Чугун марки КЧ33-8: характеристики, свойства и промышленное применение

Чугун марки КЧ33-8 представляет собой ферритный ковкий чугун с хлопьевидной формой графита, содержащий около 95% железа и оптимально подобранное количество углерода, кремния, марганца и других элементов. Производство данного материала осуществляется в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 1215-79, что гарантирует стабильность его технических характеристик. Благодаря специфической форме графитовых включений и преимущественно ферритной структуре металлической основы, КЧ33-8 обладает улучшенными показателями прочности, пластичности и высокой коррозионной стойкостью, что делает его оптимальным материалом для изготовления деталей, работающих при средних нагрузках в различных отраслях промышленности.

Расшифровка маркировки

Маркировка чугуна КЧ33-8 имеет четкую структуру, где каждый символ несет определенную информацию:

• К - ковкий (обозначает тип чугуна по форме графитовых включений в виде хлопьев)
• Ч - чугун (обозначает базовый материал)
• 33 - число, указывающее минимальное значение временного сопротивления при растяжении в кгс/мм² (примерно 330 МПа)
• 8 - число, указывающее минимальное значение относительного удлинения в процентах
• Ф - обозначение ферритной структуры металлической основы (указывается не всегда)

Таким образом, КЧ33-8 – это ковкий чугун с пределом прочности не менее 330 МПа и относительным удлинением не менее 8%, что указывает на его повышенные механические характеристики по сравнению с чугуном КЧ30-6.

Химический состав чугуна марки КЧ33-8

Согласно ГОСТ 1215-79, химический состав чугуна КЧ33-8 должен соответствовать следующим требованиям:

Химический состав КЧ33-8 (в %)

Элемент	Содержание, %	Влияние на свойства
Углерод (C)	2,4-2,8	Обеспечивает образование графитовых включений, влияет на литейные и механические свойства
Кремний (Si)	1,1-1,8	Способствует графитизации и формированию ферритной структуры, повышает пластичность
Марганец (Mn)	0,3-0,8	Нейтрализует вредное влияние серы, повышает прочность и твердость
Сера (S)	не более 0,10	Вредная примесь, снижает механические свойства и пластичность
Фосфор (P)	не более 0,18	В малых количествах повышает жидкотекучесть, но снижает вязкость
Хром (Cr)	не более 0,08	Повышает твердость и коррозионную стойкость
Никель (Ni)	не более 0,3	Улучшает механические свойства и коррозионную стойкость
Медь (Cu)	не более 0,3	Способствует графитизации, повышает коррозионную стойкость
Железо (Fe)	остальное (около 95,0)	Основа сплава

Отличительной особенностью КЧ33-8 является его ферритная структура металлической основы, которая образуется благодаря правильно подобранному соотношению углерода и кремния, а также специальному режиму термической обработки. Ферритная структура обеспечивает повышенную пластичность и сопротивление коррозии при сохранении достаточной прочности.

Хлопьевидная форма графита, формирующаяся в процессе графитизирующего отжига белого чугуна, обеспечивает более высокие механические свойства по сравнению с пластинчатым графитом серого чугуна, но несколько уступает шаровидному графиту высокопрочного чугуна.

Физико-механические свойства

Чугун марки КЧ33-8 обладает следующими физическими и механическими характеристиками:

Физико-механические свойства КЧ33-8

Характеристика	Значение	Единица измерения
Плотность	7,1-7,3	г/см³
Температура плавления	1140-1180	°C
Предел прочности при растяжении (σв)	не менее 330	МПа (33 кгс/мм²)
Относительное удлинение (δ)	не менее 8	%
Предел прочности при сжатии	750-900	МПа
Твердость по Бринеллю	110-170	HB
Модуль упругости	115-135	ГПа
Ударная вязкость	0,3-0,5	МДж/м²
Удельная теплоемкость	0,45-0,52	кДж/(кг·°C)
Теплопроводность	46-52	Вт/(м·К)
Коэффициент линейного расширения	10,0-12,0·10⁻⁶	K⁻¹
Удельное электрическое сопротивление	0,5-0,65	мкОм·м
Теплостойкость	до 450-500	°C

Благодаря ферритной структуре металлической основы и специфической форме графитовых включений, чугун КЧ33-8 демонстрирует высокую прочность (не менее 330 МПа) в сочетании с повышенной пластичностью (не менее 8% относительного удлинения). Это позволяет использовать его для изготовления деталей, работающих при средних нагрузках, в том числе с некоторыми динамическими воздействиями.

КЧ33-8 также отличается повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с другими марками ковкого чугуна, что обусловлено его ферритной структурой и специфическим химическим составом.

Технологические свойства

Особенности производства

Ковкий чугун КЧ33-8 производится из специально подготовленного белого чугуна путем длительной термической обработки. Технологический процесс включает следующие этапы:

1. Выплавка белого чугуна с требуемым химическим составом в вагранке (шахтной печи) при высоких температурах
2. Литье заготовок из белого чугуна с обеспечением равномерной структуры и отсутствия дефектов
3. Графитизирующий отжиг первой ступени – нагрев до 950-1000°C с выдержкой 15-20 часов для разложения цементита и формирования хлопьевидного графита
4. Томление (графитизирующий отжиг второй ступени) – медленное охлаждение до 720-740°C с последующей выдержкой 8-12 часов для формирования ферритной структуры металлической основы
5. Контролируемое охлаждение до комнатной температуры для предотвращения образования напряжений

Весь процесс термической обработки занимает 40-70 часов, что делает производство ковкого чугуна КЧ33-8 более трудоемким и дорогостоящим по сравнению с серым чугуном. Однако, полученные в результате механические свойства и структура материала оправдывают эти затраты.

Литейные характеристики

Поскольку КЧ33-8 производится из белого чугуна, следует учитывать следующие особенности его литейных свойств:

• Умеренная жидкотекучесть исходного белого чугуна
• Относительно высокая линейная усадка при затвердевании (около 1,3-1,6%)
• Склонность к образованию усадочных раковин и напряжений
• Необходимость тщательного контроля температуры заливки и режима охлаждения отливок
• Требуется использование эффективной литниковой системы и правильно рассчитанных прибылей
• Сложность получения тонкостенных отливок и деталей со сложной геометрией

Обрабатываемость

КЧ33-8 отличается хорошей обрабатываемостью резанием благодаря ферритной структуре металлической основы и наличию хлопьевидного графита, который действует как твердая смазка. При механической обработке следует учитывать такие особенности:

• Хорошая обрабатываемость резанием всеми видами режущего инструмента
• Стружка преимущественно сливная или суставчатая, хорошо удаляемая из зоны резания
• Умеренный износ режущего инструмента
• Возможность использования стандартных режимов резания
• Рекомендуется применение СОЖ для улучшения качества обработанной поверхности
• Хорошая полируемость обработанных поверхностей
• Возможность нарезания качественной резьбы без сколов

Свариваемость

Как и все чугуны, КЧ33-8 относится к категории трудносвариваемых материалов, однако благодаря ферритной структуре его свариваемость несколько лучше, чем у перлитных ковких чугунов:

• Сварка возможна с предварительным подогревом до 300-350°C
• Рекомендуется медленное контролируемое охлаждение после сварки
• Наиболее эффективны медно-никелевые электроды или специальные чугунные электроды
• Хорошие результаты дает газовая сварка с присадочными прутками из аналогичного материала
• После сварки рекомендуется отжиг для снятия внутренних напряжений (550-600°C с выдержкой 2-3 часа)
• Для соединения ответственных деталей предпочтительнее использовать механические способы крепления

Коррозионная стойкость

Одной из важных технологических характеристик КЧ33-8 является его повышенная коррозионная стойкость по сравнению с другими марками чугуна. Это обусловлено:

• Ферритной структурой металлической основы, более устойчивой к коррозии, чем перлитная
• Низким содержанием вредных примесей (серы и фосфора)
• Равномерным распределением графитовых включений, снижающим риск образования гальванических пар
• Способностью формировать на поверхности защитные оксидные пленки

Тем не менее, для работы в агрессивных средах рекомендуется применение защитных покрытий.

Термическая обработка

Помимо графитизирующего отжига, который является основным способом производства ковкого чугуна КЧ33-8, готовые изделия могут подвергаться дополнительной термической обработке для улучшения их свойств:

Отжиг для снятия напряжений

Применяется после механической обработки, сварки или для стабилизации размеров ответственных деталей:

• Температура: 550-600°C
• Выдержка: 2-4 часа (в зависимости от массы и габаритов детали)
• Охлаждение: медленное, вместе с печью до 300°C, затем на воздухе
• Результат: снижение внутренних напряжений без изменения структуры и свойств

Нормализация

Используется для повышения прочностных характеристик за счет частичного формирования перлитной структуры:

• Температура: 850-900°C
• Выдержка: 1-2 часа
• Охлаждение: на воздухе
• Результат: повышение предела прочности на 15-20% при снижении пластичности

Поверхностная закалка

Применяется для деталей, работающих в условиях трения и абразивного износа:

• Нагрев поверхностного слоя до 850-900°C (ТВЧ, газовым пламенем или лазером)
• Быстрое охлаждение в воде или масле
• Низкотемпературный отпуск при 180-200°C для снятия напряжений
• Результат: повышение твердости поверхностного слоя до 45-55 HRC при сохранении вязкой сердцевины

Выбор метода термической обработки зависит от конкретных требований к детали и условий ее эксплуатации. Для ответственных деталей режимы термообработки следует разрабатывать индивидуально с учетом химического состава конкретной партии чугуна.

Формы поставки

Компания "ОборонСпецСплав" поставляет чугун марки КЧ33-8 в следующих формах:

Формы поставки КЧ33-8

Вид продукции	Типоразмеры	Нормативный документ	Особенности
Чугунные круги КЧ33-8	диаметр 30-500 мм	ГОСТ 1215-79, ТУ	Изготавливаются из железоуглеродистого сплава с пластичным графитом, коррозионностойкие и прочные
Чугунные отливки КЧ33-8	по чертежам заказчика	ГОСТ 1215-79	Литые заготовки для машиностроения с высокой точностью размеров
Чугунные заглушки КЧ33-8	DN 15-100	ГОСТ 1215-79, ТУ	Жаростойкие и высокопрочные элементы для герметичного перекрытия жидкостей в трубопроводной и канализационной системах
Чугунные контргайки КЧ33-8	M12-M64	ГОСТ 1215-79, ТУ	Высокопрочные крепежные элементы с повышенной коррозионной стойкостью
Чугунные вентили КЧ33-8	DN 15-200	ГОСТ 1215-79, ТУ	Устройства для перекрытия потока через проходное сечение, применяются в трубостроении
Чугунные фланцы КЧ33-8	DN 20-300	ГОСТ 1215-79, ТУ	Соединительные элементы для трубопроводных систем с высокой герметичностью
Чугунные корпусные детали КЧ33-8	по чертежам заказчика	ГОСТ 1215-79, ТУ	Сложные корпусные детали для различного оборудования

Особенности маркировки продукции

В соответствии с требованиями ГОСТ 1215-79, на изделиях из чугуна КЧ33-8 должна присутствовать следующая маркировка:

• Товарный знак предприятия-изготовителя
• Марка чугуна (КЧ33-8 или КЧ33-8Ф для ферритной структуры)
• Номер плавки или партии
• При поставке на экспорт - надпись "Made in Russia" или другая, указанная в договоре

Маркировка наносится литьем или механическим способом в местах, указанных на чертеже. Для мелких отливок допускается маркировка на ярлыках или упаковке.

Вся продукция сопровождается сертификатами качества, подтверждающими соответствие химического состава и механических свойств требованиям ГОСТ 1215-79.

Области применения чугуна КЧ33-8

Благодаря оптимальному сочетанию прочности, пластичности и коррозионной стойкости, чугун КЧ33-8 широко используется в различных отраслях промышленности:

Машиностроение

• Корпуса редукторов и коробок передач
• Кронштейны и рычаги механизмов
• Зубчатые колеса для умеренных нагрузок
• Шкивы и маховики
• Детали подшипниковых узлов
• Корпуса насосов и компрессоров

Трубопроводные системы

• Запорная и регулирующая арматура
• Вентили, клапаны, задвижки
• Фитинги, тройники, переходники
• Фланцы и заглушки
• Корпуса фильтров и отстойников

Автомобильная промышленность

• Тормозные барабаны и диски
• Детали трансмиссии
• Корпуса дифференциалов
• Детали рулевого управления
• Элементы подвески

Железнодорожный транспорт

• Детали тормозных систем
• Элементы автосцепных устройств
• Детали ходовой части вагонов
• Корпусные детали различных механизмов

Судостроение

• Корпуса судовых механизмов
• Детали трубопроводной арматуры
• Корпуса насосов
• Элементы палубных механизмов

Химическая промышленность

• Корпуса насосов для неагрессивных сред
• Запорная и регулирующая арматура
• Фланцы и соединительные элементы
• Детали для оборудования со средней агрессивностью среды

Сельскохозяйственное машиностроение

• Корпусные детали сельхозмашин
• Элементы почвообрабатывающих механизмов
• Детали приводов и передач
• Корпуса редукторов

Чугун КЧ33-8 особенно эффективен там, где требуется сочетание достаточной прочности, хорошей пластичности, высокой коррозионной стойкости и способности работать в условиях средних нагрузок, в том числе с ограниченными динамическими воздействиями.

Преимущества и недостатки чугуна КЧ33-8

Преимущества:

• Высокая прочность (не менее 330 МПа) в сочетании с хорошей пластичностью (не менее 8%)
• Повышенная коррозионная стойкость благодаря ферритной структуре
• Хорошая обрабатываемость резанием
• Удовлетворительные демпфирующие свойства (способность гасить вибрации)
• Возможность работы при средних нагрузках, в том числе с ограниченными динамическими воздействиями
• Хорошая герметичность отливок
• Стабильность размеров и формы при циклических нагрузках
• Возможность эффективной термической обработки для улучшения свойств

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с серым чугуном из-за сложной технологии производства
• Ограниченная пластичность по сравнению со сталями
• Трудная свариваемость
• Более низкие литейные свойства исходного белого чугуна
• Длительный цикл производства (40-70 часов графитизирующего отжига)
• Ограниченная работоспособность при высоких динамических нагрузках
• Меньшая прочность по сравнению с высокопрочными чугунами с шаровидным графитом

Сравнение с другими марками чугуна

Для правильного выбора материала полезно сравнить КЧ33-8 с другими марками чугуна:

Сравнительные характеристики различных марок чугуна

Параметр	СЧ25	КЧ30-6	КЧ33-8	ВЧ45
Предел прочности при растяжении, МПа	не менее 250	не менее 300	не менее 330	не менее 450
Относительное удлинение, %	менее 1	не менее 6	не менее 8	не менее 10
Твердость, HB	180-255	100-163	110-170	140-202
Форма графита	пластинчатая	хлопьевидная	хлопьевидная	шаровидная
Структура металлической основы	перлитная	ферритно-перлитная	ферритная	ферритно-перлитная
Коррозионная стойкость	низкая	средняя	высокая	средняя
Демпфирующая способность	высокая	средняя	средняя	низкая
Обрабатываемость	хорошая	хорошая	очень хорошая	удовлетворительная
Свариваемость	плохая	трудная	трудная	ограниченная
Относительная стоимость	низкая	средняя	выше средней	высокая
Основные области применения	детали с умеренными нагрузками	детали общего назначения	детали, требующие повышенной прочности и коррозионной стойкости	детали с высокими нагрузками

Чугун КЧ33-8 занимает промежуточное положение между КЧ30-6 и высокопрочными чугунами с шаровидным графитом (ВЧ), сочетая повышенную прочность, хорошую пластичность и коррозионную стойкость. Его применение наиболее целесообразно там, где требования к механическим свойствам превышают возможности КЧ30-6, но нет необходимости в использовании более дорогих высокопрочных чугунов.

Особенности эксплуатации

Рекомендации по нагрузочным режимам:

• Оптимальная эффективность при постоянных и умеренных нагрузках
• Хорошая работоспособность при средних статических нагрузках
• Возможность эксплуатации при ограниченных динамических нагрузках
• Рекомендуемый коэффициент запаса прочности: 1,7-2,2
• Оптимальный диапазон рабочих температур: от -60°C до +450°C

Коррозионная стойкость:

• Высокая стойкость в атмосферных условиях
• Хорошая стойкость в пресной воде
• Удовлетворительная стойкость в морской воде
• Хорошая устойчивость к окислению при повышенных температурах
• Средняя устойчивость к слабым кислотам и щелочам
• Для экстремальных условий рекомендуется применение защитных покрытий

Рекомендации по техническому обслуживанию:

• При эксплуатации в условиях повышенной влажности рекомендуется периодическая консервация
• Для деталей трения необходимо соблюдение режимов смазки
• Требуется периодический контроль состояния поверхности на предмет образования коррозии
• При выявлении дефектов (трещин, сколов) деталь подлежит замене
• Не рекомендуется проведение сварочных работ на ответственных деталях

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие КЧ33-8 от других марок ковкого чугуна?

Чугун КЧ33-8 отличается от других марок ковкого чугуна повышенной прочностью (не менее 330 МПа), более высоким показателем относительного удлинения (не менее 8%) и преимущественно ферритной структурой металлической основы. Благодаря этим особенностям, КЧ33-8 обладает превосходной коррозионной стойкостью и лучшей обрабатываемостью по сравнению с перлитными марками ковкого чугуна. Кроме того, он демонстрирует лучшую способность работать в условиях динамических нагрузок, сохраняя при этом достаточную прочность для большинства инженерных задач. Эти характеристики делают КЧ33-8 оптимальным выбором для деталей, требующих сочетания прочности, пластичности и стойкости к агрессивным средам.

Почему производство ковкого чугуна КЧ33-8 более сложное, чем серого?

Производство ковкого чугуна КЧ33-8 значительно сложнее, чем серого чугуна, из-за необходимости проведения длительного графитизирующего отжига. В отличие от серого чугуна, где графит образуется непосредственно при затвердевании расплава, для получения КЧ33-8 сначала выплавляется белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Затем следует двухступенчатый графитизирующий отжиг: первая ступень при 950-1000°C с выдержкой 15-20 часов для разложения цементита и образования хлопьевидного графита, вторая ступень (томление) при 720-740°C с выдержкой 8-12 часов для формирования ферритной структуры. Весь процесс занимает 40-70 часов и требует точного контроля температуры и скорости нагрева/охлаждения. Такая сложная технология обусловливает более высокую стоимость ковкого чугуна по сравнению с серым, но обеспечивает его уникальные механические свойства.

Какие аналоги КЧ33-8 существуют в зарубежных стандартах?

Ковкий чугун КЧ33-8 по ГОСТ 1215-79 имеет следующие приблизительные аналоги в международных стандартах: в европейской системе - EN-GJM-350-10 согласно EN 1562; в американской системе - ASTM A220 Grade 45008 (ferritic malleable iron); в немецкой классификации - GTS-35-10 по DIN 1692; в японской - FCMF35 по JIS G5702. Однако следует учитывать, что полного соответствия между стандартами нет, поскольку технологии производства, требования к химическому составу и методики испытаний могут различаться. При замене материалов в ответственных изделиях необходимо проводить дополнительные испытания и сравнительный анализ свойств.

Можно ли использовать КЧ33-8 для изделий, работающих при высоких температурах?

Чугун КЧ33-8 может использоваться для изделий, работающих при повышенных температурах до 450-500°C. В этом диапазоне температур он сохраняет стабильность структуры и удовлетворительные механические свойства. При температурах выше 500°C начинается активное окисление графита, что приводит к деградации свойств материала. Для длительной работы при температурах 400-450°C рекомендуется проведение стабилизирующего отжига перед вводом изделия в эксплуатацию. Если требуется работа при более высоких температурах (до 700-800°C), следует рассмотреть возможность применения специальных жаростойких чугунов с легирующими добавками хрома, никеля и алюминия. В любом случае, при проектировании изделий для работы при повышенных температурах необходимо учитывать снижение прочностных характеристик и повышение склонности к окислению.

Какие особенности следует учитывать при механической обработке КЧ33-8?

При механической обработке КЧ33-8 следует учитывать ряд особенностей. Благодаря ферритной структуре и хлопьевидному графиту, этот материал хорошо обрабатывается резанием, образуя преимущественно сливную или суставчатую стружку. Для получения оптимальных результатов рекомендуется использовать острозаточенный инструмент из быстрорежущей стали или твердых сплавов групп ВК и ТК. Скорость резания может быть на 15-20% выше, чем при обработке перлитных чугунов. Применение СОЖ улучшает качество обработанной поверхности и продлевает срок службы инструмента. При выполнении отделочных операций (шлифование, полирование) следует избегать перегрева поверхности, чтобы не вызвать структурных изменений. Для нарезания резьбы предпочтительнее использовать метчики и плашки с углом профиля 60° вместо стандартных 55°, что снижает риск сколов и обеспечивает лучшее качество резьбы.

Заключение

Чугун марки КЧ33-8 – высококачественный ковкий чугун с хлопьевидным графитом и ферритной структурой, соответствующий ГОСТ 1215-79. Материал обладает высокой прочностью (не менее 330 МПа), хорошей пластичностью (не менее 8%) и повышенной коррозионной стойкостью.

Благодаря оптимальному сочетанию механических и технологических свойств, КЧ33-8 широко применяется в машиностроении, трубопроводных системах, автомобильной промышленности и других отраслях, где требуются детали для работы при средних нагрузках.

Компания "ОборонСпецСплав" предлагает широкий ассортимент изделий из чугуна КЧ33-8, изготовленных по ГОСТ 1215-79, включая продукцию по индивидуальным чертежам заказчика.

Материалы для данной статьи подготовлены на основании требований ГОСТ 1215-79, который регламентирует производство и технические характеристики ковких чугунов, а также с использованием многолетнего производственного опыта инженеров-металлургов компании "ОборонСпецСплав" в области выплавки, термической обработки и применения специальных марок чугуна в ответственных промышленных конструкциях.