Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Чаву́н з вермикуля́рним графі́том (ЧВГ) (англ. Compacted Graphite Iron, CGI) — ливарний чавун, в якому включення графіту мають у площині шліфа вермикулярну (червоподібну, гусеницеподібну, личинкоподібну) форму.
Історична довідка
Чавуни з вермикулярним графітом належать до ливарних чавунів, та характеризуються проміжними механічними і фізичними властивостями між сірими чавунами та високоміцними чавунами. Вони вдало поєднують міцність, теплопровідність та інші властивості. ЧВГ є відносно новим матеріалом, виробництво та споживання якого інтенсивно розвивається завдяки унікальним властивостям.
Чавун з вермикулярним графітом, як різновид високоміцного чавуну, вперше було описано в 1948 році Г. Моррогом. Використання чавуну з вермикулярною формою графіту як самостійного конструкційного матеріалу було запропоноване в середині 1950-х років, а сама назва «чавун з вермикулярним графітом» вперше зустрічається у Р. Шелленга (R. D. Schelleng). В англомовних країнах цей матеріал дістав назву англ. Compacted Graphite Iron, CGI — «чавун з компактним графітом».
Прорив у розвитку технологій стабільного отримання виливків з чавуну з вермикулярним графітом був зроблений у 1960-х роках Р. Шелленгом (American International Nickel Co.), який отримав британський патент (№ 1069058) та патент США (3421886), щодо виробництва ЧВГ з використанням як модифікуючої добавки сплаву магнію з титаном.
У 1968 році австрійські дослідники W. Thury, R. Hummer та E. Nechtelberger отримали австрійський патент (AT290592B) на промисловий метод виробництва ЧВГ, з застосуванням мішметалу (суміші рідкоземельних металів).
Світовим лідером у розробці технологій отримання виливків з ЧВГ стала шведська компанія «Sinter Cast AB». Технологія «Sinter Cast» станом на 2018 рік включає використання 45 установок у 13 країнах світу.
Структура та хімічний склад
Структура цих чавунів формується під дією комплексного модифікатора, що містить магній та рідкоземельні метали. Графіт набуває кулястої (близько 20 %) та вермикулярної форми. Остання являє собою взаємопов'язані пелюстки, але на відміну від пластинчастого графіту вони мають меншу довжину, більшу товщину і округлі краї. За відношенням довжини до товщини включення вермикулярного графіту посідають проміжне положення l/h = 2…10 між кулястим (l/h < 2) і пластинчастим (l/h > 10) графітом. В цілому він виглядає як дрібні тонкі прожилки.
Головною проблемою при цілеспрямованому виробництві чавуну з вермикулярним графітом при модифікуванні магнієм є вузький діапазон (0,015…0,028 %) залишкового вмісту магнію, у якому забезпечується утворення такої форми графіту, що обумовлює низьку стабільність результатів.
Хімічний склад цих чавунів: 3,1 … 3,8 % C; 2,0 … 3,0 % Si; 0,2 … 1,0 % Μn; до 0,025 % S і 0,08 % Р
Марки
Чинний в Україні стандарт ДСТУ 3926-99 регламентує чотири марки матеріалу ЧВГ 300-4, ЧВГ 300-5, ЧВГ 400-4, ЧВГ 500–1. При цьому регламентуються лише закладені у позначенні марки границя міцності на розрив (МПа) та відносне видовження (%). При наявності спеціальних вимог замовника стандарт вказує на мінімальні допустимі значення умовної границі плинності та діапазони твердості за Брінеллем. Стандарт дає рекомендації щодо хімічного складу металу. При цьому широкий діапазон вмісту магнію (0,012…0,028 %), кальцію (0,01…0,06 %) та рідкоземельних металів (0,03…0,12 %) буде приводити до формування ЧВГ з високим рівнем сфероїдизації графіту.
Марки чавуну для виливок, що містить у структурі графіт вермикулярної форми (ВГ), визначаються на основі механічних властивостей, з часткою кулеподібного графіту не більшою за 40 %, регулюються міждержавним стандартом ГОСТ 28394-89 (в Україні не чинний). Цей стандарт виокремлює чотири марки ЧВГ: ЧВГ 30, ЧВГ 35, ЧВГ 40, ЧВГ 45. Цифрове маркування вказує на мінімальне значення границі міцності при розтягу в МПа*10−1, наприклад ЧВГ 45 (σв450 МПа).
Чавун з вермикулярним графітом регламентовано міжнародним стандартом ISO 16112, який використовує комбіновану назву «Compacted (Vermicular) GraphiteCastIron». Стандарт ISO для чавуну з вермикулярним графітом передбачає п'ять марок на основі мінімальних значень границі міцності (МПа): ISO 16112/JV/300 (феритний); ISO 16112/JV/350; ISO 16112/JV/400; ISO 16112/JV/450 (перлітний); ISO 16112/JV/500 (легований). Довідково стандарт ISO 16112: 2006 надає інформацію про механічні та фізичні властивості чавуну залежно від температури випробувань
Властивості
Твердість ЧВГ залежить від марки і її значення становить від 130 (ЧВГ 30) до 250 HB, (ЧВГ 45). Границя плинності цих чавунів змінюється від 240 (ЧВГ 30) до 380 МПа (ЧВГ 45), відносне видовження: 3 % (ЧВГ 30) … 0,8 (ЧВГ 45).
Використання
Першим комерційним застосуванням чавуну з вермикулярним графітом стало виготовлення з нього гальмівних дисків швидкісних залізничних поїздів.
Такий чавун знайшов широке застосування для виготовлення високонавантажених блоків циліндрів дизельних двигунів і у першу чергу з V-подібною конфігурацією. Застосування чавуну з вермикулярним графітом дозволяє досягнути:
- зниження загальної маси двигуна внутрішнього згорання до 9 %;
- зниження маси блоку циліндрів після механічної обробки на 22 %;
- зниження загальної довжини двигуна на 15 %;
- зниження висоти і ширини двигуна на 5 %;
- підвищення питомої потужності двигунів на 18…42 %.
ЧВГ також використовується для корпусів турбонагнітальних і витяжних колекторів, в останньому випадку для зменшення корозії.
Див. також
Примітки
- ДСТУ 2891-94 Чавун для виливків. Терміни та визначення.
- Morrogh H. The production of nodular graphite structures in cast iron / Morrogh H., Williams W. // Journal of Iron and Steel Institute. — 1948. — v.155. — P 3.
- Compacted Graphite Iron. Архів оригіналу за 22 липня 2013. Процитовано 8 липня 2012.
- Patent U.S. 3421886 C21C1/10. Cast iron with at least 50 % of the graphite in vermicular form and a process for making same / Schelleng R.D., May 1965.
- AT290592B Verfahren zur Herstellung eines Gußeisens mit Vermicular-Graphit. / Wolfgang Dr Ing Thury, Roland Dr Ing Hummer, Erich Dipl Ing Nechtelberger, 1968-05-03
- https://sintercast.com/ [ 12 листопада 2019 у Wayback Machine.].
- ДСТУ 3926-99 Чавун з вермикулярним Графітом.
- ГОСТ 28394-89 Чугун с вермикулярным графитом для отливок. Марки.
- . Архів оригіналу за 19 грудня 2007.
Джерела
- Чавун з вермикулярним графітом. Навчальний посібник: навчально-методичний комплекс для студентів денної і заочної форм навчання [ 30 березня 2022 у Wayback Machine.] / В. М. Кропівний, О. В. Кузик, А. В. Кропівна, Г. М. Засінець // Загальна редакція В. М. Кропівного. — Кропивницький: Видавець Лисенко В. Ф., 2019. — 222 с. —
- Чугун. Справочник. / Под редакцией А. Д. Шермана и А. А. Жукова, М.: Металлургия, 1991. — 574 с. —
- Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е. Металлургия чугуна. — 2-е изд. — К. : Вища школа, 1974. — 488 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Chavu n z vermikulya rnim grafi tom ChVG angl Compacted Graphite Iron CGI livarnij chavun v yakomu vklyuchennya grafitu mayut u ploshini shlifa vermikulyarnu chervopodibnu gusenicepodibnu lichinkopodibnu formu Chavun z vermikulyarnim grafitom chastkovo u poyednanni z kulyastim grafitom pri 50 kratnomu zbilshenniIstorichna dovidkaChavuni z vermikulyarnim grafitom nalezhat do livarnih chavuniv ta harakterizuyutsya promizhnimi mehanichnimi i fizichnimi vlastivostyami mizh sirimi chavunami ta visokomicnimi chavunami Voni vdalo poyednuyut micnist teploprovidnist ta inshi vlastivosti ChVG ye vidnosno novim materialom virobnictvo ta spozhivannya yakogo intensivno rozvivayetsya zavdyaki unikalnim vlastivostyam Chavun z vermikulyarnim grafitom yak riznovid visokomicnogo chavunu vpershe bulo opisano v 1948 roci G Morrogom Vikoristannya chavunu z vermikulyarnoyu formoyu grafitu yak samostijnogo konstrukcijnogo materialu bulo zaproponovane v seredini 1950 h rokiv a sama nazva chavun z vermikulyarnim grafitom vpershe zustrichayetsya u R Shellenga R D Schelleng V anglomovnih krayinah cej material distav nazvu angl Compacted Graphite Iron CGI chavun z kompaktnim grafitom Proriv u rozvitku tehnologij stabilnogo otrimannya vilivkiv z chavunu z vermikulyarnim grafitom buv zroblenij u 1960 h rokah R Shellengom American International Nickel Co yakij otrimav britanskij patent 1069058 ta patent SShA 3421886 shodo virobnictva ChVG z vikoristannyam yak modifikuyuchoyi dobavki splavu magniyu z titanom U 1968 roci avstrijski doslidniki W Thury R Hummer ta E Nechtelberger otrimali avstrijskij patent AT290592B na promislovij metod virobnictva ChVG z zastosuvannyam mishmetalu sumishi ridkozemelnih metaliv Svitovim liderom u rozrobci tehnologij otrimannya vilivkiv z ChVG stala shvedska kompaniya Sinter Cast AB Tehnologiya Sinter Cast stanom na 2018 rik vklyuchaye vikoristannya 45 ustanovok u 13 krayinah svitu Struktura ta himichnij skladStruktura cih chavuniv formuyetsya pid diyeyu kompleksnogo modifikatora sho mistit magnij ta ridkozemelni metali Grafit nabuvaye kulyastoyi blizko 20 ta vermikulyarnoyi formi Ostannya yavlyaye soboyu vzayemopov yazani pelyustki ale na vidminu vid plastinchastogo grafitu voni mayut menshu dovzhinu bilshu tovshinu i okrugli krayi Za vidnoshennyam dovzhini do tovshini vklyuchennya vermikulyarnogo grafitu posidayut promizhne polozhennya l h 2 10 mizh kulyastim l h lt 2 i plastinchastim l h gt 10 grafitom V cilomu vin viglyadaye yak dribni tonki prozhilki Golovnoyu problemoyu pri cilespryamovanomu virobnictvi chavunu z vermikulyarnim grafitom pri modifikuvanni magniyem ye vuzkij diapazon 0 015 0 028 zalishkovogo vmistu magniyu u yakomu zabezpechuyetsya utvorennya takoyi formi grafitu sho obumovlyuye nizku stabilnist rezultativ Himichnij sklad cih chavuniv 3 1 3 8 C 2 0 3 0 Si 0 2 1 0 Mn do 0 025 S i 0 08 RMarkiChinnij v Ukrayini standart DSTU 3926 99 reglamentuye chotiri marki materialu ChVG 300 4 ChVG 300 5 ChVG 400 4 ChVG 500 1 Pri comu reglamentuyutsya lishe zakladeni u poznachenni marki granicya micnosti na rozriv MPa ta vidnosne vidovzhennya Pri nayavnosti specialnih vimog zamovnika standart vkazuye na minimalni dopustimi znachennya umovnoyi granici plinnosti ta diapazoni tverdosti za Brinellem Standart daye rekomendaciyi shodo himichnogo skladu metalu Pri comu shirokij diapazon vmistu magniyu 0 012 0 028 kalciyu 0 01 0 06 ta ridkozemelnih metaliv 0 03 0 12 bude privoditi do formuvannya ChVG z visokim rivnem sferoyidizaciyi grafitu Marki chavunu dlya vilivok sho mistit u strukturi grafit vermikulyarnoyi formi VG viznachayutsya na osnovi mehanichnih vlastivostej z chastkoyu kulepodibnogo grafitu ne bilshoyu za 40 regulyuyutsya mizhderzhavnim standartom GOST 28394 89 v Ukrayini ne chinnij Cej standart viokremlyuye chotiri marki ChVG ChVG 30 ChVG 35 ChVG 40 ChVG 45 Cifrove markuvannya vkazuye na minimalne znachennya granici micnosti pri roztyagu v MPa 10 1 napriklad ChVG 45 sv450 MPa Chavun z vermikulyarnim grafitom reglamentovano mizhnarodnim standartom ISO 16112 yakij vikoristovuye kombinovanu nazvu Compacted Vermicular GraphiteCastIron Standart ISO dlya chavunu z vermikulyarnim grafitom peredbachaye p yat marok na osnovi minimalnih znachen granici micnosti MPa ISO 16112 JV 300 feritnij ISO 16112 JV 350 ISO 16112 JV 400 ISO 16112 JV 450 perlitnij ISO 16112 JV 500 legovanij Dovidkovo standart ISO 16112 2006 nadaye informaciyu pro mehanichni ta fizichni vlastivosti chavunu zalezhno vid temperaturi viprobuvanVlastivostiTverdist ChVG zalezhit vid marki i yiyi znachennya stanovit vid 130 ChVG 30 do 250 HB ChVG 45 Granicya plinnosti cih chavuniv zminyuyetsya vid 240 ChVG 30 do 380 MPa ChVG 45 vidnosne vidovzhennya 3 ChVG 30 0 8 ChVG 45 VikoristannyaPershim komercijnim zastosuvannyam chavunu z vermikulyarnim grafitom stalo vigotovlennya z nogo galmivnih diskiv shvidkisnih zaliznichnih poyizdiv Takij chavun znajshov shiroke zastosuvannya dlya vigotovlennya visokonavantazhenih blokiv cilindriv dizelnih dviguniv i u pershu chergu z V podibnoyu konfiguraciyeyu Zastosuvannya chavunu z vermikulyarnim grafitom dozvolyaye dosyagnuti znizhennya zagalnoyi masi dviguna vnutrishnogo zgorannya do 9 znizhennya masi bloku cilindriv pislya mehanichnoyi obrobki na 22 znizhennya zagalnoyi dovzhini dviguna na 15 znizhennya visoti i shirini dviguna na 5 pidvishennya pitomoyi potuzhnosti dviguniv na 18 42 ChVG takozh vikoristovuyetsya dlya korpusiv turbonagnitalnih i vityazhnih kolektoriv v ostannomu vipadku dlya zmenshennya koroziyi Div takozhVermikulyarnij grafit Visokomicnij chavunPrimitkiDSTU 2891 94 Chavun dlya vilivkiv Termini ta viznachennya Morrogh H The production of nodular graphite structures in cast iron Morrogh H Williams W Journal of Iron and Steel Institute 1948 v 155 P 3 Compacted Graphite Iron Arhiv originalu za 22 lipnya 2013 Procitovano 8 lipnya 2012 Patent U S 3421886 C21C1 10 Cast iron with at least 50 of the graphite in vermicular form and a process for making same Schelleng R D May 1965 AT290592B Verfahren zur Herstellung eines Gusseisens mit Vermicular Graphit Wolfgang Dr Ing Thury Roland Dr Ing Hummer Erich Dipl Ing Nechtelberger 1968 05 03 https sintercast com 12 listopada 2019 u Wayback Machine DSTU 3926 99 Chavun z vermikulyarnim Grafitom GOST 28394 89 Chugun s vermikulyarnym grafitom dlya otlivok Marki Arhiv originalu za 19 grudnya 2007 DzherelaChavun z vermikulyarnim grafitom Navchalnij posibnik navchalno metodichnij kompleks dlya studentiv dennoyi i zaochnoyi form navchannya 30 bereznya 2022 u Wayback Machine V M Kropivnij O V Kuzik A V Kropivna G M Zasinec Zagalna redakciya V M Kropivnogo Kropivnickij Vidavec Lisenko V F 2019 222 s ISBN 978 617 7197 95 8 Chugun Spravochnik Pod redakciej A D Shermana i A A Zhukova M Metallurgiya 1991 574 s ISBN 5 229 00810 5 Efimenko G G Gimmelfarb A A Levchenko V E Metallurgiya chuguna 2 e izd K Visha shkola 1974 488 s