серый чугун сч15

Когда слышишь про СЧ15, половина технологов махнёт рукой — мол, простейшая марка, что тут обсуждать. А потом на литье внезапно вылазят раковины, и оказывается, что с этой 'простотой' не всё так однозначно.

Что скрывается за цифрами в маркировке

Цифра 15 — это не просто порядковый номер. Речь о временном сопротивлении на разрыв, те самые 15 кгс/мм2. Но если гнаться только за этим показателем, можно упустить главное — пластичность. Помню, на старой работе заказчик требовал исключительно по паспорту, а детали лопались при монтаже. Оказалось, углеродный эквивалент завысили, структура пошла в переохлаждённый графит.

Вот где важен опыт серый чугун. Для СЧ15 графит должен быть пластинчатым, равномерным, но без излишней дисперсности. Иначе прочность хоть и будет по ГОСТу, а ударная вязкость — никакая. Особенно критично для корпусных отливок, где есть динамические нагрузки.

Кстати, про СЧ15 часто забывают, что его свариваемость — почти нулевая. Пробовали как-то заварить трещину в серийной отливке — пошла сетка по всей плоскости. Пришлось переплавлять партию.

Технологические ловушки при литье

Песчано-глинистая смесь — отдельная головная боль. Если пересушить, поверхность отливки получается с чешуйками. А при повышенной влажности — газовые раковины по верхним плоскостям. Однажды на АО Шаньси Боин Литье пришлось выбраковать целую партию крышек компрессоров именно из-за этого.

Температура заливки — ещё один подводный камень. Ниже 1320°С — недоливы и спаи. Выше 1380°С — выгорание кремния и рыхлота. Причём для разных стенок свой диапазон. В том же АО Шаньси Боин Литье для тонкостенных отливок сельхозтехники держат °С, а для массивных — на 20 градусов ниже.

Отпускные напряжения — бич незакалённого чугуна. Как-то сделали партию кронштейнов для промышленных роботов, вроде выдержали по твёрдости. А через месяц геометрия поплыла на 0,8 мм. Пришлось вводить дополнительный отжиг.

Графит как индикатор проблем

Структура графита — это как отпечатки пальцев для металловедов. Крупные пластины — признак перегрева, мелкие — быстрого охлаждения. Но самое коварное — это вермикулярный графит. Он маскируется под нормальный, а свойства резко падают.

В прошлом году на byzz.ru публиковали исследование по влиянию примесей на форму графита. Так вот, даже 0,02% алюминия уже дают аномальные включения. А ведь алюминий может попасть из шихты или футеровки.

Микроструктура — это не для галочки. Как-то раз получили брак по твёрдости — вместо требуемых 163-229 НВ вышло 145. В микроскоп увидели ферритную кайму вокруг графита. Причина — медленное охлаждение в форме. Пришлось менять конструкцию литниковой системы.

Практика применения в реальных изделиях

Для корпусов воздушных компрессоров серый чугун СЧ15 — почти идеален. Хорошее демпфирование, обрабатываемость. Но есть нюанс: при вибрациях может появиться 'усталостный' треск. Поэтому для ответственных узлов лучше СЧ20.

В автомобилестроении — тормозные барабаны, крышки картеров. Но здесь важно контролировать плотность. Как-то пропустили микропористость в барабанах — при термоциклировании пошли радиальные трещины.

Сельхозтехника — вообще отдельная история. Отливки работают в агрессивных средах, с ударными нагрузками. Стандартный СЧ15 без поверхностного легирования быстро изнашивается. На АО Шаньси Боин Литье для таких случаев добавляют в поверхностный слой 0,3-0,5% хрома.

О чём молчат ГОСТы

Межпартийная стабильность — главная проблема. Одна плавка — идеальная структура, другая — с шаровидным графитом. А всё потому, что в шихту попал чугун с магниевой модификацией. Теперь всегда делаем экспресс-анализ перед заливкой.

Влияние скорости охлаждения на свойства — в ГОСТах об этом пара строк, а на практике — десятки экспериментов. Для толстостенных отливок пришлось вводить локальное охлаждение металлическими холодильниками.

Остаточные напряжения — их величина зависит не только от геометрии отливки, но и от температуры выбивки. Раньше выбивали при 200°С — деформации до 1,2 мм. Снизили до 80°С — уложились в 0,3 мм. Но при этом выросла себестоимость из-за простоя форм.

Взгляд в будущее материала

СЧ15 постепенно вытесняется высокопрочными чугунами, но свою нишу он сохранит. Для ненагруженных корпусов, арматуры, базовых деталей — он экономически оправдан. Особенно с учётом отработанной технологии.

Перспективы — в комбинированном литье. Например, ответственные узлы из ВЧШГ, а корпусные элементы — из СЧ15. На byzz.ru в прошлом квартале как раз был отчёт о биметаллических отливках для гидравлики.

Главное — не зацикливаться на марке, а подходить системно. Иногда проще взять СЧ10 и легировать, чем бороться с нестабильностью СЧ15. Но это уже тема для отдельного разговора.