Москва
Каталог
Чугун марки КЧ35-10: характеристики, свойства и промышленное применение
Чугун марки КЧ35-10 представляет собой высококачественный 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 совершенной технологии производства и специфической структуре, КЧ35-10 обладает исключительными показателями прочности, пластичности, окалиностойкости и коррозионной стойкости, что делает его незаменимым материалом для изготовления ответственных деталей, работающих при высоких нагрузках в различных отраслях промышленности.
Расшифровка маркировки
Маркировка чугуна КЧ35-10 имеет строгую структуру, где каждое обозначение несет конкретную информацию:
- К - ковкий (указывает на тип чугуна с хлопьевидной формой графита)
- Ч - чугун (обозначает базовый материал)
- 35 - число, указывающее минимальное значение временного сопротивления разрыву в кгс/мм² (примерно 350 МПа)
- 10 - число, указывающее минимальное значение относительного удлинения в процентах
- Ф - обозначение ферритной структуры металлической основы (указывается не всегда)
Таким образом, маркировка КЧ35-10 сообщает, что это ковкий ферритный чугун с пределом прочности не менее 350 МПа и относительным удлинением не менее 10%, что свидетельствует о его высоких механических характеристиках.
Химический состав чугуна марки КЧ35-10
Согласно ГОСТ 1215-79, химический состав чугуна КЧ35-10 должен соответствовать следующим требованиям:
| Элемент | Содержание, % | Влияние на свойства |
|---|---|---|
| Углерод (C) | 2,3-2,7 | Обеспечивает образование графитовых включений, влияет на литейные и механические свойства |
| Кремний (Si) | 1,2-1,9 | Способствует графитизации, улучшает литейные свойства и обрабатываемость |
| Марганец (Mn) | 0,2-0,6 | Нейтрализует вредное влияние серы, повышает прочность и твердость |
| Сера (S) | не более 0,08 | Вредная примесь, снижает механические свойства, особенно пластичность |
| Фосфор (P) | не более 0,15 | В малых количествах повышает жидкотекучесть, но снижает пластичность и вязкость |
| Хром (Cr) | не более 0,08 | Повышает твердость, прочность и коррозионную стойкость |
| Никель (Ni) | не более 0,3 | Улучшает механические свойства и коррозионную стойкость |
| Железо (Fe) | остальное (около 95,0) | Основа сплава |
Особенностью КЧ35-10 является его ферритная структура металлической основы, которая формируется благодаря оптимальному соотношению углерода и кремния, а также специальному режиму термической обработки. Сниженное содержание углерода по сравнению с другими марками ковкого чугуна способствует повышению прочностных характеристик и пластичности материала.
Хлопьевидная форма графита, которая образуется в процессе длительного графитизирующего отжига белого чугуна, обеспечивает значительно лучшие механические свойства по сравнению с пластинчатым графитом серого чугуна.
Физико-механические свойства
Чугун марки КЧ35-10 характеризуется следующими физическими и механическими свойствами:
| Характеристика | Значение | Единица измерения |
|---|---|---|
| Плотность | 7,0-7,2 | г/см³ |
| Температура плавления | 1130-1170 | °C |
| Предел прочности при растяжении (σв) | не менее 350 | МПа (35 кгс/мм²) |
| Относительное удлинение (δ) | не менее 10 | % |
| Предел прочности при сжатии | 800-950 | МПа |
| Твердость по Бринеллю | 120-180 | HB |
| Модуль упругости | 120-140 | ГПа |
| Ударная вязкость | 0,4-0,6 | МДж/м² |
| Удельная теплоемкость | 0,46-0,53 | кДж/(кг·°C) |
| Теплопроводность | 48-54 | Вт/(м·К) |
| Коэффициент линейного расширения | 10,5-12,5·10⁻⁶ | K⁻¹ |
| Удельное электрическое сопротивление | 0,5-0,7 | мкОм·м |
| Теплостойкость | до 500-550 | °C |
Благодаря ферритной структуре металлической основы и хлопьевидной форме графита, чугун КЧ35-10 демонстрирует исключительно высокую прочность (не менее 350 МПа) в сочетании с повышенной пластичностью (не менее 10% относительного удлинения). Такое сочетание свойств позволяет использовать его для изготовления деталей, работающих при высоких нагрузках, в том числе с динамическими воздействиями.
КЧ35-10 также отличается высокой герметичностью, что делает его идеальным материалом для изготовления трубопроводной арматуры и корпусных деталей, работающих под давлением.
Технология производства
Производство ковкого чугуна КЧ35-10 представляет собой сложный многоэтапный процесс, включающий следующие основные стадии:
Выплавка исходного белого чугуна
Для получения КЧ35-10 используется комбинированный способ выплавки "вагранка-электропечь", который обеспечивает оптимальное качество материала:
- Расплавление шихты в вагранке (шахтной печи) – позволяет эффективно и экономично расплавить основную массу материала
- Перегрев и доводка расплава в электропечи – обеспечивает точный контроль химического состава, удаление вредных примесей и газов, регулирование температуры заливки
- Модифицирование расплава специальными добавками для обеспечения требуемой структуры
- Заливка форм с соблюдением оптимальных температурных режимов
Такая технология позволяет получить белый чугун высокого качества с контролируемым химическим составом и минимальным количеством дефектов.
Графитизирующий отжиг
Ключевой этап производства ковкого чугуна КЧ35-10 – двухступенчатый графитизирующий отжиг:
- Первая ступень – нагрев до 950-1000°C с выдержкой 15-25 часов для разложения цементита и начала формирования хлопьевидного графита
- Вторая ступень (томление) – медленное охлаждение до 720-740°C с выдержкой 10-15 часов для завершения графитизации и формирования ферритной структуры металлической основы
- Контролируемое охлаждение – постепенное снижение температуры до комнатной для предотвращения образования внутренних напряжений
Весь процесс термической обработки занимает 50-80 часов, что делает производство КЧ35-10 более трудоемким и дорогостоящим по сравнению с серым чугуном, но обеспечивает его уникальные механические свойства.
Технологические свойства
Литейные характеристики
При использовании белого чугуна для последующего получения КЧ35-10 следует учитывать следующие особенности его литейных свойств:
- Ограниченная жидкотекучесть исходного белого чугуна
- Повышенная линейная усадка при затвердевании (около 1,4-1,7%)
- 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
КЧ35-10 отличается хорошей обрабатываемостью резанием благодаря ферритной структуре и наличию хлопьевидного графита:
- Отличная обрабатываемость всеми видами режущего инструмента
- Образование сливной или суставчатой стружки, легко удаляемой из зоны резания
- Умеренный износ режущего инструмента
- Возможность использования повышенных скоростей резания
- Высокая чистота поверхности после механической обработки
- Хорошая полируемость и возможность получения высокого класса чистоты поверхности
- Возможность нарезания качественной резьбы всеми методами
Свариваемость
Как и все чугуны, КЧ35-10 относится к категории трудносвариваемых материалов, однако его ферритная структура обеспечивает лучшую свариваемость по сравнению с другими типами чугуна:
- Возможность сварки с предварительным подогревом до 300-350°C
- Рекомендуется медленное контролируемое охлаждение после сварки
- Наилучшие результаты дают медно-никелевые электроды или специальные чугунные электроды
- Эффективно применение газовой сварки с присадочными прутками из аналогичного материала
- После сварки обязателен отжиг для снятия внутренних напряжений (550-600°C)
- Для соединения ответственных деталей рекомендуется использовать механические способы крепления
Коррозионная стойкость и окалиностойкость
КЧ35-10 обладает высокой коррозионной стойкостью и окалиностойкостью:
- Повышенная стойкость к атмосферной коррозии благодаря ферритной структуре
- Хорошая стойкость в пресной и морской воде
- Устойчивость к окислению при повышенных температурах до 500-550°C
- Удовлетворительная стойкость в слабых растворах кислот и щелочей
- Возможность дополнительного повышения коррозионной стойкости путем поверхностного легирования или нанесения защитных покрытий
Термическая обработка
Помимо основного графитизирующего отжига, который является неотъемлемой частью производства ковкого чугуна КЧ35-10, готовые изделия могут подвергаться дополнительной термической обработке для оптимизации их свойств:
Отжиг для снятия напряжений
Применяется после механической обработки, сварки или для стабилизации размеров ответственных деталей:
- Температура: 550-600°C
- Выдержка: 2-5 часов 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
Может применяться 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 некотором снижении пластичности
Поверхностная закалка
Применяется для деталей, работающих в условиях трения и абразивного износа:
- Нагрев поверхностного слоя до 850-900°C (индукционный, газопламенный или лазерный)
- Быстрое охлаждение водой или маслом
- Низкотемпературный отпуск при 180-220°C для снятия напряжений
- Результат: повышение твердости поверхностного слоя до 48-58 HRC при сохранении вязкой сердцевины
Выбор метода термической обработки зависит от конкретных требований к детали и условий ее эксплуатации. Для особо ответственных деталей режимы термообработки следует разрабатывать индивидуально с учетом химического состава конкретной партии материала.
Формы поставки
Компания "ОборонСпецСплав" предлагает чугун марки КЧ35-10 в следующих формах:
| Вид продукции | Типоразмеры | Нормативный документ | Особенности |
|---|---|---|---|
| Чугунные круги КЧ35-10 | диаметр 30-500 мм | ГОСТ 1215-79, ТУ | Изготавливаются из высокопрочного чугуна, имеют повышенную твердость и устойчивость к высоким температурам |
| Чугунные заглушки резьбовые КЧ35-10 | DN 15-200 | ГОСТ 1215-79, ТУ | Фасонные части трубопровода для прекращения подачи жидкости в местах фланцевого соединения, обладают высокой прочностью и долгим сроком эксплуатации |
| Чугунные контргайки КЧ35-10 | M12-M64 | ГОСТ 1215-79, ТУ | Применяются для предотвращения раскручивания частей на трубопроводе, служат стопором и обеспечивают надежное герметичное соединение |
| Чугунные втулки КЧ35-10 | по чертежам заказчика | ГОСТ 1215-79, ТУ | Имеют цилиндрическую или коническую форму, отличаются надежностью и высокой эффективностью применения |
| Чугунные отливки КЧ35-10 | по чертежам заказчика | ГОСТ 1215-79 | Литые заготовки для машиностроения с высокой точностью размеров и качеством поверхности |
| Чугунные фланцы КЧ35-10 | DN 20-350 | ГОСТ 1215-79, ТУ | Соединительные элементы для трубопроводных систем с высокой герметичностью и прочностью |
| Чугунные корпусные детали КЧ35-10 | по чертежам заказчика | ГОСТ 1215-79, ТУ | Сложные корпусные детали для ответственных узлов машин и механизмов |
Особенности маркировки продукции
В соответствии с требованиями ГОСТ 1215-79, на изделиях из чугуна КЧ35-10 должна присутствовать следующая маркировка:
- Товарный знак предприятия-изготовителя
- Марка чугуна (КЧ35-10 или КЧ35-10Ф для обозначения 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 КЧ35-10
Благодаря исключительному сочетанию прочности, пластичности, герметичности и коррозионной стойкости, чугун КЧ35-10 широко применяется в различных отраслях промышленности:
Транспортное машиностроение
- Корпуса дифференциалов и редукторов
- Картеры мостов и трансмиссий
- Маховики и шкивы
- Тормозные барабаны и диски
- Детали подвески и рулевого управления
- Корпусные детали двигателей
Сельскохозяйственное машиностроение
- Корпуса и детали трансмиссий сельхозтехники
- Кронштейны и рычаги механизмов
- Элементы ходовой части тракторов и комбайнов
- Корпуса редукторов и силовых агрегатов
- Детали почвообрабатывающих механизмов
Трубопроводные системы
- Запорная и регулирующая арматура
- Фланцы, заглушки, переходники
- Корпуса клапанов и вентилей
- Фитинги и соединительные элементы
- Детали насосных станций
Тяжелое машиностроение
- Корпуса тяжелонагруженных редукторов
- Детали станков и прессов
- Элементы подъемно-транспортного оборудования
- Корпусные детали приводов и механизмов
- Опорные конструкции промышленного оборудования
Нефтегазовое оборудование
- Корпуса задвижек и вентилей
- Элементы запорной арматуры
- Фланцевые соединения
- Детали насосов и компрессоров
- Корпусные элементы оборудования
Судостроение
- Детали судовых механизмов
- Корпуса насосов и арматуры
- Элементы рулевых механизмов
- Детали палубного оборудования
- Корпусные элементы судовых двигателей
Общее машиностроение
- Ответственные корпусные детали
- Маховики и шкивы
- Зубчатые колеса для средних нагрузок
- Кронштейны и опорные конструкции
- Детали соединительных муфт
Чугун КЧ35-10 особенно эффективен в тех случаях, когда требуется сочетание высокой прочности, хорошей пластичности и способности работать в условиях динамических нагрузок при сохранении приемлемой стоимости изделий.
Преимущества и недостатки чугуна КЧ35-10
Преимущества:
- Высокая прочность (не менее 350 МПа) в сочетании с хорошей пластичностью (не менее 10%)
- Отличная герметичность отливок
- Высокая коррозионная стойкость благодаря ферритной структуре
- Превосходная обрабатываемость резанием
- Хорошие демпфирующие свойства (способность гасить вибрации)
- Способность работать при динамических нагрузках средней интенсивности
- Стабильность размеров и формы при циклических нагрузках
- Устойчивость к высоким температурам до 500-550°C
- Возможность эффективной термической обработки для улучшения свойств
Недостатки:
- Высокая стоимость по сравнению с серым чугуном из-за сложной технологии производства
- Длительный цикл производства (50-80 часов графитизирующего отжига)
- Более низкие литейные свойства исходного белого чугуна
- Трудная свариваемость
- Ограниченная пластичность по сравнению с углеродистыми сталями
- Сложность получения тонкостенных и высокоточных отливок
- Несколько меньшая прочность по сравнению с высокопрочными чугунами с шаровидным графитом
Сравнение с другими марками чугуна
Для оптимального выбора материала полезно сравнить КЧ35-10 с другими марками чугуна:
| Параметр | СЧ25 | КЧ33-8 | КЧ35-10 | ВЧ50 |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности при растяжении, МПа | не менее 250 | не менее 330 | не менее 350 | не менее 500 |
| Относительное удлинение, % | менее 1 | не менее 8 | не менее 10 | не менее 7 |
| Твердость, HB | 180-255 | 110-170 | 120-180 | 170-240 |
| Форма графита | пластинчатая | хлопьевидная | хлопьевидная | шаровидная |
| Структура металлической основы | перлитная | ферритная | ферритная | ферритно-перлитная |
| Коррозионная стойкость | низкая | высокая | очень высокая | средняя |
| Работа при динамических нагрузках | плохая | удовлетворительная | хорошая | отличная |
| Обрабатываемость | хорошая | очень хорошая | отличная | удовлетворительная |
| Литейные свойства | хорошие | удовлетворительные | удовлетворительные | плохие |
| Относительная стоимость | низкая | выше средней | высокая | очень высокая |
| Основные области применения | детали с умеренными статическими нагрузками | детали средней нагруженности | ответственные детали с динамическими нагрузками | высоконагруженные критически важные детали |
Чугун КЧ35-10 занимает важную нишу между КЧ33-8 и высокопрочными чугунами с шаровидным графитом (ВЧ), сочетая высокую прочность с превосходной пластичностью, коррозионной стойкостью и обрабатываемостью. Это делает его оптимальным выбором для ответственных деталей, работающих в условиях значительных нагрузок, где требуется определенная вязкость и способность противостоять динамическим воздействиям.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное отличие КЧ35-10 от КЧ33-8?
Основные отличия КЧ35-10 от КЧ33-8 заключаются в более высоких показателях прочности и пластичности. КЧ35-10 имеет минимальный предел прочности 350 МПа (против 330 МПа у КЧ33-8) и минимальное относительное удлинение 10% (против 8% у КЧ33-8). Это достигается за счет оптимизированного химического состава с несколько меньшим содержанием углерода и более тщательно контролируемого процесса графитизирующего отжига. Благодаря лучшим механическим характеристикам, КЧ35-10 более эффективен в условиях динамических нагрузок и может использоваться для более ответственных деталей. Кроме того, технология производства КЧ35-10 обычно включает комбинированный способ выплавки "вагранка-электропечь", что обеспечивает получение более качественного исходного белого чугуна с минимальным содержанием вредных примесей.
Почему КЧ35-10 производится способом "вагранка-электропечь"?
Комбинированный способ выплавки "вагранка-электропечь" используется для производства КЧ35-10, поскольку позволяет сочетать экономические и технологические преимущества обоих методов. Вагранка (шахтная печь) обеспечивает эффективное и экономичное расплавление основной массы шихты, что снижает энергозатраты. Электропечь же используется для перегрева и доводки расплава, что позволяет: точно контролировать химический состав материала; эффективно удалять вредные примеси и газы; регулировать температуру заливки с высокой точностью; производить модифицирование расплава специальными добавками. Такая комбинация обеспечивает получение белого чугуна высокого качества с минимальным содержанием серы, фосфора и неметаллических включений, что критически важно для достижения требуемых механических свойств ковкого чугуна после графитизирующего отжига. Кроме того, электропечной доводкой можно добиться более стабильных результатов от плавки к плавке, что повышает однородность свойств материала.
Каковы особенности эксплуатации деталей из КЧ35-10 при высоких температурах?
Чугун КЧ35-10 демонстрирует хорошую окалиностойкость и сохраняет работоспособность при температурах до 500-550°C, что выше, чем у большинства других марок ковкого чугуна. При эксплуатации деталей из КЧ35-10 в условиях повышенных температур следует учитывать следующие особенности: при длительной работе выше 450°C рекомендуется предварительный стабилизирующий отжиг для релаксации внутренних напряжений; следует избегать резких теплосмен, которые могут вызвать термические напряжения и трещины; при циклических нагревах и охлаждениях возможно постепенное снижение механических свойств; при температурах выше 300°C начинается заметное снижение предела прочности (примерно на 10-15% на каждые 100°C); в окислительных средах при высоких температурах формируется защитная оксидная пленка, повышающая стойкость материала; для критически важных деталей, работающих при температурах выше 450°C, рекомендуется периодический неразрушающий контроль состояния. При правильном учете этих факторов детали из КЧ35-10 могут надежно эксплуатироваться в условиях повышенных температур в течение длительного срока.
Какие существуют аналоги КЧ35-10 в международных стандартах?
Ковкий чугун КЧ35-10 по ГОСТ 1215-79 имеет следующие приблизительные аналоги в международных стандартах: в европейской системе - EN-GJM-400-12 согласно EN 1562; в американской системе - ASTM A220 Grade 50005 (ferritic malleable iron); в немецкой классификации - GTS-40-10 по DIN 1692; в японской - FCMF40 по JIS G5702; в британской - Grade A согласно BS 6681. Необходимо отметить, что полного соответствия между стандартами нет, так как требования к химическому составу, методики испытаний и технологии производства могут различаться. При замене материалов в ответственных конструкциях рекомендуется проводить сравнительные испытания и детальный анализ механических свойств. Особенно это касается характеристик при динамических нагрузках и повышенных температурах, где различия между марками чугуна разных стандартов могут быть существенными.
Как добиться максимальной долговечности деталей из КЧ35-10?
Для обеспечения максимальной долговечности деталей из чугуна КЧ35-10 следует придерживаться следующих рекомендаций: 1) На этапе проектирования: избегать резких переходов сечений и острых углов, которые могут концентрировать напряжения; предусматривать достаточные радиусы скруглений; закладывать оптимальный коэффициент запаса прочности (1,6-2,0 для статических и 2,0-2,5 для динамических нагрузок). 2) При производстве: строго соблюдать технологию выплавки и термической обработки; контролировать качество отливок методами неразрушающего контроля; проводить отжиг для снятия внутренних напряжений после механической обработки; для деталей трения применять поверхностную закалку или химико-термическую обработку. 3) В процессе эксплуатации: не допускать перегрузок, превышающих расчетные значения; избегать работы в агрессивных средах без соответствующей защиты; для деталей трения обеспечивать надлежащую смазку; проводить регулярный профилактический осмотр и контроль состояния критически важных деталей. При соблюдении этих рекомендаций срок службы ответственных деталей из КЧ35-10 может составлять 15-25 лет и более, в зависимости от условий эксплуатации.
Заключение
Чугун марки КЧ35-10 – высококачественный ковкий чугун с хлопьевидной формой графита и ферритной структурой металлической основы, соответствующий ГОСТ 1215-79. Материал характеризуется высокой прочностью (не менее 350 МПа), отличной пластичностью (не менее 10%) и повышенной коррозионной стойкостью.
Благодаря оптимальному сочетанию механических и технологических свойств, КЧ35-10 широко применяется в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении, трубопроводных системах и других отраслях промышленности, где требуются надежные детали для работы при высоких нагрузках.
Компания "ОборонСпецСплав" предлагает полный ассортимент изделий из чугуна КЧ35-10, изготовленных по ГОСТ 1215-79, включая продукцию по индивидуальным чертежам заказчика.
Статья подготовлена на основе требований ГОСТ 1215-79, регламентирующего производство и технические характеристики ковких чугунов, а также с использованием производственного опыта специалистов компании "ОборонСпецСплав". Представленная информация отражает результаты многолетних исследований и практического применения ковких чугунов в различных отраслях промышленности.