влиянию внешних концентраторов напряжения при циклических нагрузках, высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей (в 2-4 раза выше, чем у стали), высокие антифрикционные свойства (наличие графита улучшает условия смазывания при трении). Перлитный серый чугун обладает также достаточно высокими прочностными свойствами.

Временное сопротивление (или предел прочности) серого чугуна σ_в зависит от толщины стенок отливки (рисунок С-2).

Серый чугун очень хрупок из-за пластинчатой формы графитных включений, которые действуют, как многочисленные надрезы в чугуне. Значения предела прочности серого чугуна: 100 МПа для СЧ 10; 350 МПа для СЧ 35.

Улучшить свойства серого чугуна можно при помощи специальных модификаторов.

Применение серого чугуна

Серый чугун применяется для изготовления деталей, подверженных незначительным механическим нагрузкам. Серый чугун – это дешёвый и наиболее широко применяемый в машиностроении, сантехнике, строительных конструкциях вид чугуна.

Перлитный серый чугун с высокими прочностными свойствами применяют для нагруженных деталей машин.