ГОСТ 7769-82 «Чугун легированный для отливок со специальными свойствами» предусматривает девять марок белых износостойких чугунов: низколегированный хромистый марки ЧХ3Т, высоколегированные хромистые марки ЧХ9Н5, ЧХ16, ЧХ16М2, ЧХ22, ЧХ28Д2, ЧХ32, высоколегированный марганцевый марки ЧГ7Х4 и низколегированный никелевый марки ЧН4Х2. Химический состав и механические свойства этих чугунов приведены в табл. 5.1 и 5.2.
Прочность белых износостойких чугунов, как правило, не является сдаточной характеристикой и приводится в справочных приложениях стандартов. Она больше зависит от характеристик карбидной фазы, чем от структуры металлической основы.
В ледебурите низкохромистых чугунов матрицей эвтектики является цементит и поэтому они имеют более низкую прочность, чем высокохромистые чугуны, в эвтектике которых карбиды типа М7С3 образуют разветвленный упрочняющий каркас.
Предел прочности при изгибе чугунов с карбидами М7С3 уменьшается с увеличением количества карбидов, особенно в чугунах заэвтектического состава.
Уменьшение размеров эвтектических колоний и избыточных фаз существенно повышает прочность белых износостойких чугунов: при уменьшении среднего размера карбидов с 12,3 до 4,0мкм предел прочности при изгибе чугуна ЧХ16М2 увеличивается в четыре раза. Ориентация эвтектических карбидов за счет направленного затвердевания с высоким температурным градиентом у плоского фронта кристаллизации позволяет получить в структуре, чугуна с 30 %, Сr и 3 % С длинные волокна карбидов
Таблица 5.1
Химический состав износостойких чугунов
| Марка чугуна | Массовая доля, % | |||||||||
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | Mo | Ti | |
| не более | ||||||||||
| ЧХ3Т | 2,6-3,6 | 0,7-1,5 | 1,0 | 0,3 | 0,12 | 2,01-3,00 | - | 0,5-0,8 | - | 0,7-1,0 |
| ЧХ9Н5 | 2,8-3,6 | 1,2-2,0 | 0,5-1,5 | 0,06 | 0,1 | 8,0-9,5 | 4,0-6,0 | - | 0,0-0,4 | - |
| ЧХ16 | 1,6-2,4 | 1,5-2,2 | 1,0 | 0,1 | 0,05 | 13-19 | - | - | - | - |
| ЧХ16М2 | 2,4-3,6 | 0,5-1,5 | 1,5-2,5 | 0,1 | 0,05 | 13,0-19,0 | - | 1,0-1,5 | 0,5-2,0 | - |
| ЧХ22 | 2,4-3,6 | 0,2-1,0 | 1,5-2,5 | 0,1-0,08 | 0,08 | 13,0-19,0 | - | 1,0-1,5 | - | 0,5-2,0 |
| ЧХ28Д2 | 2,2-3,0 | 0,5-1,5 | 1,5-2,5 | 0,1 | 0,08 | 25,0-30,0 | 0,4-0,8 | 1,5-2,5 | - | - |
| ЧХ32 | 1,6-3,2 | 1,5-2,5 | 1,0 | 0,1 | 0,08 | 30,0-34,0 | - | - | - | 0,1-0,3 |
| ЧГ7Х4 | 3,0-3,8 | 1,4-2,0 | 6,0-8,0 | 0,1 | 0,05 | 3,0-5,0 | - | - | - | - |
| ЧН4Х2 | 2,8-3,6 | 0,0-1,0 | 0,8-1,3 | 0,3 | 0,15 | 0,8-2,5 | 3,5-5,0 | - | - | - |
Таблица 5.2
Механические свойства износостойких чугунов
| Марка чугуна | Временное сопротивление, МПа, не менее | Твердость НВ | |
| σb | σИЗГ | ||
| ЧХ3Т | 440-590 | ||
| ЧХ9Н5 | 490-610 | ||
| ЧХ16 | 400-450 | ||
| ЧХ16М2 | 490-610 | ||
| ЧХ22 | 330-610 | ||
| ЧХ32 | 245-340 | ||
| ЧГ7Х4 | 390-450 | ||
| ЧН4Х2 | 400-650 |
(Fe, Cr)7С3, расположенных параллельно друг другу в пластичной аустенитной матрице. Образуется структура естественного композиционного материала, в котором роль упрочняющей фазы играют волокна карбида, а пластичной матрицы — аустенит. Прочность такого материала при нагружении параллельно карбидным волокнам необычайно высока для белого чугуна и достигает 2800 - 3100 МПа, то есть приблизительно в четыре раза выше, чем у чугуна такого же состава при обычном затвердевании. Первичные фазы снижают прочность чугуна, причем дендриты первичного аустенита сильнее, чем первичные карбиды.
В табл.5.3 даны основные эксплуатационные свойства и области применения высокохромистых чугунов.
Таблица 5.3
Основные эксплуатационные свойства и области применения износостойких чугунов
| Марки чугуна | Эксплуатационные свойства | Применение |
| ЧХ3Т | Повышенная стойкость против абразивного износа и истирания в пульпо-, пылепроводах, насосах. | Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих абразивные смеси, футеровки пылепроводов и др. |
| ЧХ9Н5 | Высокая стойкость против абразивного износа и истирания в мельницах, пескометах и дробеметах | Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих абразивные смеси, футеровки пылепроводов, мелющие детали мельниц, ковши пескометов, склизы, течки и т.д. |
| ЧХ16 | Жаростойкий в воздушной среде до 1173 К, износостойкий при нормальной и повышенной температурах, устойчив против воздействия неорганических кислот большой концентрации. | Арматура химического машиностроения, арматура печная, детали цементных печей. |
| ЧХ16М2 | Наибольшая устойчивость против ударно-абразивного износа и истирания в мельницах, дробеметных и дробеструйных камерах. | Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих абразивные смеси, футеровки пылепроводов и др., мелющие детали мельниц, ковши пескометов, склизы, течки, высокоустойчивые лопатки дробеметных импеллеров. |
| ЧХ22 ЧХ28Д2 | Высокоустойчивый против абразивного износа и истирания в условиях размольного оборудования, грохотов и склизов, агломашин и песко- и дробеструйных камер при повышенных температурах. | Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих смеси, футеровки пылепроводов, мелющие детали, ковши пескометов, высокоустойчивые лопатки дробеметных импеллеров, вставки для армирования брусьев вторичной зоны охлаждения установок непрерывной разливки стали, футеровки мельниц и т.д. |
Окончание табл. 5.3
| Марки чугуна | Эксплуатационные свойства | Применение |
| ЧХ32 | Высокая коррозионная стойкость в растворах кислот (азотной, серной, фосфорной, соляной, уксусной, молочной), щелочей и солей, в газах, содержащих серу или SO2, Н2О. Жаростойкость до температур 1373 - 1423 К. Высокое сопротивление абразивному износу. | Детали, работающие при небольших механических нагрузках в среде SO2 и SO3, в щелочах высокой концентрации, азотной кислоте, растворах и расплавах солей при температуре до 1273 К. Детали центробежных насосов, печная арматура, реторты для цементации, сопла горелок, цилиндры, корпуса золотников и т.д. |
| ЧГ7Х4 | Износостойкий в абразивной среде и против истирания в пульпо- и пылепроводах, мельницах и т.д. | Износостойкие детали мелющего оборудования, детали насосов, футеровки мельниц, дробе- и пескоструйных камер. |
| ЧХ9Н5 | Высокая устойчивый против абразивного износа и истирания в мельницах, дробеметных и дробеструйных камерах. | Износостойкие детали гидромашин, перекачивающих абразивные смеси, футеровки пылепроводов, мелющие детали мельниц, ковши пескометов, склизы, течки и т.д. |