Высокопрочными называются чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Высокопрочный чугун получают модифицированием жидкого чугуна присадками магния, церия, иттрия, кальция и некоторых других элементов (в чистом виде или в составе сплавов-лигатур). Чаще применяют магний в количестве 0,03–0,07 %. По содержанию остальных элементов высокопрочный чугун не отличается от серого чугуна. Под действием модификатора, например магния, графит в процессе кристаллизации принимает шаровидную форму.
Стандартные марки высокопрочных чугунов обозначаются по ГОСТ 7293–85 буквами В – высокопрочный, Ч – чугун. После букв следуют числа – такие же, как и при обозначении марок серых чугунов – предел прочности при растяжении в кгс/мм2. Например, ВЧ 60 – высокопрочный чугун с шаровидным графитом, предел прочности при растяжении 60 кгс/мм2 (600 МПа), относительное удлинение 2 %.
По ГОСТ 7293–85 различают следующие марки высокопрочных чугунов: ВЧ 35; ВЧ 40 с ферритной металлической основой; ВЧ 45; ВЧ 50 с перлитно-ферритной металлической основой; ВЧ 60; ВЧ 70; ВЧ 80; ВЧ 100, ВЧ 120 с перлитной металлической основой.
Твердость высокопрочных чугунов колеблется в пределах НВ 140–380 кгс/мм2, ударная вязкость не менее 13 Дж/см2 (1,3 кгс∙м/см2). Высокопрочный чугун применяется как новый материал и как заменитель стали, ковкого чугуна и серого чугуна с пластинчатым графитом. По сравнению со сталью высокопрочный чугун обладает большей износостойкостью, лучшими антифрикционными и антикоррозионными свойствами, лучшей обрабатываемостью резанием. В отличие от ковкого, из высокопрочного чугуна можно отливать детали любого сечения, массы и размеров. Например: в станкостроении – суппорты, резцедержатели, тяжелые планшайбы, шпиндели, рычаги и др.; для прокатного и кузнечно-прессового оборудования – прокатные валки, станины прокатных станов и ковочных молотов и др. Из высокопрочных чугунов отливают коленчатые и распределительные валы.
На рисунке 5, б показана микроструктура высокопрочного чугуна с перлитно-ферритной металлической основой: на поле пластинчатого перлита ППЛ наблюдаются включения шарового графита ГрШАР, окруженные зернами феррита Ф.
К категории высокопрочных чугунов относятся чугуны, имеющие включения вермикулярного графита – утолщенные изогнутые пластины со скругленными краями. По своим свойствам эти чугуны занимают промежуточное положение между чугунами с шаровидным и пластинчатым графитом. По ГОСТ 28394–89 изготавливают (из СЧ + 0,1 % Mg) следующие марки: ЧВГ30, ЧВГ35, ЧВГ40, ЧВГ45. Чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ) применяется при изготовлении прокатных станов, лопаток паровых турбин, а также в дизелестроении и других областях машиностроения.