Особенности чугуна СЧ20

Знать особенности чугуна СЧ20 нужно тем, кто планирует заказывать этот металлургический продукт. Внимания заслуживают его характеристики и применение, плотность и расшифровка марки серого чугуна, его особенности по ГОСТу. Также надо будет оценить удельный вес и нюансы термообработки такого чугунного сплава.

Чугун СЧ20 имеет весьма интересный химический состав. Безусловно, абсолютным лидером является железо, на долю которого приходится примерно 93% всей массы изделия. Следующим по счету компонентом там оказывается углерод: его доля составляет от 3,3 до 3,5%. Еще этот сплав богат кремнием, содержание которого варьируется от 1,4 до 2,4%. Прочих элементов, таких как сера, фосфор и марганец, там менее 1% по каждой позиции.

Говоря про физические и механические свойства, нельзя не упомянуть твердость материала. Для СЧ20 она составляет от 143 до 255 МПа. Или, если следовать другой системе обозначений, – НВ 10-1. Расшифровка марки буквально обозначает «серый чугун», а цифры говорят о наибольшей прочности при растягивающем усилии, которое измеряют в мегапаскалях (МПа). На этот сплав действует ГОСТ 1412-85: он посвящен всем видам чугуна, содержащим пластинчатый графит.

Согласно стандарту, литейная усадка должна происходить на уровне 1,2%. Допустимо низкое легирование улучшающими добавками. Плотность (удельный вес) составляет в норме 7100 кг на 1 куб. м. Предел прочности на коротком отрезке времени равен 200 МПа. Предел пропорциональности для этого материала не нормируется.

В основном такой материал используют, чтобы делать промышленные отливки. Ценность его в литейном отношении и в плане прочих технологических свойств несомненна. Серый чугун отпускают на изготовление станин и корпусов редукторов. Им пользуются для получения ползунов прессов. На основе таких сплавов получаются неплохие маховики и шестеренки. Потому можно сказать, что это ценное для машиностроения сырье, в ряде случаев успешно заменяющее литую сталь.

Разумеется, на этом сфера использования материала не исчерпывается. На основе СЧ20 можно также отливать картеры, цилиндровые блоки, барабаны тормозов, цилиндровые гильзы и прочие детали, необходимые для создания тракторов и автомобилей. Интересуются таким сплавом и станкостроители. Им он нужен для создания клапанов и целых станков, отдельных станин и рабочих столов.

Нередко также встречаются чугунные плиты для разметки, станочные салазки и цилиндры с гидравлической жидкостью. Но СЧ20 покупают и для использования в дизельных двигателях. Там этот сплав отпускают, к примеру, на изготовление маховиков, крышек цилиндров, блоков. Встречается он в рамах картеров и в других ответственных нагружаемых деталях. Выхлопную трубу тоже можно делать из этого сплава.

Приобретают СЧ20 еще и для химического машиностроения, где он используется в умеренно нагружаемых деталях, таких как:

• зубчатые колеса;
• редукторные рамы;
• шкивы;
• цилиндры.

В строительной сфере такой чугун подойдет для сжимаемых постоянно деталей: колонн и башмаков. На основе СЧ20 можно сделать еще разные трубы и радиаторы отопления. Кроме описанных сфер применения, этот материал пригодится при создании:

• отливок под паровые турбины (в том числе на АЭС);
• гидравлических турбин;
• гидравлических затворов;
• корпусов подшипников;
• вкладышей;
• втулок;
• кожухов;
• патрубков;
• поршней;
• диафрагм;
• трубопроводной арматуры;
• горно-металлургического оборудования.

Чугун марки СЧ20 обязательно обрабатывают термически. С помощью такого метода убирают все напряжения, появляющиеся при неравномерном остужении отливки. Суть состоит в том, чтобы плавно поднять температуру до 450-550 градусов. Время выдержки варьируется с учетом габаритов отлитой конструкции и толщины стенок.

Именно такая методика отжига хороша тем, что все структурные изменения отсутствуют. Вместо нее оставляют иногда отливку на длительный срок, порой достигающий 2-3 и более месяцев. Такое естественное «отлеживание» показано для стоек и тяжелых корпусных элементов. К полному отжигу прибегают, если требуется лишить твердости отбеленные зоны заготовок перед механической обработкой. Но наиболее правильно все же подбирать режим обработки таким образом, чтобы предупреждать подобное образование.

Однако иногда в сером чугуне все же появляются отбеленные места. Сделать его мягче помогает аккуратный нагрев до 800 или 900 градусов. При такой температуре заготовка должна быть выдержана от 120 до 360 минут. Конкретное время определяется толщиной изделия и выраженностью цементитных включений. Далее требуется медленное остужение внутри печи. Любые чистые отливки надо максимально защищать от обгорания, потому что его последствия крайне трудно устранить.

Если обгорание все же случилось, металл приходится травить или же подвергать пескоструйной обработке. Оба этих воздействия достаточно сложны и вызывают немало проблем. Термическая оптимизация простого чугуна почти не проводится. Однако она показана, если сплав содержит легирующие компоненты. Такая обработка делится на фазы закаливания и отпуска.

Начинают с плавного разогрева до 800-900 градусов. Температурную планку задают тем ниже, чем больше вхождение никеля. Темп прогрева должен соответствовать толщине отливки: в среднем это 60 минут на каждые 2,5 см слоя. Температура отпуска определяется тем, что предпочтительно: твердость или повышенная вязкость.

Конструкции из этого материала надо варить под углом в 43-47 градусов. Крепление электродов должно быть выполнено крайне тщательно. Для работ с серым чугуном этой и других марок нужны электроды исключительно с графитовым покрытием. При их правильном применении в итоге остается шов, полностью идентичный по своим свойствам и химическому составу основной заготовке. По возможности следует избегать сварки металла, имеющего отбеленные участки: в них почти неизбежно возникают особенно высокие механические напряжения.

Сберечь исходную структуру серого чугуна можно, если сокращать температуру в шве и рядом с ним плавно, без деформации. В свою очередь, снижение скорости охлаждения достигается при сварке с подогревом. Показано использование высокого подогрева. Такая методика гарантирует оптимальное состояние материала и исключение возникновения тех же трещин.