перлитный серый чугун

Всё ещё встречаю тех, кто путает обычный серый чугун с перлитным — будто разницы нет. А ведь именно соотношение перлита и феррита в металлической основе решает, выдержит ли отливка вибрацию станка или рассыплется под нагрузкой пресса. На моей практике — трижды переделывали крышки цилиндров для компрессоров, пока не подобрали режим отжига для нужной структуры.

Что на самом деле скрывает перлитная структура

Когда в 2018 году мы запускали линию для автомобильных отливок на АО Шаньси Боин Литье, технологи настаивали на твёрдости не менее 210 HB. Но при охлаждении в кокилях графит рос пластинчатый, а основа — смесь перлита с ферритом. Показатель твёрдости был, а износостойкость — нет.

Заметил, что если перед разливкой добавить 0.3% ферросилиция и выдержать температуру металла строго в диапазоне 1320–1350°C, перлит получается дисперсным. Но стоит передержать — и вместо равномерных пластин графита появляются надломы. Такие отливки для сельхозтехники трескались при обрубке.

Кстати, на сайте byzz.ru в разделе продукции правильно указано — у них серый чугун идёт с шаровидным графитом отдельно. Но для ответственных узлов промышленных роботов как раз нужен перлитный вариант, где графит остаётся пластинчатым, но основа на 90% перлитная. Это даёт лучшее поглощение вибраций.

Проблемы с газовой пористостью в толстостенных отливках

В прошлом году поставили партию корпусов редукторов для воздушных компрессоров — заказчик жаловался на микропоры после механической обработки. Вскрыли — оказалось, при перлитной структуре особенно критично содержание водорода выше 2 см3/100 г.

Пробовали увеличивать время прокалки шихты до 8 часов, но это удорожало процесс. Сейчас используем продувку азотом в ковше — дешевле и эффективнее. Хотя до идеала далеко: если перестараться с азотом, перлит становится грубым.

Коллеги с завода АО Шаньси Боин Литье как-то показывали свои образцы — у них пористость в перлитном сером чугуне реже, но тоже бывает. Думаю, потому что они используют вакуумирование расплава.

Взаимосвязь температуры отжига и твёрдости

Запомнился случай с тормозными суппортами для грузовиков — после отжига при 750°C твёрдость падала до 180 HB, хотя требовалось 220–240. Оказалось, при медленном охлаждении (меньше 50°C/час) между перлитными зёрнами успевал выделиться феррит.

Пришлось пересмотреть режим: нагрев до 850°C с выдержкой 2 часа, затем резкое охлаждение до 500°C в воде. Твёрдость вышла в норму, но появилась проблема с короблением тонкостенных элементов. В общем, каждая деталь требует своего баланса.

Для промышленных роботов вообще отдельная история — там нужна не просто твёрдость, а стабильность свойств по всему сечению. Мы как-то разрезали бракованную стойку манипулятора — в сердцевине был перлит с 30% феррита, хотя снаружи структура казалась идеальной.

Как легирование влияет на износ в узлах трения

Экспериментировали с добавкой меди (до 0.8%) — действительно улучшает износостойкость, но медь тянет за собой проблемы с обрабатываемостью. Резцы быстрее тупятся, особенно при точении внутренних пазов.

А вот хром (0.2–0.3%) — спорный вариант. С одной стороны, перлит получается мелкозернистым, с другой — растёт риск отбела в углах отливки. Для деталей автомобильных двигателей это критично — там даже микротрещины недопустимы.

Если смотреть на продукцию byzz.ru, у них в основном базовая марка СЧ20–СЧ25. Но для особых случаев, думаю, делают легированные варианты — просто в открытом доступе этого не пишут.

Практические советы по контролю структуры

Микрошлифы — это хорошо, но в цехе проще пользоваться термопарами. Заметил закономерность: если температура в форме падает ниже 680°C до полного затвердевания, феррита будет больше 15%. Особенно важно для массивных отливок типа станин станков.

Иногда вижу, как молодые технологи пытаются исправить структуру только за счёт химического состава. Но без правильного теплового режима это бесполезно — перлитный серый чугун очень капризен к скорости охлаждения.

Кстати, у китайских коллег с АО Шаньси Боин Литье есть интересная практика — они для ответственных отливок используют контроль не только твёрдости, но и ультразвуковой тест на однородность. Мы пробовали повторить — оборудование дорогое, но для крупных заказов окупается.

О чём обычно умалчивают в учебниках

Ни в одном справочнике не видел упоминания, что при литье в песчаные формы важно учитывать влажность смеси. Если выше 4.5% — в поверхностном слое отливки образуется рыхлый перлит. Потом при фрезеровке появляются раковины.

Ещё момент: после 5–6 переплавок одного и того же лома в структуре появляются карбиды. Приходится либо добавлять свежий чушковый чугун, либо увеличивать кремний. Но с кремнием осторожно — он хоть и способствует графитизации, но снижает прочность.

Думаю, на byzz.ru сталкивались с подобным — их ассортимент серого чугуна довольно широк, значит, отработали нюансы для разных условий эксплуатации. Жаль, не всегда такие детали описывают в открытых источниках.