Хладостойкие стали. Требования к сталям. Особенности технологии изготовления отливок из этих сталей

Классификация отливок из конструкционных сталей. Требования, предъявляемые к отливкам различного назначения.

По хим. составу:

· легированные (20ГЛ, 35ГЛ, 20ГСЛ, 30ГСЛ, 20Г1ФЛ, 20ФЛ, 30ХГСФЛ, 45ФЛ, 32Х06Л, 40ХЛ, 20ХМЛ, 20ХМФЛ, 20ГНМФЛ, 35ХМЛ, 30ХНМЛ, 35ХГСЛ, 35НГМЛ, 20ДХЛ, 08ГДНФЛ, 13ХНДФТЛ, 12ДН2ФЛ, 12ДХН1МФЛ, 23ХГС2МФЛ, 12Х7Г3СЛ, 25Х2ГНМФЛ, 27Х5ГСМЛ, 30Х3С3ГМЛ, 03Н12Х5М3ТЛ, 03Н12Х5М3ТЮЛ)

· нелегированные(15Л, 20Л, 25Л, 30Л, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л)

По структуре: ферритные, перлитные и феррито-перлитные

По требованию к литой стальной детали отливки делятся на 3 группы:

1) отливки общего назначения, у которых конфигурация и размеры определяются только конструктивными и технологическими соображениями и потому контролируются только внешний вид, размеры и химический состав;

2) отливки ответственного назначения, которые рассчитываются на прочность и работают при статических нагрузках, ввиду чего у них кроме внешнего вида, размеров и химического состава контролируются также механические свойства – предел текучести или временное сопротивление и относительное удлинение;

3) отливки особо ответственного назначения, которые рассчитываются на прочность и работают при циклических и динамических нагрузках, ввиду чего у них кроме перечисленных выше показателей дополнительно контролируется ударная вязкость (KCU или KCV).

. классификация отливок из конструкционных сталей. Требования, предъявляемые к отливкам различного назначения.

Содержание С обычно не превышает 0,45-0,50 %.

Чтобы избежать сильного снижения пластичности и вязкости. Для улучшения литейных, технологических, служебных свойств, измельчения зерна сталей Al, Ti, V, Mo. Основные виды ТО: нормализация, нормализация и отпуск, закалка и отпуск.

Важным показателем является отношение предела текучести к пределу прочности при растяжении, *100%. С увеличением концентрации С предел текучести растет меньше, чем предел прочности. Марганец раскисляет сатль и нейтрализует вредное влияние серы и увеличивает σВ. Кремний является раскислителем серы и Р. Конструкционные стали делят на:

- нелегированные углеродистые;

- марганцовистые и марганцовисто-кремнистые;

- хромистые и хромисто-молибденовые;

- хромо- и марганцево-кремнистые;

- хромоникелевые сложнолегированные;

- сложнолегированные медистые;

- сложнолегированные Ni-Mn-Mo стали.

К 1 группе относятся: 15Л, 20Л, 25Л и т.д. Детали, подвергающиеся ударным нагрузкам. Детали из сталей 20Л и 25Л могут работать под давлением при Т от -40 до +450 ⁰С. Корпуса и обоймы турбомашин.

Ко 2 группе относятся 20ГЛ, 30ГСЛ – наиболее дешевые стали. Работают в условиях ударных нагрузок и износа. Вводят ванадий для повышения мех.характеристик.

К 3 группе относятся 35ХМЛ, 40ХЛ – для изготовления отливок с повышенной прочностью и вязкостью, работающих при статических и динамических нагрузках при Т=500 ⁰С.

К 4 группе относятся: 35ХГСЛ, 30ХГСФЛ – обладают повышенной прочностью при удовлетворительной пластичности и вязкости. Для отливок, работающих при циклических и динамических нагрузках.

К 5 группе относятся 25Х2ГНМФЛ – практически самый высокий уровень мех.свойств. основной легирующий комплекс – Cr+Ni. Недостатки: склонность к отпускной хрупкости.

К 6 группе: 20ДХЛ – для судостроения, обеспечивается повышенная прочность, вязкость, равномерность свойств, хорошая свариваемость.

К 7 группе: 20ГНМФЛ – для отливок с повышенной прочностью и вязкостью.

Хладостойкие стали для деталей машин и металлоконструкций, эксплуатируемых при температурах до минус 60 ⁰С, для деталей ответственного назначения (крупногабаритные корпусные отливки, отливки деталей горно-металлургич. оборудования ит.п.) Они должны обладать запасом прочности и вязкости при низких рабочих температурах.

(ГОСТ 21357-87) Марки хладностойких сталей:

~ 08Г2ДНФЛ, 12ХГФЛ, 14Х2ГМРЛ,

~ 20ГЛ, 20ФТЛ, 20ХГСФЛ, 25Х2НМЛ, 27ХН2МФЛ, 27ХГСНМДТЛ,

~ 30ГЛ, 30ХГ2СТЛ, 30ХЛ, 35ХМФЛ, 35ХМЛ,

~ 110Г13Л, 110Г13ХБРЛ.

К отливкам из хладностойких сталей предъявляют повышенные требования по содержанию серы и фосфора (до 0,02 % каждого). Кроме того, они экономно легированы ванадием, молибденом, хромом, никелем или бором, а также дополнительно обработаны РЗМ в количестве 0,02-0,05 % (Стали марок 08Г2ДНФЛ, 27ХГСНМДТЛ и 30ХГ2СТЛ).

Обязательная термич. обработка

Из хладостойких сталей изготавливают отливки ответственного и особо ответственного назначения, которые работают в условиях низких температур – до-60 ⁰С. Для всех отливок в хладостойком исполнении должно соблюдаться непременное условие – они должны обладать гарантированным запасом прочности и вязкости при низких температурах.

Основной причиной, вызывающей уменьшение пластичности и хрупкое разрушение в области низких Т, является загрязненность сплава кислородом, серой и Р. С их присутствием связано образование различной формы НВ. Особенностью хладостойких сталей является низкая допустимая концентрация серы и Р (до 0,02% каждого). Большую часть сталей легируют молибденом и ванадием; требуется обрабатывать сталь при выплавке комплексными раскислителями и лигатурами РЗМ.

Такие стали плавят в дуговых печах с основной футеровкой двухшлаковым режимом.

Существенное значение имеет металлическая основа. Мелкозернистая равноосная структура матрицы, получаемая в результате легировании и ТО, повышает хладостойкость стали.

3. Плавка чугуна в тигельных и канальных индукционных печах. Металлургические процессы и технология плавки в тигельных индукционных печах. Условия тигельной реакции.

Нагрев жидкого металла в канальных печах до заданной температуры производится в индукционных единицах печи. Работа индукционной единицы построена на принципе трансформатора, где первичной обмоткой являются витки катушки индуктора, а вторичной – короткозамкнутый виток расплавленного металла а канале. Токи, индуктируемые в витке металла, нагревают его и создают условия для перемешивания жидкого металла в канале и в ванне печи.

Условное обозначение индукционных канальных печей, например ИЧКМ-25М1 (И-индукционный метод нагрева, Ч-предназначена для перегрева чугуна, К-канального типа, буква М или Р раскрывает основное применение печи либо в качестве миксера (М), либо в качестве раздаточной печи (Р), цифра обозначает полезную емкость печи. Основным недостатком канальных печей является необходимость постоянного наличия в печи определенной порции расплава (болота) и, как следствие, трудности при переходе с одной марки чугуна на другую, громоздкость печи и относительно слабое перемешивание расплава.

Металлургические процессы и технология плавки в тигельных индукционных печах: Массовая доля углерода и кремния в чугуне достаточно высока, поэтому преобладающей тигельной реакцией в печах с кислой футеровкой является реакция:

(SiO2) + 2[C] <->[Si] + 2{CO}

Перегрев металла в печи с кислой футеровкой выше равновесных температур может привести к нежелательной интенсификации реакции, повышенному износу футеровки и быстрому выходу печи из строя.

Технологический процесс плавки чугуна в индукционной печи:

· Загрузка, нагрев и расплавление шихты;

· Перегрев, науглероживание и доведение химсостава до заданного;

· Термовременная обработка расплава.

4. Как классифицируются серые чугуны в зависимости от формы графитных включений и условий их образования?

В зависимости от формы графитных включений серые чугуны классифицируются на:

· чугун с пластинчатым графитом;

· чугун с хлопьевидным графитом (ковкий чугун);

· чугун с шаровидным графитом (высокопрочный чугун);

· чугун с вермикулярным графитом

Металлическая основа может быть: перлитной, когда 0,8 % С находится в виде цементита, а остальной углерод в виде графита; феррито-перлитной, когда количество углерода в виде цементита менее 0,8 % С; ферритной, когда углерод находится практически в виде графита.

Серый чугун можно рассматривать как структуру, которая состоит из металлической основы с графитными включениями. Свойства чугуна зависят от свойств металлической основы и характера графитных включений.

Дата добавления: 2015-04-24