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. 58 - 60.
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 МПа х 10-1: 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 σв в отдельно отлитых пробных заготовках других диаметров или сечений из СЧ каждой марки (табл. 59).
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 стд 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 о временном сопротивлении при растяжении, приведенные в табл. 59, являются гарантированными в отливках.
Связь между толщиной стенки (2,5-80 мм) и твердостью отливки из различных марок СЧ представлена в DIN 1691 в регламентированном виде (табл. 59в), что позволяет правильно и точно устанавливать твердость для заданного интервала толщин стенок отливок.
58. Отечественные марки серого чугуна и зарубежные аналоги
Россия,
ГОСТ 1412-85
ИСО 185
Великобритания,
BS 1452
Германия,
DIN 1691
США,
ASTM A 48
Япония,
JIS G 5501
СЧ 10
100
100
GO-10
20 В
FC 100
СЧ 15
150
150
GG-15
25 В
FC 150
СЧ 18
-
180
-
-
-
СЧ 20
200
200
GG-20
ЗОВ
FC 200
СЧ 21
-
220
-
-
-
СЧ 24
-
-
-
-
-
СЧ 25
250
250
GG-25
35 В
FC250
-
-
-
-
40 В
-
СЧ 30
300
300
GG-30
45 В
FC 300
СЧ 35
350
350
GO-35
50 В
FC 350
59. Механические свойства отечественных и зарубежных серых чугунов
Стандарт
Марка чугуна
Толщина стенки, мм
Временное сопротивление при растяжении, МПа, не менее
В стандарте Великобритании BS 1452 представлено семь марок серого чугуна. Стандарт США ASTM А 48 включает девять марок чугуна. Условное обозначение марки включает цифровое обозначение и букву "В" Число определяет временное сопротивление разрыву (фунтах/кв. дюйм), например: 20В ASTM A 48.
Стандарт Японии JIS G 5501 включает шесть марок чугуна. Условное обозначение марки включает буквы FC и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа х 10-1, например: FC 25 JIS G 5501.
Механические свойства чугуна, обеспечивающие долговечность и надежность изделия, не предусмотренные ГОСТом и приведенные в приложении национальных стандартов, даны в табл. 59а.
В большинстве национальных стандартов на серые чугуны, регламентирующих механические свойства, химический состав чугунов не оговаривается, кроме стандартов России и США.
59в. Твердость по Бринеллю отливок из серого чугуна по 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
225
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 ухе, но разница должна быть не менее 40 НВ.
60. Область применения серого чугуна наиболее распространенных марок
Марка чугуна
Требования к деталям
Изготовляемые детали
СЧ 30
Условные напряжения изгиба примерно до 50 МПа
Условные давления между трущимися поверхностями 2 2 МПа
Высокая герметичность
Станины ножниц и прессов, блоки и плиты многошпиндельных станков, патроны токарных станков, зубчатые колеса
Направляющие плиты, станины с направляющими револьверных, автоматических, токарных и других интенсивно нагруженных станков; муфты, кулачки
Гидроцилиндры, корпуса гидронасосов, компрессоров и золотников высокого давления
СЧ 25
Жаростойкость и повышенная прочность
Кокильные формы, выпускные трубы, фитинги
СЧ 20
Условные напряжения изгиба примерно до 30 МПа
Условные давления между трущимися поверхностями > 0,5 МПа
(> 0,15 МПа в отливках массой более 10 т) или подверженность поверхностной закалке
Высокая герметичность
Станины долбежных станков, вертикальные стойки фрезерных, строгальных и расточных станков
Станины с направляющими большинства металлорежущих станков, зубчатые колеса, маховики, тормозные барабаны, диски сцепления
Гидроцилиндры, гильзы, корпуса гидронасосов, золотников и клапанов среднего давления (до 8 МПа)
СЧ 18
Средняя прочность и хорошая обрабатываемость
Корпусные детали
СЧ 15
Условные напряжения примерно до 10 МПа
Давление между трущимися поверхностями ≤ 0,5 МПа
Основания большинства станков, ступицы, корпуса клапанов и вентилей и другие детали сложной конфигурации при недопустимости большого коробления и невозможности получения их старения Тонкостенные отливки с большими габаритными размерами небольшой массы
Салазки, столы, корпуса задних бабок, корпуса маточных гаек, зубчатые колеса, кронштейны, люнеты, вилки переключения, шкивы, планшайбы
СЧ 10
Слабонагруженные детали:
износ не имеет большого значения;
деформации (коробления) должны быть минимальны
Корыта, крышки, кожухи
Основания привертными направляющими, плиты, стойки, подшипники, втулки
Детали из чугуна, марок СЧ 30 и СЧ 20, которые должны обладать преимущественной износоустойчивостью в трущейся паре, рекомендуется ставить сопряженно с деталями из чугуна соответственно маркам СЧ 20 и СЧ 15 за исключением следующих случаев:
а) когда обе детали в трущейся паре должны быть в равной мере износоустойчивы и основной деталью является верхняя;
б) когда условия эксплуатации создают возможность абразивного износа.
В этих случаях обе составляющие трущейся пары следует изготовлять из чугуна одной марки.