Серый чугун — технологичный материал, обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов по сравнению с чугуном других типов. Из него можно изготовлять отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок от 2 до 500 мм.
В основу стандартизации серого чугуна (СЧ) заложены принципы регламентирования минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении.
Марки, механические свойства серого чугуна по ГОСТ 1412-85, ИСО 185 и национальным стандартам некоторых стран приведены в табл. 1-3.
1. Отечественные марки серого чугуна и зарубежные аналоги
| Украина, Россия, ГОСТ 1412-85 | ИСО 185 | Великобритания, BS 1452 | Германия, DIN 1691 | США, ASTM А48 | Япония, JIS G5501 |
| СЧ 10 | 100 | 100 | GG-10 | 20 B | FC 100 |
| СЧ 15 | 150 | 150 | GG-15 | 25 B | FC 150 |
| СЧ 18 | — | 180 | — | — | — |
| СЧ 20 | 200 | 200 | GG-20 | 30 B | FC 200 |
| СЧ 21 | — | 220 | — | — | — |
| СЧ 24 | — | — | — | — | — |
| СЧ 25 | 250 | 250 | GG-25 | 35 B | FC 250 |
| — | — | — | — | 40 В | — |
| СЧ 30 | 300 | 300 | GG-30 | 45 B | FC 300 |
| СЧ 35 | 350 | 350 | GG-35 | 50 В | FC 350 |
По ГОСТ 1412-85 марка серого чугуна определяется показателем временного сопротивления чугуна при растяжении.
Условное обозначение марки включает буквы СЧ — серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в (Н/мм2) х10-1:
СЧ 20 ГОСТ 1412-85.
Механические свойства серого чугуна обеспечиваются в литом состоянии или после термической обработки.
Поскольку значения прочности чугуна данной марки в отливке зависят от скорости охлаждения, определяемой толщиной стенки (диаметром) отливки, в стандартах приводятся минимальные значения временного сопротивления при растяжении σв в отдельно отлитых пробных заготовках других диаметров или сечений из СЧ каждой марки (табл. 2).
2. Механические свойства серых чугунов
|
Стандарт |
Марка чугуна |
Толщина стенки, мм |
Временное сопротивление при растяжении, Н/мм2, не менее |
Твердость НВ |
|
ГОСТ 1412-85 |
СЧ 10 |
4 8 15 30 50 80 150 |
140 120 100 80 75 70 65 |
205 200 190 185 156 149 120 |
|
СЧ-15 |
4 8 15 30 50 80 150 |
220 180 150 110 105 90 80 |
241 224 210 201 163 156 130 | |
|
СЧ-18 |
30 |
180 |
— | |
|
СЧ 20 |
4 8 15 30 50 80 150 |
270 220 200 160 140 130 120 |
255 240 230 216 170 163 143 | |
|
СЧ 21 |
30 |
300 |
— | |
|
СЧ 25 |
4 8 15 30 50 80 150 |
310 270 250 210 180 165 150 |
260 255 245 238 187 170 156 | |
|
СЧ 30 |
4 8 15 30 50 80 150 |
— 330 300 260 220 195 180 |
— 270 260 250 197 187 163 | |
|
СЧ 35 |
4 8 15 30 50 80 150 |
— 380 350 310 260 225 205 |
— 290 275 270 229 201 179 |
Классификация серого литейного чугуна по международному стандарту ИСО 185 включает шесть классов, устанавливаемых на основании результатов механических испытаний на растяжение образцов, вырезанных из различных литейных проб.
Характерным показателем, определяющим марку чугуна, является временное сопротивление при растяжении σв образцов из отдельно отлитых цилиндрических проб диаметром 30 мм.
По стандарту Германии DIN 1691 в заказе на отливки должно быть однозначно указано: является ли характерным свойством временное сопротивление при растяжении или твердость по Бринеллю. В зависимости от этого маркировка чугунов обозначается по-разному. Например:
Чугун DIN 1691-GG-25
или
Чугун DIN 1691-GG-210 НВ
Данные овременном сопротивлении при растяжении, приведенные в табл. 2, являются гарантированными в отливках.
Связь между толщиной стенки (2,5… 80 мм) и твердостью отливки из различных марок СЧ представлена в стандарте DIN 1691 в регламентированном виде (табл. 2а), что позволяет правильно и точно устанавливать твердость для заданного интервала толщин стенок отливок.
2а. Твердость по Бринеллю отливок из серого чугуна по стандарту Германии DIN 1691
|
Марка чугуна * |
Толщина стенки, мм |
Твердость по Бринеллю НВ ** | |
|
минимум |
максимум | ||
|
GG-150HB |
2,5…5 5…10 10…20 20…40 40…80 |
— — — — — |
210 185 170 160 150 |
|
GG-170HB |
2,5…5 5…10 10…20 20…40 40…80 |
170 140 125 110 100 |
260 225 205 185 170 |
|
GG-190HB |
4…5 5…10 10…20 20…40 40…80 |
190 170 155 135 120 |
275 260 230 210 190 |
|
GG-220HB |
5…10 10…20 20…40 40…80 |
200 180 160 145 |
275 250 235 220 |
|
GG-240HB |
10…20 20…40 40…80 |
200 180 165 |
275 255 240 |
|
GG-260HB |
20…40 40…80 |
200 185 |
275 260 |
* В марке чугуна указаны значения твердости, соответствующие стенке отливки толщиной 15 мм, кроме GG-260 НВ.
** Интервал твердости годен только для указанной области толщин стенок. Интервал твердости может быть уже, но разница должна быть не менее 40 НВ.
3. Характеристика и назначение некоторых отливок из серого чугуна
| Марка чугуна | Характеристика | Назначение |
| СЧ 10 | Неответственные отливки, к которым предъявляется требование легкости обработки, а не прочности | Плиты, грузы, корыта, крышки, кожухи, основания с привертными направляющими |
| СЧ 15 | Малоответственные отливки с толщиной стенки s = 8… 15 мм; невысокие требования к износостойкости | Детали сложной конструкции при недопустимости большого коробления и невозможности проведения их термообработки старением; маховики, шкивы, поршневые кольца, арматура; сосуды, работающие под давлением: тонкостенные отливки с развитыми габаритными размерами небольшой массы; детали весов, текстильных, швейных и др. машин |
| СЧ 18 | Ответственные отливки с s = 8…25 мм; детали, подвергающиеся средним напряжениям и давлениям | Основания станков, детали корпусов, крупные шкивы, зубчатые колеса, блоки цилиндров, поршни и поршневые кольца и др. |
| СЧ 20 | Ответственные отливки с s= 10…30 мм; детали требующие значительной прочности и работающие при температуре до 300 °С | Корпуса, блоки цилиндров, зубчатые колеса, станины с направляющими большинства металлорежущих станков, диски сцепления, тормозные барабаны и т.п. |
| СЧ 24 | Ответственные отливки с s = 20…40 мм; детали, работающие при температуре до 300 °С | Блоки автомобильных цилиндров, гильзы двигателей, поршни, тяжелонагруженные зубчатые колеса, кокильные формы и т.п. |
| СЧ 25 | Ответственные сложные отливки с s = 20…60 мм; детали, работающие при температуре до 300 °С | Корпуса насосов и гидроприводов, поршни и гильзы дизелей и бесклапанных двигателей, цилиндры и головки дизелей; рамы, штампы для холодной вытяжки и детали, работающие под высоким давлением; блоки цилиндров, головки блоков, гильзы автомобилей и тракторов, станины станков; клапаны и кулачки распределительных механизмов |
| СЧ 30 | Ответственные высоко-нагруженные отливки с s= 20… 100 мм; детали, работающие при температуре до 300 °С | Цилиндры и крышки паровых машин, малые коленчатые валы, клапаны и кулачки распределительных механизмов; зубчатые колеса, цепные звездочки, тормозные барабаны, муфты, диски сцепления, клапаны, поршневые кольца; станины ножниц и прессов, блоки и плиты многошпиндельных станков, станины с направляющими револьверных, автоматических и других интенсивно нагруженных станков |
| СЧ 35 | Ответственные высоконагру-женные отливки cs>20 мм | Крупные толстостенные втулки, крупные коленчатые валы; цепные звездочки, зубчатые и червячные колеса, тормозные барабаны, муфты, диски сцепления, клапаны, поршневые кольца |