В сером чугуне графит имеет пластинчатую форму (чешуйчатую структуру). Его механические свойства, согласно стандарту JB/T4406-1999, охватывают 5 марок: предел прочности при растяжении (σb) составляет 260–420 МПа, а относительное удлинение (δ) – до 22%. В то время как у чугуна с шаровидным графитом предел прочности (σb) составляет 350–900 МПа, а относительное удлинение (δ) – также до 22%.
В сером чугуне графит имеет пластинчатую форму (чешуйчатую структуру). Его механические свойства, согласно стандарту JB/T4406-1999, охватывают 5 марок: предел прочности при растяжении (σb) составляет 260–420 МПа, а относительное удлинение (δ) – до 22%. В то время как у чугуна с шаровидным графитом предел прочности (σb) составляет 350–900 МПа, а относительное удлинение (δ) – также до 22%. Однако для некоторых инженерных применений механические свойства серого чугуна оказываются недостаточными, а чугуна с шаровидным графитом – избыточными. Это привело к созданию материала, промежуточного между серым и высокопрочным чугуном, который называется чугуном с вермикулярным графитом (ЧВГ). ЧВГ обладает уникальными структурно-механическими свойствами.
Форма графита в ЧВГ является промежуточной между пластинчатой и шаровидной. Его прочность и пластичность выше, чем у серого чугуна, а теплопроводность, демпфирующая способность и литейно-обрабатываемые свойства лучше, чем у чугуна с шаровидным графитом. Благодаря этому ЧВГ заменяет высокопрочный серый чугун, легированный чугун, ковкий чугун с черным сердцем и марки чугуна с шаровидным графитом с низким относительным удлинением.
Обычно графит в жидком чугуне существует в виде пластин и слоев. При добавлении в расплав вермикуляризатора графит приобретает червеобразную (вермикулярную) форму. Его морфология находится между графитом серого и высокопрочного чугуна, а механические свойства превышают свойства серого чугуна, но уступают свойствам чугуна с шаровидным графитом. Сплав, добавляемый в чугун для придания графиту вермикулярной формы, называется вермикуляризатором, а обработанный таким образом чугун – чугуном с вермикулярным графитом (ЧВГ).
ЧВГ в основном применяется в головках цилиндров мощных дизельных двигателей, корпусах электродвигателей, станинах, картерах ведущих мостов, тормозных барабанах, чугунных литейных формах, изложницах, корпусах клапанов, холодильном оборудовании, текстильных машинах и т.д. Китайские инженеры использовали ЧВГ для изготовления сопел ракет-носителей, способных мгновенно выдерживать температуры до 3000°C.
При производстве чугуна с вермикулярным графитом модифицирование (инокуляция) остается незаменимой операцией. Цель модифицирования: предотвращение образования отбела в отливке; увеличение числа эвтектических колоний; измельчение графита; повышение механических свойств материала; подавление регрессии вермикуляризации.
Технология производства чугуна с вермикулярным графитом в основном идентична технологии производства чугуна с шаровидным графитом.
Дозировка вермикуляризатора в основном определяется содержанием серы (S) и углеродным эквивалентом (CE) исходного жидкого чугуна. Для производства чугуна с вермикулярным графитом: содержание S в чугуне 0.03%—0.06%, CE 4.3%—4.7%, остаточное содержание Mg в вермикулярном чугуне 0.03%—0.06%, остаточное содержание РЗЭ (RE) 0.04%—0.07%. При этих условиях дозировка вермикуляризатора составляет 1.0%—1.8%, что позволяет достичь требуемых показателей свойств отливки из вермикулярного чугуна.
Гранулометрический состав (фракция) вермикуляризатора аналогичен составу сфероидизирующего агента и определяется емкостью (размером) чугуновозного ковша.
Чугуны с вермикулярным графитом. Марки, структура и механические свойства
Стандарт: JB/T4403-1999
Марка | σb | σ0.2 | δ | Твердость HBW | Степень вермикуляризации (вермикулярности) | Металлографическая структура (основа) |
МПа | МПа | % | ≥ | |||
≥ | ||||||
RUT420 | 420 | 335 | 0.75 | 200-280 | 50 | Перлитная |
RUT380 | 380 | 300 | 0.75 | 193-274 | 50 | Перлитная |
RUT340 | 340 | 270 | 1.0 | 170-249 | 50 | Перлито-ферритная |
RUT300 | 300 | 240 | 1.5 | 140-217 | 50 | Феррито-перлитная |
RUT260 | 260 | 195 | 3.0 | 121-197 | 50 | Ферритная |
Кремнистые сплавы железа с высоким содержанием редкоземельных элементов (РЗЭ) и низким содержанием магния (Fe-Si-RE-Mg-Ca) Стандарт: QB/T003-2004
Марка сплава | Химический состав,% | |||||
RE | Mg | Ca | Si | Ai | Fe | |
FeSiMg4Ca2RE8 | 7-9 | 3.5-4.5 | 1.5-2.5 | ≤44 | <1.5 |
Остальное |
FeSiMg5Ca2RE10 | 9-11 | 4.5-5.5 | 1.5-2.5 | ≤44 | <1.5 | |
FeSiMg6Ca3RE10 | 9-11 | 5.5-6.5 | 2.5-3.5 | ≤44 | <1.5 | |
FeSiMg7Ca3RE15 | 13-16 | 6.5-7.5 | 2.5-3.5 | ≤44 | <1.5 | |
FeSiMg8Ca3RE18 | 17-22 | 7-9 | 2.5-3.5 | ≤44 | <1.5 |
Примечание
Данный продукт является стандартным вермикуляризатором, который может применяться в соответствии с содержанием серы (S) в исходном жидком чугуне при локальных условиях производства. Химический состав также может быть скорректирован по требованию заказчика для соответствия потребностям производства отливок из чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ).