В высокопрочных чугунах содержание углерода около 3-3,6 %. Если взять например в качестве модификатора магний (до 0,5% от массы отливки), который вводят перед разливкой в жидкий чугун, то выделяющийся графит приобретает шаровидную форму (рис.1). Механические свойства чугуна в результате этого улучшаются: сильно повышается его пластичность и заметно увеличивается прочность. Существуют и применяются легированные высокопрочные чугуны разных марок .
Большая доля магния в газообразном состоянии удаляется из жидкого металла и лишь небольшая часть (около 0,05%) усваивается чугуном.
Чугун с шаровидной формой включений графита называют высокопрочным и маркируют буквами ВЧ. Далее следуют числа - временное сопротивление при растяжении, например, ВЧ35, ВЧ60, ВЧ100 (ГОСТ 7293-85) (табл. 1).
Металлической основой высокопрочного чугуна может быть: феррит, феррит с перлитом и перлит
Высокие механические свойства магниевого чугуна обеспечивает шаровидная форма графита. В сером чугуне(и сталистом чугуне тоже ) пластинчатые выделения представляют собой внутренние "надрезы" с очень острыми краями. При нагружении материала у оснований этих надрезов концентрируются напряжения, которые могут вызвать развитие острых трещин, являющихся продолжением графитовых включений. Полости шарообразной формы не создают такой неравномерности в распределении напряжений.
Благодаря хорошим механическим свойствам, из высокопрочного чугуна изготавливают ответственные детали, например, коленчатые валы, зубчатые колеса, корпуса автомобильных моторов, крупные прокатные валки, корпуса паровых турбин и др.
Т а б л и ц а :Механические свойства высокопрочных чугунов (ГОСТ 7293-85)
Марка чугуна σB, МПа σ02, МПа δ, % Твердость НВ
ВЧ 35 350 220 22 140-170
ВЧ 40 400 250 15 140-202
ВЧ 45 450 310 10 140-225
ВЧ 50 500 320 7 153-245
ВЧ 60 600 370 3 192-277
ВЧ 70 700 420 2 228-302
ВЧ 80 800 480 2 248-351
ВЧ 100 1000 700 2 270-360
П р и м е ч а н и я: Чугун ВЧ 35 с шаровидным графитом должен иметь среднее значение ударной вязкости KCU не менее 21 Дж/см² при t=-40°C. 2. Параметры δ, HB и KCU определяют при наличии требований в нормативно-технической документации.