Чугун марки СЧ35: характеристики, свойства и промышленное применение

Чугун марки СЧ35 представляет собой высокопрочный серый чугун с пластинчатым графитом, содержащий не менее 94% железа и оптимально подобранное количество углерода, кремния, марганца и других элементов. Производство данного материала осуществляется в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 1412-85, что гарантирует стабильность его технических характеристик. Благодаря минимальному содержанию графитовых включений и преимущественно перлитной структуре металлической основы, СЧ35 обладает наивысшими показателями прочности среди всех серых чугунов, что делает его идеальным материалом для изготовления особо ответственных деталей, работающих в условиях значительных нагрузок в различных отраслях промышленности.

Расшифровка маркировки

Маркировка чугуна СЧ35 имеет следующую структуру:

• С - серый (обозначает тип чугуна по форме графитовых включений)
• Ч - чугун (обозначает базовый материал)
• 35 - число, указывающее минимальное значение временного сопротивления при растяжении в кгс/мм² (примерно 350 МПа)

Дополнительно в технической документации может указываться маркировка ПГ, обозначающая пластинчатую форму графита в структуре сплава.

Химический состав чугуна марки СЧ35

Согласно ГОСТ 1412-85, химический состав чугуна СЧ35 должен соответствовать следующим требованиям:

Содержание примесей и легирующих элементов строго контролируется для обеспечения стабильных литейных и механических свойств чугуна СЧ35. По сравнению с марками СЧ10-СЧ30, в данном сплаве содержится наименьшее количество углерода и кремния, что обеспечивает минимальную графитизацию и, как следствие, максимальные прочностные характеристики среди серых чугунов.

Физико-механические свойства

Чугун марки СЧ35 обладает следующими физическими и механическими характеристиками:

• Плотность: 7,4-7,6 г/см³
• Температура плавления: 1150-1200°C
• Предел прочности при растяжении: не менее 350 МПа (35 кгс/мм²)
• Предел прочности при сжатии: 1200-1400 МПа
• Твердость по Бринеллю: 200-280 HB
• Модуль упругости: 120-145 ГПа
• Удельная теплоемкость: 0,43-0,46 кДж/(кг·°C)
• Теплопроводность: 38-42 Вт/(м·К)
• Коэффициент линейного расширения: 8,0-9,0·10⁻⁶ K⁻¹
• Удельное электрическое сопротивление: 0,8-0,9 мкОм·м
• Теплостойкость: до 700-750°C

Благодаря преобладанию перлитной структуры и минимальному количеству графитовых включений, чугун СЧ35 обладает исключительно высокими прочностными характеристиками, превосходящими другие марки серого чугуна, при сохранении удовлетворительной обрабатываемости.

Технологические свойства

Литейные характеристики

Чугун СЧ35 обладает следующими литейными свойствами:

• Ограниченная жидкотекучесть (значительно ниже, чем у СЧ20 и СЧ25)
• Повышенная усадка при затвердевании (около 1,4-1,7%)
• Высокая склонность к образованию усадочных раковин и напряжений
• Требует очень тщательного контроля температуры заливки и режима охлаждения отливок
• Необходимость использования продуманной литниковой системы и эффективных прибылей
• Сложность получения отливок со сложной геометрией и тонкими стенками

Обрабатываемость

При механической обработке чугуна СЧ35 следует учитывать следующие особенности:

• Пониженная обрабатываемость резанием из-за высокой твердости
• Стружка образуется мелкая, элементного типа
• Значительный износ режущего инструмента
• Необходимость использования твердосплавного инструмента с оптимальной геометрией
• Требуются сниженные скорости резания и подачи
• Обязательное применение СОЖ для снижения тепловыделения при обработке
• Возможность достижения высокого класса чистоты поверхности при финишной обработке

Свариваемость

Чугун СЧ35 относится к категории очень трудносвариваемых материалов:

• Сварка возможна только с тщательным предварительным подогревом до 650-750°C
• Требуется крайне медленное охлаждение после сварки для предотвращения образования трещин
• Рекомендуется использование специальных электродов на никелевой основе
• Наиболее эффективны аргонодуговая сварка и холодная сварка для ремонтных работ
• После сварки обязателен отжиг для снятия внутренних напряжений
• Для ответственных деталей сварка не рекомендуется, предпочтительны другие методы соединения

Термическая обработка

Для чугуна СЧ35 применяются следующие виды термической обработки:

• Отжиг - для снятия внутренних напряжений после литья (550-650°C с выдержкой 4-6 часов и последующим медленным охлаждением)
• Нормализация - для улучшения структуры и повышения механических свойств (900-950°C с охлаждением на воздухе)
• Закалка и отпуск - для повышения твердости и износостойкости (закалка с 850-900°C, отпуск при 180-250°C)
• Поверхностная закалка - для создания износостойкого поверхностного слоя (нагрев ТВЧ или газовым пламенем до 850-900°C с последующим быстрым охлаждением)
• Естественное или искусственное старение - для стабилизации размеров и снятия остаточных напряжений

Термическая обработка чугуна СЧ35 является обязательной операцией для ответственных деталей, позволяя значительно улучшить его механические свойства и адаптировать материал под конкретные условия эксплуатации.

Формы поставки

Компания "ОборонСпецСплав" поставляет чугун марки СЧ35 в следующих формах:

Вся продукция сопровождается сертификатами качества, подтверждающими соответствие химического состава и механических свойств требованиям нормативной документации.

Особенности маркировки продукции

В соответствии с требованиями ГОСТ 1412-85, на каждой отливке из чугуна СЧ35 должна быть нанесена маркировка, содержащая:

• Товарный знак предприятия-изготовителя
• Марку чугуна (СЧ35)
• Номер плавки или партии
• При поставке на экспорт - надпись "Made in Russia" или другую, указанную в договоре

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

Области применения чугуна СЧ35

Благодаря исключительно высоким показателям прочности, твердости и износостойкости, чугун СЧ35 применяется для изготовления особо ответственных деталей в следующих отраслях:

Тяжелое машиностроение

• Станины мощных прессов и молотов
• Траверсы и рамы тяжелого прессового оборудования
• Корпуса тяжелонагруженных редукторов
• Опорные плиты крупных промышленных установок
• Детали дробильно-размольного оборудования

Энергетическое машиностроение

• Корпуса мощных насосов высокого давления
• Элементы паровых турбин
• Арматура трубопроводов высокого давления
• Корпусные детали котельного оборудования
• Элементы газовых турбин

Транспортное машиностроение

• Блоки цилиндров мощных дизельных двигателей
• Тормозные барабаны большегрузных автомобилей и локомотивов
• Коленчатые валы тяжелых двигателей
• Корпуса тяжелонагруженных коробок передач
• Детали подвески грузовых транспортных средств

Оборудование для АЭС

• Корпусные детали ответственного оборудования с требованиями высокой герметичности
• Элементы трубопроводной арматуры высокого давления
• Детали насосных агрегатов
• Фундаментные плиты для оборудования

Сельскохозяйственное машиностроение

• Корпуса мощных редукторов
• Детали почвообрабатывающих машин с высокими требованиями по износостойкости
• Элементы дробильно-измельчительного оборудования
• Рамы и станины сельскохозяйственных машин большой мощности

Химическое машиностроение

• Корпуса насосов и арматуры для агрессивных сред
• Детали компрессоров высокого давления
• Герметичные корпусные элементы химических реакторов
• Корпусные детали, работающие при высоких температурах

Преимущества и недостатки чугуна СЧ35

Преимущества:

• Максимальная прочность среди всех серых чугунов (не менее 350 МПа на растяжение)
• Исключительно высокая прочность при сжатии (до 1400 МПа)
• Превосходная износостойкость и сопротивление истиранию
• Отличная теплостойкость (до 700-750°C)
• Высокая герметичность отливок
• Повышенная жесткость конструкции
• Стабильность размеров при циклических нагрузках
• Хорошая демпфирующая способность (выше, чем у стали, но ниже, чем у низкопрочных чугунов)

Недостатки:

• Плохие литейные свойства (низкая жидкотекучесть, высокая усадка)
• Высокая склонность к образованию внутренних напряжений и трещин при литье
• Практически отсутствующая пластичность и высокая хрупкость
• Низкая ударная вязкость и высокая чувствительность к динамическим нагрузкам
• Очень трудная свариваемость
• Сложность получения качественных отливок тонкостенных деталей
• Пониженная обрабатываемость резанием из-за высокой твердости
• Высокая стоимость по сравнению с другими марками серого чугуна

Сравнение с другими марками чугуна

Для оптимального выбора материала под конкретные задачи полезно сравнить чугун СЧ35 с другими марками:

Чугун СЧ35 представляет собой наиболее прочную марку серого чугуна с пластинчатым графитом и является оптимальным выбором для особо ответственных высоконагруженных деталей, где требуются максимальная прочность, высокая износостойкость и герметичность, а динамические нагрузки отсутствуют или незначительны.

Особенности эксплуатации

Рекомендации по нагрузочным режимам:

• Максимальная эффективность при постоянных и стационарных нагрузках
• Превосходная работоспособность при высоких статических нагрузках
• Крайне ограниченное применение при ударных и динамических нагрузках
• Рекомендуемый коэффициент запаса прочности: 1,5-2,0
• Оптимальный диапазон рабочих температур: от -60°C до +700°C

Коррозионная стойкость:

• Удовлетворительная стойкость в атмосферных условиях
• Средняя стойкость в пресной и морской воде
• Высокая стойкость к окислению при повышенных температурах
• Ограниченная устойчивость к кислотам и щелочам
• Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется применение защитных покрытий

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему чугун СЧ35 имеет высокую прочность, несмотря на наличие графитовых включений?

Высокая прочность чугуна СЧ35 обусловлена несколькими факторами. Во-первых, в нем содержится минимальное количество углерода и кремния по сравнению с другими марками серого чугуна, что приводит к образованию меньшего количества графитовых включений, ослабляющих металлическую основу. Во-вторых, металлическая основа СЧ35 представлена преимущественно перлитом с включениями свободного цементита, что обеспечивает высокую твердость и прочность. В-третьих, графитовые включения в СЧ35 имеют более мелкую и равномерно распределенную структуру, что снижает их негативное влияние на механические свойства. Кроме того, повышенное содержание марганца и наличие легирующих элементов (хром, никель, медь) способствуют упрочнению перлитной матрицы. Все эти факторы в совокупности позволяют чугуну СЧ35 достигать прочности на растяжение не менее 350 МПа, что является максимальным показателем для серых чугунов с пластинчатым графитом.

Какие технологические трудности возникают при производстве отливок из СЧ35?

Производство качественных отливок из чугуна СЧ35 сопряжено с рядом технологических трудностей. Основная проблема заключается в низкой жидкотекучести расплава, что затрудняет заполнение форм со сложной геометрией и тонкими стенками. Высокая склонность к усадке (1,4-1,7%) приводит к образованию усадочных раковин и внутренних напряжений, которые могут вызывать трещины как при затвердевании, так и при последующей механической обработке. Узкий температурный интервал заливки требует точного контроля температуры расплава. Для получения стабильной структуры необходимо тщательное модифицирование и микролегирование расплава. Отливки из СЧ35 требуют продуманной конструкции литниковой системы, применения эффективных прибылей и холодильников. После литья обязательна термическая обработка для снятия внутренних напряжений. Из-за этих факторов производство отливок из СЧ35 более сложное и дорогостоящее по сравнению с отливками из чугунов с меньшей прочностью.

В каких случаях целесообразно использовать чугун СЧ35 вместо высокопрочного чугуна с шаровидным графитом?

Целесообразность использования чугуна СЧ35 вместо высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧ) определяется несколькими факторами. Во-первых, СЧ35 имеет более высокую демпфирующую способность, что делает его предпочтительным для деталей, работающих в условиях вибрации, где важно гашение колебаний. Во-вторых, СЧ35 обладает лучшими антифрикционными свойствами благодаря пластинчатой форме графита, что важно для узлов трения скольжения. В-третьих, литейные свойства СЧ35, хотя и хуже, чем у других серых чугунов, все же превосходят литейные свойства ВЧ, что упрощает получение крупногабаритных отливок сложной конфигурации. Кроме того, СЧ35 обычно имеет меньшую стоимость по сравнению с ВЧ из-за отсутствия дорогостоящих модификаторов для сфероидизации графита. Однако, когда требуется высокая пластичность, вязкость и работа в условиях динамических нагрузок, ВЧ всегда предпочтительнее, поскольку по этим показателям СЧ35 существенно уступает.

Каковы особенности термической обработки изделий из чугуна СЧ35?

Термическая обработка изделий из чугуна СЧ35 имеет ряд особенностей. Обязательным этапом является отжиг для снятия внутренних напряжений, который проводится при температуре 550-650°C с выдержкой 4-6 часов и последующим медленным охлаждением со скоростью не более 50°C в час до 300°C, затем на воздухе. Для повышения прочности и износостойкости применяется нормализация при 900-950°C с охлаждением на воздухе, что обеспечивает формирование мелкодисперсной перлитной структуры. Повышение твердости поверхностного слоя достигается поверхностной закалкой (ТВЧ или газопламенной) до твердости 450-550 HB. При этом необходим тщательный контроль температурных режимов и скоростей нагрева/охлаждения для предотвращения образования трещин из-за высокой хрупкости материала. Для ответственных деталей рекомендуется также искусственное или естественное старение для стабилизации размеров. Важно отметить, что термообработка должна проводиться на отдельных специализированных печах, так как из-за особенностей состава и структуры СЧ35 требуется более строгий контроль температурных режимов, чем для обычных чугунов.

Какой срок службы имеют изделия из чугуна СЧ35?

Срок службы изделий из чугуна СЧ35 зависит от условий эксплуатации и типа детали. В благоприятных условиях (отсутствие динамических нагрузок, стабильный температурный режим, минимальное воздействие агрессивных сред) ресурс может составлять: для корпусных деталей тяжелых машин и механизмов – 30-50 лет; для деталей энергетического оборудования – 20-30 лет; для тяжелонагруженных зубчатых колес и валов – 15-25 лет; для деталей, работающих в условиях трения – 10-20 лет. Негативными факторами, сокращающими срок службы, являются: циклические и ударные нагрузки; теплосмены; воздействие агрессивных сред; отсутствие должного технического обслуживания. Для максимального продления срока службы рекомендуется: строгое соблюдение технологии производства отливок; обязательная термическая обработка; правильный выбор режимов эксплуатации; регулярный контроль состояния деталей; применение защитных покрытий в агрессивных средах.

Заключение

Чугун марки СЧ35 представляет собой наиболее прочный серый чугун с пластинчатым графитом, обладающий уникальным сочетанием высокой прочности, износостойкости и теплостойкости. Его применение оптимально для особо ответственных деталей, работающих в условиях высоких статических нагрузок и абразивного износа.

Основные преимущества чугуна СЧ35 – исключительно высокая прочность при сжатии, отличная износостойкость, высокая герметичность отливок и способность сохранять работоспособность при повышенных температурах. При этом следует учитывать ограничения материала: хрупкость, сложность литья и обработки, плохую свариваемость.

Компания "ОборонСпецСплав" предлагает чугун СЧ35 в различных формах поставки, полностью соответствующий требованиям ГОСТ 1412-85. Наши специалисты готовы предоставить консультацию по выбору материала и технологии изготовления для ваших конкретных задач.

Данная статья подготовлена на основе требований ГОСТ 1412-85 и многолетнего опыта работы специалистов компании "ОборонСпецСплав" с высокопрочными чугунами. Все приведенные характеристики подтверждены результатами лабораторных испытаний и практическим применением чугуна СЧ35 в различных отраслях промышленности.