СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ, ЛИТЕЙНЫЕ СВОЙСТВА И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЧУГУНОВ

Основные принципы стандартизации чугунов в международных стандартах

В основу стандартизации серого чугуна положен принцип регламентирования минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении (_В). В соответствии с этим принципом обозначение марки чугуна в стандартах различных стран содержит значение минимально допустимого _В, определенного в стандартной литой заготовке пробы диаметром 30 мм. Поскольку значения прочности чугуна данной марки в отливке зависят от скорости охлаждения, определяемой толщиной стенки (диаметром) отливки, в анализируемых стандартах приводятся минимальные значения _В в отдельно отлитых пробах других диаметров или сечений из серого чугуна каждой марки. А в стандарте Германии, например, приводят таблицы и номограммы, связывающие прочность чугуна каждой марки с сечением пробной заготовки. Международные стандарты на серый чугун не регламентируют максимально допустимое значение _В, но устанавливают для чугуна каждой марки пределы допустимого значения твердости. В стандарте Германии DIN 1691 отмечено, что в заказе на отливки должно быть однозначно указано, является ли характерным свойство временное сопротивление при растяжении или твердость по Бринеллю, и, в зависимости от этого, маркировка обозначается поразному. Например:

чугун DIN 1691-GG-25 или чугун DIN 1691-GG-210 HB

Буквы GG обозначают соответственно: “gegossen”- отлито и “gubeisen”- чугун.

Сравнение маркировки серого чугуна в стандартах ведущих стран мира приведено в табл.1.20.

Таблица 1.20 – Маркировка серого чугуна в стандартах ведущих стран мира

Как уже было рассмотрено в разд.1.3, в ГОСТе 7293-85 «Чу-гун с шаровидным графитом для отливок» предусмотрено восемь марок чугуна. Марка ЧШГ определяется показателями временного сопротивления разрыву при растяжении (_В) и условного предела текучести (_0,2). Условное обозначение марки включает буквы ВЧ - «высокопрочный чугун» и цифровое обозначение минимального значения _В в (Н/мм²)*10^-1 (в кгс/мм²).

В стандарте США ASTM A536 в маркировке чугуна первое и второе числа также определяют показатель временного сопро-тивления при разрыве (_В), первое - в фунтах/дюйм²*10³, а второе - округленная величина этого показателя в (Н/мм²)*10^-1. Третье число определяет минимальное значение относительного удлинения в %. Например, марка чугуна 80-50-06 имеет следующие минимальные показатели механических свойств: В = 80000 фунт/дюйм² или 552 Н/мм²; _0,2 = 55000 фунт/дюйм² или 379 Н/мм²; = 6,0 %.

В стандарте Германии DIN 1693-GGG-50 в названии марки буквы означают: G – “gegosen” (отлито), G – “gubeisen” (чугун), G- “globular” (шаровидный), 50- минимальное значение _В в (Н/мм²)*10^-1(например, GGG-50). В стандарте Великобритании BS 2789 буквенные обозначения не применяются. Во французском стандарте NF A 32-201 буквы FGS означают: ”fonte” (литье), “graphite” (графит) и “sferoidal” (шаровидный). В обозначениях стандартов Франции и Великобритании помимо временного сопротивления при растяжении В в Н/мм² указывается и относительное удлинение в %. В случае, когда испытания на растяжение выполняются не на отдельных, а на смежных с отливкой образцах, обозначение дополняют буквой А. В случае, когда отливки должны обладать особой ударной вязкостью при низкой температуре, указанные обозначения дополняются буквой L, сопровождаемой числом, соответствующим температуре испытаний. Символы L и А могут сочетаться. Например, FGS 350-22AL40.

В большинстве национальных стандартов на высокопрочные нелегированные чугуны, регламентирующих механические свойства, химический состав чугунов не оговаривается. Обязательными для контроля являются временное сопротивление при растяжении _В, предел текучести _0,2, и относительное удлинение . В стандартах всех стран, за исключением стандартов Германии и США, приводят контролируемые пределы величин твердости.

Остальные параметры чугунов, в том числе микроструктура, могут контролироваться по требованию заказчика. Количество графита преимущественно шаровидной формы, оговариваемое в большинстве национальных стандартов, колеблется в широких пределах – от 70% в стандарте Японии до 90% в стандарте США ASTM A-395. В том же стандарте приводится единственная марка ферритного чугуна ЧШГ с контролем химического состава по основным элементам и твердости. Определение _В, предела текучести _0,2 и относительного удлинения в большинстве стандартов осуществляют на отдельно отлитых и специально выточенных образцах диаметром 14 мм из заготовок больших размеров (до 75 мм). Если по техническим причинам необходимо использовать образец другого диаметра, он должен обязательно удовлетворять следующему соотношению: l0 = 5d₀, где l0 - начальная длина между метками на испытуемом образце; d₀ - начальный диаметр образца. Такие образцы называют пятикратными.

Стандарт Японии JIS G5502 включает 7 марок чугуна с шаровидным графитом: FCD370 и FCD400 – для ферритных, FCD450 и FCD500 – для ферритно-перлитных и FCD600, FCD700 и FCD800 – для перлитных чугунов. Стандарт JIS G5503 содержит три марки чугуна с шаровидным графитом: FCD900 - ферритно-бейнитного класса с повышенной ударной вязкостью, FCD1000 - со структурой матрицы «отпущенный мартенсит» - повышенной прочности и FCD1200 - чугун мартенситного класса с повышенной твердостью, применяемый для отливок, работающих на износ. Последние 3 марки получают термической обработкой с нагревом в область аустенитного состояния.

Сравнение маркировки высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в стандартах ведущих стран мира приведено в табл.1.21.

Таблица 1.21 – Маркировка ВЧШГ в стандартах ведущих стран мира

При стандартизации ковкого чугуна (табл.1.22) регламентируют минимально допустимое значение временного сопротивления разрыву при растяжении (_В), относительное удлинение () и твердость (НВ), а также минимально допустимое значение предела текучести (_0,2).Стандарты зарубежных стран на механические свойства ковкого чугуна предусматривают применение образцов примерно таких же размеров как в ГОСТ 1215-79. В стандарте США ASTM A602 (P 82), например, «чугун М7002», буква М означает “malleable”- ковкий, 70- кгс/мм², 02- относительное удлинение в %, а в стандарте на отливки из ферритного ковкого чугуна ASTM A47 приведены две марки 22010 и 24018, где 220 и 240-показатели предела текучести (0,2) в Н/мм², а 10 и 18- относительное удлинение в %. В стандартах Японии на отливки из ковкого чугуна марки обозначают только по В, в остальных странах - по В и , причем в Германии и Великобритании В в кгс/мм2, а в Японии и Франции - в Н/мм². В Германском стандарте DIN 1692 буквы GTS обозначают отожженный ковкий чугун без обезуглероживания, а GTW- обезуглероженный отожженный ковкий чугун.

Таблица 1.22 – Маркировка ковкого чугуна в стандартах ведущих стран мира

Японский стандарт JIS G 5702 регламентирует свойства черносердечных ковких чугунов, обозначаемых буквами FCMB “foundry casting malleable blackheart”, JIS G5703 - FCMW, буква W означает “whiteheart” (белосердечный, он же обезуглероженный), причем три последние марки дополнены буквой Р, что означает “perlite” (перлитный). И, наконец, стандарт JISG 5704-FSMP, где Р означает то же самое. Французский стандарт NF A32-701 оговаривает марки белосердечного ковкого чугуна, который обозначается буквами MB-“milleable blanc”, а стандарт NF A 32-702 на отливки из ковкого чугуна с шаровидным графитом, ферритного и перлитного чугунов, маркируют буквами MN, где N обозначат “nodulaire”- шаровидный. В стандарте Великобритании BS 6681 классы ковкого чугуна обозначаются следующим образом: W-белосердечный (обезуглероженный) ковкий чугун, B-черносердечный (ферритный) ковкий чугун, Р-перлитный ковкий чугун.