Жаропрочный чугун

        Общая характеристика


        К жаропрочным чугунам относятся высоконикелевые чугуны с шаровидным графитом с асутенитной или аустенито-карбид­ной матрицей, обладающие повышенным сопротивлением пол­зучести и пределом длительной прочности. Благодаря высоко­никелевой аустенитной матрице жаропрочные чугуны одновре­менно  имеют высокую коррозионную стойкость во многих жидких и газообразных коррозионных средах, они немагнитны и в широком диапазоне температур не меняют структуру.
Шаровидный графит и вязкая матрица обеспечивают доста­точно высокие механические свойства, а хорошие литейные свойства позволяют получать сложные фасонные отливки из этих чугунов.
 
       Марки чугуна и основные свойства

        Марки и химический состав жаропрочных чугунов в соответ­ствии с ГОСТ 7769—82 и со стандартом ИСО 2892—73 представ­лены в табл. Чугуны марок ЧН11ГШ S—NiMn 13 7, S—NiMn 23 4 содержат, наряду с никелем, марганец, в их структуре имеются включения карбидов марганца. Чугуны ма­рок ЧН19ХЗШ, S—NiCr 20 2, S—NiCr 20 3, S—NiCr 30 1, S— NiCr 30 3, S—NiCr 35 3 легированы хромом, в их структуре тем больше легированного цементита, чем выше содержание хрома.
 
МАРКИ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЖАРОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ (ПО ГОСТ 7769-82)
 
Марка чугуна Содержание элементов, %
С Si Мn Р (не более) Сг Ni
ЧН11Г7Ш
ЧН19Х3Ш
2,3—3.0
2,3- 3.0
1,8-2,5
1,8-2,5
5-8
1,0—1,6
0,08
0.1
1.5-2.5
1,5—3,0
10-12
18—20
 
 
 

МАРКИ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЖАРОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ (ПО ИСО 2892 — 73)
 
Марка чугуна Содержание элементов, %
С (не более) Si Мn
S—NiMn 13 7
S—N iCr 20 2
S—NiCr 20 3
S—NiSiCr 20 5 2
S—NiMn 23 4
S—NiCr 30 1
S—NiCr 30 3
S—NiCrSi 30 5 5
S—NiCr 35 3
3,0
3,0
3,0
3,0
2,0
2,6
2,6
2,6
2,4
1,5—3,0
1,5—3,0
1,5—3,0
4,5—5,5
1,5-2,5
1,5—3,0
1,5—3,0
5,0-6,0
1,5—3,0
6—7
0,5—1,5
0,5—1,5
0,5—1,5
4,0—4,5
0,5—1,5
0,5—1,5
0,5—1,5
0,5—1,5
 
 
 
ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛИЦЫ 
Марка чугуна Содержание элементов, %
Ni Cr Cu P
(не более)
         
S—NiMn 13 7
S—N iCr 20 2
S—NiCr 20 3
S—NiSiCr 20 5 2
S—NiMn 23 4
S—NiCr 30 1
S—NiCr 30 3
S—NiCrSi 30 5 5
S—NiCr 35 3
12—14
18—22
18—22
18—22
22—24
28—32
28—32
28—32
34—36
До 0,2
1,0—2,5
2,5—3,5
1,0—2,5
До 0,5
1,0—1,5
2,5—3,5
4,5—5,5
2,0—3,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,08
0.08
0,08
0,08
0,08
0.08
0,08
0,08
0,08
 
 
Чугуны S—NiSiCr 20 5 2  и  S—NiCrSi 30 5 содержат 5— 6 %, Si, их рекомендуют дополнительно легировать 1 % Мо, что позволяет применять чугун для изготовления деталей турбоком­прессоров, работающих при температуре до 1223 К (950 °С).
Данные о механических свойствах высоконикелевых чугунов приведены в табл. 10.3 и 10.4, а при повышенной температуре — в табл. 10.5.
Все марки чугуна (кроме кремнистых) имеют достаточно вы­сокую прочность (не ниже 370 МПа) и высокое относительное удлинение (7—25%) при твердости не более НВ 200. Крем­нистые чугуны имеют повышенную твердость до НВ 230—250.
Физические свойства. Коэффициент линейного расширения аустенитных никелевых чугунов наиболее существенно зависит от содержания никеля.
 
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖАРОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ (ПО ГОСТ 7769 — 82)
 
Марка чугуна σв, МПа Ϭ, % НВ
ЧН11Г7Ш
ЧН19Х3Ш
390
340
4
4
120-250
120—250
 
 
 
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖАРОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ (ПО ИСО 2892—73)
 
  
 
Марка чугуна σв, МПа σ0,2 , МПа Ϭ, % Е, ГПа НВ
     
           
S—NiMn 13 7
S—N iCr 20 2
S—NiCr 20 3
S—NiSiCr 20 5 2
S—NiMn 23 4
S—NiCr 30 1
S—NiCr 30 3
S—NiCrSi 30 5 5
S—NiCr 35 3
390-460
370—470
390—490
370—430
400—470
370-440
370—470
390—490
370—440
210—260
210-250
210—260
210—260
210—240
210—270
210—260
240—310
210—290
15—25
7—20
7—15
10—18
25—45
13—18
7—18
1—4
7—10
140—150
112—130
112—133
112—133
120—140
112—130
92—105
91
112—123
130—170
140—200
150—225
180—230
150—180
130—190
140—200
170—250
140—190
 
 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖАРОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ ПРИ 873 К (КРАТКОВРЕМЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ. ГОСТ 7769-82)
Марка чугуна σв, МПа σ0,2, МПа Ϭ, % КС, Д ж /см2 Е, ГПа
ЧН19ХЗШ 250 180 2,0 2,0 110
ЧН11Г7Ш 300 180 10,0 2,0 120
 

ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ (σдл ) И СКОРОСТЬ ПОЛЗУЧЕСТИ ЖАРОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ (ГОСТ 7769—82)
 
Марка чугуна σдл, МПа, при 873 К,
 1000 ч работы до разрушения
Скорость ползучести, %/ч, при напряжении, МПа
ЧН19ХЗШ
ЧН19ХЗШ*
ЧН11Г7Ш
ЧЮ22Ш*
- 120
120
120
100
1.0-10-4
2,0-10-4
1,8-10-4
4,0-10-5
* Скорость ползучести в этом случае определена при 973 К и напряжении 30 МПа.