Сталь 110Г13Л. Назначение стали, требования к ее химическому составу и структуре. Особенности технологии плавки и литья

Неметаллические включения в литой стали. Классификация НВ, их влияние на качество стальных отливок. Методы рафинирования стали от НВ и нейтрализации их вредного воздействия.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3

НВ представляют собой соединения металла с неметаллами. Почти все включения являются концентраторами напряжений в отливках, ускоряют зарождение и развитие трещин и оказывают существенное влияние на характер разрушения.

Различают НВ по хим.составу, по размеру и по роду образования.

1) экзогенные НВ: а) шлаковые частицы; б) частицы футеровки печей и ковшей; в) частицы формовочной и стержневой смесей (в результате эрозии (размыва) стенок); г) частицы формовочной смеси (засоры).

Размер экзогенных включений – диаметр более 0,1-1 мм

Методы предотвращения: а) применение стопорной разливки; б) правильное конструирование и расчет ЛС; в) применение фильтров.

2) эндогенные включения: а) в результате химической реакции – раскисление, десульфуризация, нитридообразование.

Классификация: 1) по природе (оксиды, сульфиды, оксисульфиды, нитриды и др.); 2)по форме и характеру распределения (кристаллические, округлые, цепочные, по границам зерен, пленочные); 3) по времени и температуре образования (докристаллизационные: а) первичные, которые образуются при обработке расплава раскислителями, модификаторами, десульфураторами; б) вторичные, которые образуются при (Твып-Тл) при охлаждении расплава до Ткр; кристаллизационные (Т=(Тликв-Тсол)); третичные; послекристаллизационные (Т<Тсол); четвертичные. Первичные – 50 мкм, втор. – 10-50 мкм, трет. – до 10 мкм, четверт. – менее 1 мкм.

Образование НВ, например, оксидов.

m[R]+n[O]→(RmOn)

уменьшение количества эндогенных включений:

- правильное проведение восстановительного периода;

- качественное раскисление стали;

- продувка инертными газами, обработка шлаками и применение фильтров (внепечная обработка);

- метод нейтрализации отрицательного влияния называется модифицированием НВ.

Эту сталь используют только для фасонных отливок. Она может быть выплавлена в любом плавильном агрегате. Независимо от способа плавки в стали 110Г13Л должно содержаться минимальное количество MnO и P. В настоящее время эту сталь выплавляют либо основным процессом на свежей шихте, либо переплавом отходов. В первом случае основным компонентом служит углеродистый стальной лом. Шихту расплавляют так, чтобы в металле после расплавления содержалось ≈0,4% С. Для науглероживания, если необходимо, дается электродный бой. После расплавления, если в расплаве содержится более 0,06% Р, шлак удаляют. После окислительного периода концентрация углерода должна быть 0,1%. Чтобы не было рефосфорации, шлак частично скачивают и дают известь, затем раскисляют смесью ФС и ФМн. Наводят восстановительный шлак с помощью извести, плавикового шпата и электродного боя и проводят диффузионное раскисление. Окончательное раскисление проводят алюминием.

Сталь 110Г13Л можно выплавлять и методом переплава отходов. Шихта: 90% отходов и 10% низкоуглеродистой стали. В качестве шлакообразующего используют известь, вводя ее в завалку в период расплавления. После расплавления раскисляют ФС. До заданного состава по марганцу сталь доводят за 10-15 мин до выпуска. Остальные операции такие же, как и при плавке на свежей шихте.

Сталь 110Г13Л – из-за присутствия оксида марганца агрессивна по отношению к шамотной футеровке ковша и песчаной форме, поэтому целесообразно применять магнезитовые футеровки. Во избежание формирования трудноотделяемого пригара песчаные формы без покрытий можно применять только при изготовлении тонкостенных отливок. Полость фом крупных и средних отливок целесообразно облицовывать составами из основных огнеупорных материалов или наносить на поверхность полости покрытия.

Несмотря на повышенную жидкотекучесть 110 Г13Л, разливку ее по формам проводят с высокой скоростью, чтобы исключить окисление. Чтобы получить однородные свойства во всех отливках, необходимо всю плавку разлить по формам. Для борьбы с горячими трещинами необходимо увеличивать податливость формы (применение оболочковых стержней), снижать до минимума содержание кремния, Р и серы, уменьшать окисленность металла.

3. Понятие об углеродном эквиваленте и степени эвтектичности чугуна. В чем смысл использования этих понятий?

o Литейные и механические свойства чугуна зависят от того, насколько близок его состав к эвтектическому. Для оценки этого применяют два показателя:

Степень эвтектичности S _Э— отношение концентрации углерода С в чугуне к его концентрации в эвтектике с учетом влияния кремния и фосфора:

где 4,26 — концентрация углерода в эвтектике системы «железо—графит» (см. рис.1), Si и P — содержание этих элементов в чугуне, %.

Углеродный эквивалент определяется как:

С_эк = С + 0,3(Si + P)

Чугуны подразделяются на: доэвтектические (S _э < 1, C_эв < 4,2–4,3), эвтектические (S _э 1, С_эк 4,2–4,3) и заэвтектические (S _э > 1, C_эв > 4,2–4,3).

Параметры C_Э иS_Э позволяют пользоваться двойной диаграммой состояния Fe-C (Fe₃C) для оценки процессов, протекающих при кристаллизации многокомпонентного чугуна.

4. В чем отличие жаростойких чугунов, особенности состава и технологии плавки и литья?

Жаростойкие чугуны (ГОСТ 7769-75) легированы различным количеством хрома (ЖЧХ, ЖЧХ2, ЖЧХ3, ЖЧХ16 и ЖЧХ30), кремния (ЖЧС5 и ЖЧС5Ш), алюминия (ЖЧЮ22, ЖЧЮ22Ш и ЖЧЮ30), алюминием и хромом (ЖЧЮ2ХШ, ЖЧЮ7Х2) или алюминием и кремнием (ЖЧЮ6С2).

Чугун с 5-7% Si применяется в качестве жаростойкого материала

Чугун с 19-25% Al обладает наибольшей по сравнению с известными чугунами, жаростойкостью в воздушной среде и средах, содержащих серу.

l По ГОСТ7769-82 подразделяются на три основные группы:

l Алюминиевые (от 0.6 до 32% Аl) ЧЮХШ, ЧЮ6С5, ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш, ЧЮ30

l Низколегированные хромом ЧХ1, ЧХ2, и ЧХ3;

l Кремнистые низколегированные чугуны ЧС5, ЧС5Ш

Ростоустойчивость, как и жаростойкость, повышаются при легировании чугуна такими элементами (Si, Al, Cr), которые в процессе нагрева способствуют образованию на поверхности отливок плотных и стойких оксидных и других пленок.

Алюминий раскисляет чугун и до 0.1% действует как сильный графитизатор. Чугун с 7 – 9% Аl жароустойчив. Сплав с 20-24% Аl, называемый «чугаль», применяется для жароустойчивых отливок, раюботающих под небольшой нагрузкой при 950^оС.

Легированные чугуны в большинстве случаев получают в электродуговых или индукционных печах. В вагранках можно выплавлять только низколегированные Cr, Ni, Cu и Si чугуны, используя в качестве компонентов ваграночной шихты природнолегированные чугуны или доменные ферросплавы.

Дата добавления: 2015-04-24