Чугун — это сплав железа с углеродом, в котором углерода не меньше 2,14% (обычно 2–4%). При меньшем содержании углерода сплав переходит в сталь. Именно удержание углерода до 6,67% и решает большинство свойств чугуна: твёрдость, жидкотекучесть, хрупкость. За это чугун и ценится в литейном производстве — из него получают детали практически любой конфигурации заливкой расплава в форму.
Почти вся масса чугунных заготовок в машиностроении — это фасонное литьё: корпуса насосов и редукторов, станины станков, шкивы, втулки, кронштейны, зубчатые колёса. На долю чугунных отливок приходится до 75% всего фасонного литья. Поэтому прежде чем выбрать марку, стоит разобраться, чем чугуны отличаются друг от друга.
Из чего состоит чугун
Кроме железа и углерода в состав всегда входят постоянные примеси:
- кремний (до 3,5%) — главный графитизирующий элемент, способствует выделению углерода в виде графита;
- марганец — повышает прочность, но противодействует графитизации;
- сера — вредная примесь, ухудшает литейные свойства;
- фосфор — в небольших дозах повышает жидкотекучесть, но делает чугун хрупким.
В легированных чугунах дополнительно вводят хром, никель, молибден, ванадий — они дают жаростойкость, коррозионную стойкость и износостойкость. Но главный классификационный признак — не химический состав, а форма, в которой находится углерод.
По какому признаку делят чугуны
Весь углерод в чугуне существует в двух принципиально разных состояниях:
- в виде цементита (Fe₃C) — химического соединения железа с углеродом;
- в виде графита — свободного углерода.
То, в какой форме и в каком виде выделяется графит, определяет механические свойства сплава. По этому признаку различают четыре основных вида чугуна: белый, серый, ковкий и высокопрочный.
Белый чугун — практически весь углерод связан в цементит, излом светлый, блестящий. Материал очень твёрдый и хрупкий, плохо обрабатывается резанием. В чистом виде как конструкционный почти не применяется: это сырьё для передела в сталь и основа для получения ковкого чугуна. Подробнее — в статье «Белый чугун».
Серый чугун (СЧ) — углерод выделяется в виде пластинчатого графита, излом серый. Самый массовый чуун в машиностроении: отлично льётся, гасит вибрации, хорошо обрабатывается, недорог. Марки СЧ10–СЧ35 регламентирует ГОСТ 1412-85, цифра показывает предел прочности при растяжении, умноженный на десять (СЧ20 — 200 МПа). Выбор марки под деталь прост:
- СЧ10 и СЧ15 — малонагруженные детали: крышки, корпуса, плиты;
- СЧ18, СЧ20, СЧ25 — корпуса насосов, станины, маховики, тормозные барабаны;
- СЧ30 и СЧ35 — ответственные детали, работающие при повышенных нагрузках.
Ковкий чугун (КЧ) — получают не ковкой, а длительным отжигом отливок из белого чугуна. В результате цементит распадается, и графит выделяется в хлопьевидной форме. По прочности и пластичности занимает промежуточное положение между серым и высокопрочным, применяется в авто- и сельхозмашиностроении.
Высокопрочный чугун (ВЧ) — графит имеет шаровидную форму (его получают модифицированием расплава магнием). Шаровидные включения меньше ослабляют металлическую основу, поэтому ВЧ по прочности приближается к литой стали и выдерживает ударные нагрузки. Используется для деталей, где серый чугун не тянет: коленвалы, шестерни, ответственные корпуса.
Отдельную группу составляют чугуны специального назначения — жаростойкие, коррозионностойкие, износостойкие, антифрикционные, которые получают легированием. Их мы разобрали в отдельной статье о чугунах спецназначения.
Какой чугун выбрать для детали
Если деталь работает на сжатие, без ударов и высоких температур — достаточно серого чугуна марки СЧ15–СЧ25. Это самый экономичный вариант для корпусов, станин, втулок, шкивов, плит. Под ударные и знакопеременные нагрузки берите высокопрочный ВЧ, под износ и агрессивные среды — специальные легированные чугуны. Если сомневаетесь в марке, пришлите чертёж или 3D-модель — наши технологи подберут сплав под условия работы и рассчитают стоимость отливки.
Промдеталь выполняет чугунное литьё на заказ от единичных экземпляров до серий по вашим чертежам и 3D-моделям. Звоните: +7 (4932) 39-70-31 — получите оценку в день обращения.