ГОСТ 7769 – 87 предусматривает пять марок кремнистых чугунов, отличающихся прежде всего содержанием кремния, углерода и тем, что в некоторых марках имеется молибден (табл. 2.5).
Чугуны марок ЧС13, ЧС15, ЧС17 (ферросилиды) имеют структуру, состоящую из твёрдого раствора кремния и силицидов кремния в α-Fe и включений точечного графита.
Таблица 2.5
Химический состав высококремнистых чугунов по ГОСТ 7769-82
| Марка чугуна | Содержание элементов, % | |||||
| С | Si | Mn | P | S | Mo | |
| ЧС13 | 0,6-1,4 | 12,0-14,0 | 0,8 | ≤0,10 | ≤0,07 | - |
| ЧС15 | 0,3-0,8 | 14,0-16,0 | 0,8 | ≤0,10 | ≤0,07 | - |
| ЧС15М4 | 0,5-0,9 | 14,0-16,0 | 0,8 | ≤0,10 | ≤0,10 | 3,0-4,0 |
| ЧС17 | 0,3-0,5 | 16,1-18,0 | 0,8 | ≤0,10 | ≤0,07 | - |
| ЧС17М3 | 0,3-0,6 | 16,0-18,0 | 1,0 | ≤0,30 | ≤0,10 | 2,0-3,0 |
Чугуны марок ЧС15М4, ЧС17М3 дополнительно легированы молибденом (антихлоры), имеют такую же структуру, что и ферросилиды, однако молибден повышают коррозионную стойкость в ряде сред и, особенно, в соляной кислоте любой концентрации.
Таблица 2.6
Механические свойства высококремнистых чугунов
| Марки | σв, МПа | σизг, МПа | НВ |
| ЧС13 | ≤100 | ≤210 | 294-399 |
| ЧС15 | ≤60 | ≤170 | 294-390 |
| ЧС15М4 | ≤60 | ≤140 | 390-450 |
| ЧС17 | ≤40 | ≤140 | 390-450 |
| ЧС17М3 | ≤50 | ≤100 | 390-450 |
Механические свойства высококремнистых чугунов (табл. 2.6) очень низкие, особенно марки ЧС17. Минимально допустимые по стандарту значения предела прочности при растяжении не превышают 100 МПа. При этом твёрдость достаточно высокая: НВ 294-450. Ударная вязкость ферросилидов на образцах без надреза не превышает КС ≤ 5 Дж/см2.
Модифицирование увеличивает механические свойства этих чугунов за счёт десульфурации, рафинирования и придания графиту компактной формы. Модифицированный чугун отличается мелкокристаллической структурой, а отливки повышенной плотностью (модификаторы Mg, Ce).
Физические свойства высококремнистых чугунов характеризуются прежде всего низкой теплопроводностью – в 2 раза ниже, чем у серых чугунов. Плотность высокохромистого чугуна с 15 % Si составляет 6,95 г/см3. При увеличении или уменьшении концентрации кремния на 1 % плотность соответственно уменьшается или увеличивается на 0,1 г/см3.
Коэффициент линейного расширения (α·10-6/К) ферросилидов в интервале температур составляет:
20-100 0С – 3,6, 20-200 0С – 4,0
20-300 0С – 6,75, 20-400 0С – 7,15,
20-500 0С – 7,75, 20-600 0С – 9,0-10,0
Чугуны ЧС13, ЧС15, ЧС17 обладают высокой коррозионной стойкостью при температуре до 300 0С в концентрированных и разбавленных кислотах, растворах щелочей, солей, кроме фтористоводородных и фтористых соединений.
В окислительных кислотах (азотной, серной, хромовой) ферросилиды имеют весьма высокую стойкость, которая зависит от содержания в них кремния, при увеличении концентрации которого коррозионная стойкость их увеличивается.
Ферросилиды стойки также в органических кислотах (уксусной, муравьиной, молочной, лимонной) при различных концентрациях и температурах. В чистой фосфорной кислоте ферросилиды обладают высокой стойкостью, а в технической фосфидной кислоте сплавы не стойки.
Высококремнистые чугуны обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде, в грунтовых водах в условиях анодного растворения, что позволяет применять их для изготовления электродов анодной защиты.
Высококремнистые чугуны с молибденом (антихлоры) иногда дополнительно легируют никелем до 2,5 %. «Антихлоры» устойчивы в HCl любой температуры и концентрации, в HNO3 любой концентрации, в лимонной, серной, фосфорной кислотах.
Не рекомендуется применять «антихлоры» в присутствии брома, паров плавиковой кислоты.
Рекомендуемые условия работы и области применения данных чугунов приведены в табл. 2.7.
Таблица 2.7
Применение высококремнистых чугунов по ГОСТ 7769-82
| Марка чугуна | Условие работы | Область применения |
| ЧС13 ЧС15 ЧС17 | Коррозионные среды; концентрированные и разбавленные кислоты, растворы солей, щелочей (кроме фтористоводородных и фтористых) до 3000С; не допускаются механические и термические удары. | Простые по конфигурации детали центробежных насосов, компрессоров, трубопроводов, арматуры, другие детали химической аппаратуры. |
| ЧС15М4 ЧС17М3 | Особо высокая коррозионная стойкость в серной, азотной, соляной кислотах разной концентрации и температуры, водных растворов щелочей и солей при местном перепаде температур до 30 К в теле детали при отсутствии динамических, переменных и пульсирующих нагрузок. | Простые по конфигурации детали, центробежных и поршневых насосов, компрессоров, трубопроводов, детали химической аппаратуры. |