Что такое предел прочности чугуна

Для быстрого поиска марки чугуна и её предела прочности нажмите Ctrl+F.

Важно! Предел прочности той или иной марки чугуна может изменяться от типа термообработки и температуры. Если необходима точная информация о пределе прочности чугуна, то её можно узнать в сопроводительной документации к конкретному составу, марке или сплаву.

МаркаПредел прочности, МПа
СЧ15150
СЧ20200
СЧ25250
СЧ30300
СЧ35350
СЧ40400
СЧ45450

‘);> //—>

‘);> //—>

ВЧ35350
ВЧ40400
ВЧ435450
ВЧ50500
ВЧ60600
ВЧ70700
ВЧ80800
ВЧ1001000
КЧ30300
К45450
КЧ50500
КЧ55550
КЧ60600
КЧ65650
КЧ70700
КЧ80800

‘);> //—> ‘);> //—>
На этой странице представлена подробная таблица пределов прочности различных марок чугуна. Таблица периодически пополняется новыми данными.

Опубликовано в журнале "Стройпрофиль", №2/1, 2007

Прочность, пластичность и трещиностойкость труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) – один из наиболее перспективных конструкционных материалов для современных труб. По своим прочностным характеристикам в зависимости от структуры металлической основы и химического состава чугун с шаровидным графитом не только не уступает, но в ряде случаев превосходит углеродистые и низколегированные стали. К тому же производство труб из ВЧШГ значительно дешевле.

По сравнению с углеродистой сталью ВЧШГ имеет ряд преимуществ: меньший удельный вес, более высокий предел текучести, более высокую износостойкость, лучшую жидкотекучесть, лучшую обрабатываемость. По сравнению с серым чугуном ВЧШГ имеет более высокие пределы прочности, текучести, относительное удлинение, ударную вязкость, более высокие антифрикционные свойства. ВЧШГ в среднем в 1,5 раза прочнее обычного серого чугуна, что влечет уменьшение веса деталей на 20–40%. Поэтому в промышленно развитых странах и в России им охотно и с большой экономической выгодой заменяют стальные трубы. Область применения ВЧШГ очень велика. Это коленчатые валы автомобилей и тракторов, прокатные валики, зубчатые передачи, детали поршневой группы, штампы, молоты, прессы и т.д. Трубы из ВЧШГ – это наиболее надежный, долговечный и экономичный материал для транспортировки питьевой воды, промышленных и бытовых стоков, а также для решения целого ряда технологических задач.

Эти трубы являются самыми перспективными по параметрам:

  • эксплуатация трубопроводов 80 лет;
  • наименьшая аварийность по сравнению с трубопроводами из других материалов;
  • высокая скорость прокладки и легкость монтажа без сварочных работ;
  • низкая коррозия и сохранение высокого качества транспортируемой воды;
  • относительное удлинение не менее 10%, во много раз превосходят показатели для серого чугуна;
  • высокая экономическая эффективность за счет низких затрат на прокладку и эксплуатацию чугунных трубопроводов;
  • возможность полной утилизации труб после окончания срока их службы.

Многочисленные испытания позволили сделать вывод, что трубы из ВЧШГ наряду с расчетными допустимыми нагрузками имеют высокий резерв надежной эксплуатации, что подходит для сложных условий прокладки трубопроводов.

Что такое предел прочности чугуна

ВЧШГ отличается от серого чугуна тем, что обладает более высокими прочностными свойствами s=420 МПа, r=300 МПа, 10%.

Существенное влияние на прочностные характеристики ВЧШГ оказывает среднее расстояние между графитовыми включениями. С увеличением расстояния повышается ударная вязкость и немного уменьшается предел прочности при растяжении.
Повышение содержания перлита в чугунах приводит к снижению их пластичности с 15% при 20% до 5% при 60%. Относительное удлинение ферритного чугуна при низком содержании марганца ( 05 Июля 2007

Читайте также:  Особенности чёрной металлургии в россии

Основные свойства и области применения серого чугуна

В основу стандартизации серого чугуна заложен принцип регламентирования минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении (Что такое предел прочности чугунаВ). В соответствии с этим принципом обозначение марки чугуна содержит минимально допустимое значение Что такое предел прочности чугунаВ определенного в стандартной пробной литой заготовке. Механические свойства серого чугуна регламентируются ГОСТ 1412-85 и приведены в табл.1.2. Необходимо учитывать, что порядок подготовки и проведения механических испытаний серого и других чугунов отличаются от методов испытания стали. Например, для чугунных отливок контроль свойств проводят по ГОСТ 27208-87 «Отливки из чугуна. Методы механических испытаний», а способы получения заготовок для образцов из каждого чугуна регламентированы соответствующим стандартом (для серого – ГОСТ 24648 –81).

Таблица 1.2 — Механические свойства и рекомендуемые составы серого чугуна (ГОСТ 1412-85)

Что такое предел прочности чугуна

K большинству чугунных отливок в силу особенностей их эксплуатации часто предъявляются различные условия, включающие другие (не предусмотренные ГОСТ 1412-85) требования по механическим свойствам, а также по физическим и теплофизическим показателям. На практике достаточно часто удается проследить связь между определенной группой физико-механических и теплофизических свойств чугуна и эксплуатационными показателями конкретного изделия. Наиболее часто встречающиеся показатели механических свойств серого чугуна, часть из которых не регламентируется ГОСТ 1412-85, приведены в табл.1.3-1.5.

Большое влияние на механические свойства чугуна имеет скорость охлаждения металла, а, следовательно, и толщина стенок отливок. В этом случае при оценке реальной прочности отливок рекомендуется изготавливать различного рода тестовые заготовки, которые соответствуют толщине отливок, и из них вырезать образцы для испытаний. Определенные представления о влиянии толщины стенки отливки на прочность и твердость чугуна можно получить, воспользовавшись данными табл.1.6.

Таблица 1.3 – Механические свойства серого чугуна при растяжении и изгибе

Что такое предел прочности чугуна

Основные показатели, характеризующие физические свойства чугуна (плотность, удельная теплоемкость, теплопроводность и коэффициент линейного расширения), приведены в табл.1.7 в соответствии с приложением № 2 ГОСТ 1412-85. Данные такого рода имеются также в стандартах других стран, например, Британский стандарт BS 1452 1977.

Модуль упругости чугуна зависит от размеров графитных пластин и уменьшается с увеличением их размера. Более высокий уровень пластичности серый чугун с пластинчатым графитом показывает при сжатии. Например, осадка серого чугуна в холодном состоянии при сжатии может составлять 20 – 40 %. При растяжении пластичность, как видно из табл. 1.3, не достигает и 1 % удлинения.

Таблица 1.4 – Механические свойства серого чугуна при сжатии

Что такое предел прочности чугуна

Таблица 1.5 – Механические свойства серого чугуна при кручении

Что такое предел прочности чугуна

Обобщая имеющиеся в литературе данные, необходимо заметить, что плотность чугуна тем выше, чем ниже содержания в нем углерода и кремния. Коэффициенты теплового расширения и удельной теплоемкости зависят не столько от химического состава чугуна, сколько от его структуры. При этом легирующие элементы слабо влияют на эти коэффициенты. Исключение составляет только медь. Теплопроводность чугуна, связанная с теплопроводностью структурных составляющих, оказывается наибольшей при максимальном содержании графита.

Читайте также:  Элемент пельтье принцип работы

Таблица 1.6 — Зависимость прочности (Что такое предел прочности чугунаВ) и твердости (НВ) серого чугуна от толщины стенок отливок

Что такое предел прочности чугуна

Таблица 1.7 – Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом (ГОСТ 1412-85)

Что такое предел прочности чугуна

Как конструкционный материал серый чугун используются для широкого спектра изделий практически во всех отраслях машиностроительного комплекса. К числу наиболее крупных потребителей чугунного литья следует отнести автомобилестроение, станкостроение, тяжелое и металлургическое машиностроение, санитарно-техническую промышленность и пр.

В конструкции автомобилей и тракторов масса литых деталей из серого чугуна, например, составляет 15-25% от общей массы. Преимущественное применение серого чугуна обусловлено тем фактом, что в нем сочетаются высокая износостойкость и противозадирные свойства при трении с ограниченной смазкой, демпфирующая способность. Основная номенклатура изделий — это блоки, головки и гильзы цилиндров, крышки коренных подшипников двигателей, тормозные диски и диски сцепления, тормозные барабаны и другие детали, для которых серый чугун яв-ляется оптимально технологичным и экономичным конструкционным материалом.

Блоки цилиндров карбюраторных и дизельных двигателей изготавливают из низколегированных чугунов марки СЧ20, СЧ25, которые обеспечивают в стенках отливок толщиной 15-25 мм Что такое предел прочности чугунаВ =200-250 Н/мм 2 , а в более тонких стенках до 270 Н/мм 2 . Такого же типа чугуны обычно применяют для головок цилиндров дизельных двигателей и гильз цилиндров карбюраторных и дизельных двигателей. Основными требованиями к чугуну для гильз являются: перлитная структура матрицы (не более 5% феррита), графит среднепластинчатый неориентированный, твердость в пределах 200-250 НВ. В конструкции автомобильных дизельных, карбюраторных, а также тракторных двигателей широко применяют гильзы цилиндров из специальных легированных чугунов, чаще всего — фосфористые.

Для блоков и головок цилиндров тяжело нагруженных дизельных двигателей (автомобильных и судовых) применяют специальные легированные чугуны, а для головок цилиндров — высокоуглеродистые (более 3,5% С) легированные термостойкие чугуны. Эти требования выполняются при использовании для отливки гильз низколегированных чугунов, химический состав которых выбирают с учетом технологии формы, метода плавки, сечения отливки.

Чугунные распределительные валы дизельных и карбюраторных двигателей (легированные чугуны марки СЧ 25 и СЧ 30) имеют высокую износостойкость и широко применяются в автомобилестроении. Легирование молибденом, хромом, никелем обеспечивает хорошую закаливаемость и прокаливаемость чугуна, и заданную глубину отбеленного слоя (в отбеленных кулачках). Высокая твердость и износостойкость кулачков достигаются либо за счет поверхностной закалки чугуна, в структуре которого (в носике кулачков) имеются игольчатые карбиды, либо за счет поверхностного отбела чугуна в кулачках при кристаллизации в контакте с холодильником. Отбеленные кулачки предпочтительны в тяжелых условиях работы.

Тормозные диски, барабаны и нажимные диски сцепления, работающие в условиях сухого трения с высокими скоростями скольжения должны обеспечивать в паре с фрикционной пластмассой стабильный коэффициент трения и износостойкость. При многократных циклах торможения, во время которых в контакте фрикционной пары выделяется тепло, а затем быстро отводится, на поверхности чугунной детали образуются термические трещины, снижающие прочность. Для тормозных барабанов и дисков средней нагруженности чаще всего применяют серый чугун марки СЧ20 или СЧ25. В условиях высокой нагруженности деталей, когда на поверхности трения образуются термические трещины, применяют специальные высокоуглеродистые термостойкие чугуны с повышенным уровнем легирования. Для наиболее тяжелых условий работы рекомендуется использовать перлитные чугуны с вермикулярным графитом.

Читайте также:  Можно ли подключить светодиодную ленту к компьютеру

Маховики в процессе работы вращаются с частотой порядка 2500-8000 об/мин. Соответственно, в них возникают большие растягивающие напряжения, а поверхность маховика периодически трется о сопряженную рабочую поверхность. Трение с большими скоростями приводит к выделению тепла на поверхности трения, образованию усталостных термических трещин, снижающих прочность маховика. Требования повышенной прочности с учетом большой массы маховиков и толщины сечения обусловили применение для их изготовления серых чугунов марки СЧ25, СЧ30, СЧ35 (чем больше сечение отливки, тем выше марка). Выбранная марка чугуна должна обеспечивать получение в теле отливки прочности не ниже 200-250 Н/мм 2 . Если прочность чугуна СЧ 35 недостаточна для обеспечения условий работы маховиков, то необходимо применять чугуны с вермикулярным или шаровидным графитом.

Крышки коренных подшипников из серого чугуна применяют в основном в карбюраторных двигателях легковых автомобилей. Для обеспечения перлитной структуры и твердости не менее 200 НВ крышки подшипников отливают из серого чугуна марки СЧ25. Для тяжело нагруженных карбюраторных двигателей и для дизельных двигателей применяют крышки подшипников из ковкого чугуна или чугуна с шаровидным графитом.

Выпускные коллекторы подвергаются воздействию горячих агрессивных выхлопных газов и в процессе работы подвержены окислению, термическим деформациям, а иногда — растрескиванию. Во многих случаях серый чугун является экономичным и достаточно долговечным материалом для этих деталей. Учитывая, что коллекторы имеют тонкие стенки (3-7 мм), их отливают из чугунов марки СЧ15, СЧ20, которые для повышения жаростойкости легируют небольшими добавками хрома и никеля. Для термически нагруженных коллекторов применяют ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом, а иногда — аустенитный чугун с шаровидным графитом, имеющим высокую термостойкость и стойкость против окисления.

В станкостроении серый чугун применяют для широкой номенклатуры литых деталей с массой от 0,1 кг до 100 тонн с толщиной стенок от 4 до 200 мм, работающих в самых разнообразных условиях. Классификация станкостроительных литых деталей из серого чугуна с учетом этого разнообразия конструкций и условий работы осуществляется в соответствии с ОСТ 2 МТ 21-2-83. При выборе марки чугуна конструктор в зависимости от класса, группы детали и приведенной толщины стенки отливки определяет необходимый минимальный уровень твердости и микроструктуры.

С учетом специфики большинства станкостроительных деталей, работающих преимущественно на жесткость, а не на прочность, предпочтение отдают чугунам, обладающим повышенной твердостью и пониженной пластичностью. Такие чугуны по химическому составу отличаются повышенным (против рекомендаций ГОСТ 1412-85) содержанием кремния и марганца при пониженном содержании углерода. Если невозможно получить необходимый уровень твердости чугуна, в направляющих применяют легирование, формовку с холодильниками и др.

Отливки из серого чугуна весьма широко и успешно используются для определенной номенклатуры деталей сменного металлургического оборудования: сорто- и листопрокатные валки, всевозможные изложницы для разливки слитков, шлаковые чаши и т.п.