Жаростойкий чугун: марки ЖЧХ, ЖЧЮ, ЧХ, ЧС, ЧЮ — свойства и литьё на заказ

Жаростойкий чугун — это чугун, который при высокой температуре не окисляется: на поверхности образуется плотная плёнка окалины, перекрывающая кислороду доступ внутрь металла. Обычный серый чугун СЧ20 при 600 °C окисляется по сечению за один сезон работы, жаростойкие марки держат 700–1100 °C годами. Именно это — а не прочность — их главное свойство, и именно по температуре эксплуатации выбирают марку.

По ГОСТ 7769-82 жаростойких марок больше десятка: хромистые ЖЧХ (ЧХ1–ЧХ32), кремнистые ЖЧС (ЧС5, ЧС5Ш), алюминиевые ЖЧЮ (ЧЮ6С5, ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш, ЧЮ30). Завод «Промдеталь» отливает детали из всех групп в холоднотвердеющие смеси (ХТС): колосники, печную арматуру, реторты, подовые плиты, сопла, футеровку — от одной штуки до серии, отливки массой от 0,5 до 350 кг. Расчёт по чертежу — за один рабочий день, бесплатно.

ЖЧХ и ЧХ — в чём разница терминов

Путаница с обозначениями — первое, с чем сталкивается заказчик жаростойкого литья. Разводим сразу:

  • ЖЧХ — жаростойкий чугун хромистый. Это не отдельный ГОСТ, а бытовое (учебное) обозначение жаростойких марок хромистой группы. По ГОСТ 7769-82 они маркируются как ЧХ1, ЧХ2, ЧХ3, ЧХ3Т, ЧХ9Н5, ЧХ16, ЧХ16М2, ЧХ22, ЧХ22С, ЧХ28, ЧХ28П, ЧХ28Д2, ЧХ32 — цифра после Х показывает примерную массовую долю хрома в процентах.
  • ЖЧЮ — жаростойкий чугун алюминиевый. То же самое для алюминиевой группы: по стандарту это ЧЮ6С5, ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш, ЧЮ30, где Ю — алюминий (5,5–31 %), С — кремний, Х — хром, Ш — шаровидный графит.
  • ЖЧС — жаростойкий чугун кремнистый (силал): ЧС5 и ЧС5Ш.

Если в заказе или в запросе на закупку стоит ЖЧХ или ЖЧЮ — это тот же металл, что и ЧХ/ЧЮ соответствующего состава. В договоре и паспорте качества марка будет по ГОСТ 7769-82.

Как жаростойкий чугун противостоит жару

Критерий жаростойкости в ГОСТ 7769-82 формализован (пункт 1.7): жаростойкая марка должна увеличивать в массе от окалинообразования не более 0,5 г/м²·ч и в размерах не более 0,2 % при температуре эксплуатации в течение 150 часов.

Механизм защиты один у всех групп: легирующий элемент (хром, кремний или алюминий) при нагреве образует на поверхности плотную оксидную плёнку. Хром даёт окислы Cr₂O₃, кремний — SiO₂, алюминий — Al₂O₃. Плёнка плотная, не отслаивается и не пропускает кислород к железу — металл не «сгорает» и не рыхлеет.

Но температура эксплуатации — не единственный критерий. Второй по важности — среда: одна и та же марка в окислительной атмосфере (чистый воздух) держит верхнюю границу, а в восстановительной среде, в парах серы или SO₂ предел снижается на 100–200 °C. Поэтому при заявке мы спрашиваем не только температуру, но и что горит или что проходит через печь: от этого выбор марки меняется сильнее, чем от самой цифры.

Химический состав жаростойких марок

Состав по ГОСТ 7769-82 (таблица 2), основные группы. Сера и фосфор — предельные значения по стандарту.

ГруппаМаркиC, %Si, %Cr, %Al, %S, %P, %
Хромистые низколегированныеЧХ1, ЧХ2, ЧХ33,0–3,81,5–3,80,40–3,00—до 0,12до 0,30
Хромистые высоколегированныеЧХ16, ЧХ22, ЧХ28, ЧХ320,5–3,60,2–2,513,0–34,0—до 0,08до 0,10
КремнистыеЧС5, ЧС5Ш2,4–3,44,5–6,0до 1,0—до 0,12до 0,30
АлюминиевыеЧЮ6С5, ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш, ЧЮ301,0–3,0до 6,0до 3,05,5–31до 0,08до 0,30

Закономерности:

  • Хромистые низколегированные (ЧХ1–ЧХ3) — серые чугуны с пластинчатым графитом: хром повышает жаростойкость и дисперсность перлита, метал сохраняет обрабатываемость резанием.
  • Хромистые высоколегированные (ЧХ16 и выше) — белые чугуны: углерод уходит в карбиды хрома, графита нет. Отсюда твёрдость 400–610 НВ и главная особенность группы — они одновременно и жаростойкие, и износостойкие.
  • Алюминиевые ЧЮ22Ш и ЧЮ30 — рекордсмены по температуре: алюминий образует самую плотную оксидную плёнку из трёх защитных элементов.
  • В марках с шаровидным графитом (Ш) — ЧС5Ш, ЧЮ22Ш — прочность при той же температуре заметно выше, чем у пластинчатых «собратьев».

Механические свойства

По таблице 3 ГОСТ 7769-82 (для высокохромистых, марганцевых и никелевых — после нормализации и низкотемпературного отпуска):

Маркаσв, МПа, не менееσизг, МПа, не менееТвёрдость НВ
ЧХ1170350207–286
ЧХ2150310207–286
ЧХ3150310228–364
ЧХ16350700400–450
ЧХ22290540330–610
ЧХ28370560215–270
ЧХ32290490245–340
ЧС5150290140–300
ЧС5Ш290—228–300
ЧЮ6С5120240235–300
ЧЮ22Ш290390241–364
ЧЮ30200350364–550

Два практических момента. Первый: механические свойства стандарт контролирует только по требованию потребителя, а марка определяется химическим составом (пункт 1.3) — если твёрдость важна, фиксируем её в заказе и подтверждаем испытаниями. Второй: жаростойкие марки слабы на растяжение по определению — их задача не нести нагрузку, а выживать в горячей среде. Нагруженную деталь (вал, звёздочка) из жаростойкого чугуна делать не стоит: там сталь или жаропрочный чугун с шаровидным графитом ЧН.

Температуры эксплуатации по маркам

Ориентировочные пределы в воздушной среде (по ГОСТ и марочникам):

МаркаРабочая температура, доСреда и особенности
ЧХ1500 °Cтопочные газы, слабощелочные среды
ЧХ2600 °Cто же, износостойкость выше
ЧХ3, ЧХ3Т700 °Cто же; ЧХ3Т — под абразив
ЧС5700 °Cтопочные газы
ЧС5Ш800 °Cтопочная арматура котлов, сопла, подовые плиты
ЧХ16900 °Cжар + абразив + неорганические кислоты
ЧЮ6С5800 °Cсреда с сернистыми соединениями, резкие смены температуры
ЧХ22, ЧХ22С1000–1100 °Cколосники, подовые плиты, печная арматура
ЧЮ7Х2750 °Cпечная арматура, стойкость к истиранию
ЧХ281100 °Cкислоты, запылённые газы
ЧЮ22Ш1100 °Cсеросодержащие газы, пары воды, окислы ванадия
ЧХ321150–1200 °Cпредел по окалиностойкости в хромистой группе
ЧЮ301100–1200 °Cмаксимум по температуре среди жаростойких чугунов

Все цифры — ориентировочные: в сернистых и восстановительных средах предел ниже, при циклическом нагреве ресурс меньше. Верхнюю границу держат на воздухе.

Термообработка и технологические особенности

Отливки из жаростойких марок после выбивки нуждаются в термообработке — по ГОСТ 7769-82 её вид задаётся на отливку:

  • высокотемпературный графитизирующий отжиг 1173–1223 K (900–950 °C, выдержка 6–12 ч, охлаждение с печью) — снижает твёрдость и содержание структурно-свободного цементита в низколегированных марках;
  • отпуск 793–833 K (520–560 °C) — снимает внутренние напряжения в высоколегированных хромистых и алюминиевых отливках;
  • нормализация 1323–1373 K для высокохромистых износостойких.

Литейные свойства у жаростойких групп скромнее, чем у серых чугунов: хром и алюминий съедают жидкотекучесть, а алюминиевые марки чувствительны к горячим трещинам и к обезуглероживанию поверхности при заливке. Поэтому толщина стенки, радиусы и расположение прибылей здесь считаются более консервативно, чем в СЧ20, — это видно в нашем DFM-анализе на этапе расчёта.

Свариваемость у всех жаростойких групп ограниченная: сварку применяют только для исправления дефектов литья, с подогревом и последующим медленным охлаждением. Ответственные конструкции проектируем как цельнолитые.

Что отливают из жаростойкого чугуна

  • колосники и решётки топок, печей, агломерационных машин — базовое применение; в бытовых и котельных топках СЧ20 прогорает за сезон, ЧХ2–ЧХ16 живут кратно дольше;
  • подовые плиты и балки печей, ролики чистовых клетей, детали термических печей;
  • печная арматура: короба, футеровки, сопла горелок, газовые сопла;
  • реторты (сероуглеродные, для цементации), муфели, тигли;
  • детали котлов: топочная арматура, дистанционирующие детали пароперегревателей;
  • детали стекломашин и пресс-формы для стекольных изделий — ЧЮ6С5 и ЧЮХШ;
  • футеровка дробильно-размольного оборудования, работающего при нагреве — ЧХ16, ЧХ22;
  • детали обжиговых колчеданных и цементных печей — ЧХ28, ЧЮ22Ш, ЧЮ30;
  • сопла для пескоструйных аппаратов, рабочие колёса насосов на абразиве.

Критерий заказа: деталь работает в горячей среде (печь, топка, котёл, газоход) и её главный враг — окисление, а не нагрузка. Если деталь и нагружена, и горячая — смотрим жаропрочные никелевые чугуны ЧН (ЧН19Х3Ш, ЧН11Г7Ш) — это отдельная группа стандарта.

Жаростойкий чугун против нержавеющей стали — как выбирают

Сравнение, которое заказчики чаще всего просят:

КритерийСЧ20 (серый)ЧХ16 (жаростойкий)ЧХ22/ЧХ2812Х18Н10Т (нерж.)
Окалиностойкостьдо 500 °Cдо 900 °Cдо 1100 °Cдо 800–900 °C
Стоимость за кгбазоваяв 1,3–1,5 раза вышев 1,5–2 раза вышев 3–5 раз выше
Обрабатываемость резаниемнормальнаяшлифовкашлифовканормальная
Свариваемостьограниченнаянетнетбез ограничений
Прочность при 20 °C200 МПа350 МПа290–370 МПа~200 МПа

Жаростойкий чугун выигрывает у нержавейки по цене при равной или лучшей окалиностойкости в хромистой группе. Проигрывает по свариваемости и по требованиям к конструированию (толщина стенок, радиусы). Итоговое правило: цельнолитая деталь в горячей среде — жаростойкий чугун; сварной узел — нержавеющая сталь.

Как заказать отливки из жаростойкого чугуна

1. Пришлите чертёж, эскиз или фото детали с размерами и, обязательно, условиями работы: температура, среда (воздух, топочные газы, сернистые газы, кислоты), режим (циклический/постоянный) — на rlmz@mail.ru или в форму на сайте. 2. Технолог подберёт группу и марку (ЧХ / ЧС / ЧЮ — по температуре и среде), оценит технологичность, сделает расчёт — за один рабочий день, бесплатно. 3. Согласуем смету, при необходимости изготавливаем модельную оснастку, отливаем в ХТС — от 0,5 до 350 кг, от 1 шт. 4. Термообработка по режиму стандарта, контроль структуры на шлифах по ГОСТ 3443-87, документ о качестве по ГОСТ 26358-84, отгрузка транспортной компанией по России.

Телефон: +7 (4932) 39-70-31 · 8-800-200-00-85 · E-mail: rlmz@mail.ru

Частые вопросы о жаростойких чугунах

Что такое жаростойкий чугун и чем он отличается от жаропрочного?

Жаростойкость — сопротивление окислению и окалинообразованию при высокой температуре: металл не «сгорает». Жаропрочность — сохранение прочности и сопротивления ползучести в горячем состоянии. Жаростойкие марки по ГОСТ 7769-82 — ЧХ, ЧС, ЧЮ; жаропрочные — никелевые ЧН19Х3Ш и ЧН11Г7Ш. Для деталей, которые в горячем состоянии ещё и нагружены, нужны жаропрочные, а не жаростойкие марки.

Что значит маркировка ЖЧХ и ЖЧЮ?

ЖЧ — жаростойкий чугун, Х — хромистый, Ю — алюминиевый. Это учебное/бытовое обозначение; в ГОСТ 7769-82 те же марки идут как ЧХ1–ЧХ32 (хромистые), ЧС5/ЧС5Ш (кремнистые), ЧЮ6С5, ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш, ЧЮ30 (алюминиевые). Цифра после буквы — примерная массовая доля легирующего элемента в процентах, Ш — шаровидный графит.

Какая марка жаростойкого чугуна держит максимальную температуру?

Алюминиевые ЧЮ22Ш и ЧЮ30 — до 1100–1200 °C в воздушной среде; у ЧХ28 и ЧХ32 предел 1100–1200 °C в хромистой группе. Но реальный предел зависит от среды: в сернистых газах и при циклическом нагреве он ниже. Точную марку подбирает технолог по условиям работы.

Из какого чугуна делать колосники для печи?

Для бытовых и котельных топок (до 600–700 °C) — ЧХ2 или ЧХ3: дёшево, жаростойко, обрабатываются резанием. Для печей до 900 °C и с абразивом (топливо с золой) — ЧХ16. Для промышленных печей и обжиговых установок до 1100 °C — ЧХ22, ЧХ28 или алюминиевые ЧЮ22Ш/ЧЮ30. Серый чугун СЧ20 в таких условиях прогорает за один отопительный сезон.

Какие марки жаростойких чугунов есть по ГОСТ 7769-82?

Хромистые: ЧХ1, ЧХ2, ЧХ3, ЧХ3Т, ЧХ9Н5, ЧХ16, ЧХ16М2, ЧХ22, ЧХ22С, ЧХ28, ЧХ28П, ЧХ28Д2, ЧХ32. Кремнистые: ЧС5, ЧС5Ш. Алюминиевые: ЧЮ6С5, ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш, ЧЮ30. Всего — 21 марка по трём группам; отдельно стандарт включает жаропрочные никелевые чугуны ЧН и марганцевые ЧГ.

Сколько стоит отливка из жаростойкого чугуна?

Ориентир — от 420 ₽/кг без НДС для жаростойких марок (ЖЧХ) для рядовых отливок средней сложности, без мехобработки. Хромистые и алюминиевые высоколегированные марки дороже за счёт феррохрома и ферроалюминия. Точную цену завод считает по чертежу за один рабочий день бесплатно. Отливки от 0,5 до 350 кг, минимальная партия — одна штука.

Можно ли заменить жаростойкий чугун нержавеющей сталью?

Иногда — но это дороже в 3–5 раза за кг и хуже по окалиностойкости в хромистой группе: ЧХ22 и ЧХ28 держат 1000–1100 °C против 800–900 °C у 12Х18Н10Т. Нержавейка выигрывает по свариваемости и обработке резанием. Для цельнолитых деталей печей и топок жаростойкий чугун — более рациональный выбор.

Связанные материалы

Ищите где изготовить на заказ отливки из чугуна или стали, модельную оснастку по чертежу или 3D-модели? Завод „Промдеталь“ отливает от 1 штуки до серии, заявку получает технолог завода. Расчёт — за один рабочий день.

Завод «Промдеталь» 📞 +7 (4932) 39-70-31 ✉️ rlmz@mail.ru  Сообщество ВКонтакте → https://vk.ru/liteika37