Высокопрочные чугуны — разновидность серых чугунов, которые получают при модификации их магнием или церием. Графитовые включения в этих чугунах имеют шаровидную форму. Шаровидный графит в меньшей степени, чем пластинчатый, ослабляет сечение металлической матрицы и, главное, не является таким сильным концентратором напряжений. Это обстоятельство в сочетании с возможностью формировать необходимую структуру металлической матрицы позволяет придавать чугунам высокую прочность, пластичность и повышенную ударную вязкость.
Чугуны с шаровидным графитом используются в промышленности с 40-х годов. Такие чугуны при высоком пределе прочности до 12 МПа обладают и относительно высоким удлинением до 17%. Кроме того, высокопрочный чугун обладает следующими механическими свойствами:
- При напряжениях в циклическом режиме прочность ВЧШГ возрастает на 40% (явление приспосабливаемости), чего нет у стали и других конструкционных материалов, используемых для изготовления напорных труб.
- Снижение предела выносливости ВЧШГ при 10 млн. циклов ниже, чем у сталей.
- ВЧШГ не склонен к деформационному старению (релаксация материала), термическое старение не велико и начинается только при t = 450…550 oС.
- Порог хладоломкости лежит в пределах -60 oС (т.е. ударная прочность остается постоянной).
Все виды чугуна, в том числе и ВЧШГ, обладают хорошими литейными свойствами, а также хорошо противостоят коррозии. Из чугунов изготовляют элементы строительных конструкций, в том числе и таких ответственных, как опорные части железобетонных балок, ферм, башмаки под колонны, тюбинги для тоннелей метрополитена.
Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом используют для замены литой стали в изделиях ответственного назначения (валки горячей прокатки, станины и рамы прокатных станов, молотов и прессов). По сравнению со сталью они обладают несравненно более высокими литейными свойствами и на 8–10 % меньшей плотностью (последнее позволяет снизить массу машин). Даже поковки ответственного назначения из легированных сталей можно заменять на отливки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Классический пример этого — тяжелонагруженные коленчатые валы дизельных, в том числе автомобильных двигателей, к которым предъявляют высокие требования по статической и усталостной прочности. Высокопрочный чугун используют и для замены серого чугуна с пластинчатым графитом, если необходимо увеличить срок службы изделия или снизить массу.
по материалам:
- справочник «Металлы и сплавы» НПО «Профессионал»
- СП 40-109-2006 «Проектирование и монтаж водопроводных и канализационных сетей с применением высокопрочных труб из чугуна с шаровидным графитом»
