В семействе графитосодержащих чугунов чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ) занимает особое положение, представляя собой оптимальный баланс между свойствами серого чугуна и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Этот материал сочетает лучшие качества своих "собратьев", находя применение в ответственных конструкциях.

Чугун с вермикулярным графитом — это специальный вид чугуна, в котором графитовые включения имеют промежуточную форму между пластинчатой (как в сером чугуне) и шаровидной (как в высокопрочном чугуне). Название происходит от латинского "vermiculus" — червеобразный, что точно описывает форму графитовых включений.

Графит в ЧВГ имеет утолщенные, скругленные на концах червеобразные формы с шероховатой поверхностью, что обеспечивает уникальное сочетание механических свойств.

Чугун с вермикулярным графитом был разработан в 1960-х годах как альтернатива существующим типам чугунов. Технология его получения стала результатом поиска "золотой середины" между хорошими литейными свойствами серого чугуна и высокими механическими свойствами чугуна с шаровидным графитом.

• Червеобразные, утолщенные включения
• Скругленные концы включений
• Шероховатая поверхность графита
• Отношение длины к толщине 2:1 - 10:1
• Отсутствие острых краев, характерных для пластинчатого графита

• Ферритная: Обеспечивает хорошую пластичность
• Перлитная: Обеспечивает высокую прочность
• Ферритно-перлитная: Сбалансированные свойства

• Магниевое модифицирование: Ограниченное количество магния
• Комплексное модифицирование: Mg + церий + другие элементы
• Титановое модифицирование: Для стабилизации структуры
• Контролируемое охлаждение: Ключевой фактор формирования структуры

• Содержание остаточного магния: 0.005-0.02%
• Содержание серы: не более 0.015%
• Кислородный потенциал расплава
• Скорость охлаждения отливки
• Температура заливки

• Предел прочности на растяжение: 350-450 МПа
• Предел текучести: 250-350 МПа
• Относительное удлинение: 4-10%
• Твердость: 160-220 HB
• Модуль упругости: 140-160 ГПа
• Ударная вязкость: 15-30 Дж/см²

• Против серого чугуна: Выше прочность и пластичность
• Против ЧШГ: Лучшие литейные свойства и теплопроводность
• Против ковкого чугуна: Лучшая технологичность и стоимость

• Значительно выше, чем у ЧШГ
• Приближается к теплопроводности серого чугуна
• Коэффициент теплопроводности: 36-42 Вт/(м·К)

• Коэффициент теплового расширения: 11-13 × 10⁻⁶/°C
• Удельная теплоемкость: 500-550 Дж/(кг·К)
• Стойкость к термическим ударам: Высокая

• EN-GJV-JS200: Ферритный, высокая теплопроводность
• EN-GJV-JS300: Ферритно-перлитный, сбалансированные свойства
• EN-GJV-JS350: Перлитный, высокая прочность
• EN-GJV-JS400: Перлитный, повышенная прочность

• ЧВГ 35: Предел прочности 350 МПа
• ЧВГ 40: Предел прочности 400 МПа
• ЧВГ 45: Предел прочности 450 МПа

• Высокая теплопроводность: Лучшая, чем у ЧШГ
• Хорошие механические свойства: Лучшие, чем у серого чугуна
• Отличные литейные свойства: Хорошая жидкотекучесть
• Низкая усадка: Меньше, чем у ЧШГ
• Хорошая обрабатываемость: Сравнима с серым чугуном
• Высокая демпфирующая способность: Лучше, чем у ЧШГ
• Стойкость к термическим ударам: Выше, чем у ЧШГ

• Сложность контроля структуры: Требует точных технологических параметров
• Узкий диапазон составов: Чувствительность к химическому составу
• Нестабильность свойств: Возможны колебания качества
• Ограниченная пластичность: Ниже, чем у ЧШГ
• Высокие требования к технологии: Необходимость точного контроля

Чугун с вермикулярным графитом нашел применение в изделиях, требующих сочетания прочности и теплопроводности:

• Двигателестроение: Блоки цилиндров, головки блоков, выпускные коллекторы
• Тормозные системы: Тормозные диски, барабаны
• Промышленное оборудование: Станины станков, пресс-формы
• Энергетическое оборудование: Корпуса турбин, детали теплообменников
• Металлургическое оборудование: Изложницы, кристаллизаторы
• Цилиндры и гильзы: Для различных механизмов

• Легирование кремнием, хромом, алюминием
• Стойкость к окалинообразованию до 900°C
• Применение в печной арматуре

• Легирование медью, никелем, хромом
• Стойкость в агрессивных средах
• Применение в химическом оборудовании

• Легирование хромом, молибденом, никелем
• Высокая твердость и износостойкость
• Применение в узлах трения

• Требуется точный контроль химического состава
• Важность контроля температуры заливки
• Необходимость оптимальной скорости охлаждения
• Использование специальных литейных форм

• Металлографический анализ структуры
• Ультразвуковой контроль
• Механические испытания
• Анализ химического состава

• Отжиг: Для снятия напряжений и получения ферритной структуры
• Нормализация: Для получения перлитной структуры
• Диффузионный отжиг: Для выравнивания структуры

• Преимущества: Выше прочность, пластичность, ударная вязкость
• Недостатки: Сложнее технология, выше стоимость

• Преимущества: Лучшая теплопроводность, литейные свойства, демпфирование
• Недостатки: Ниже прочность и пластичность

Применение ЧВГ экономически оправдано когда:

• Требуется сочетание прочности и теплопроводности
• Серый чугун недостаточно прочен
• ЧШГ имеет избыточные свойства и стоимость
• Важна стойкость к термическим ударам

Современные направления развития ЧВГ:

• Разработка более стабильных технологий получения
• Создание новых модификаторов
• Расширение номенклатуры марок
• Оптимизация для конкретных применений
• Разработка композитных материалов на основе ЧВГ

Чугун с вермикулярным графитом представляет собой уникальный материал, удачно сочетающий преимущества серого чугуна (высокая теплопроводность, хорошие литейные свойства, демпфирующая способность) и высокопрочного чугуна (повышенная прочность, пластичность, ударная вязкость).

Несмотря на технологические сложности производства, ЧВГ находит все более широкое применение в областях, где требуется оптимальное сочетание механических и теплофизических свойств. Его использование позволяет создавать более надежные и долговечные конструкции, работающие в условиях термических и механических нагрузок.

Дальнейшее совершенствование технологии производства и расширение областей применения делают чугун с вермикулярным графитом перспективным материалом для современных и будущих технических решений.