Условие работы детали и выбор сплава, назначение отливки

Металловедение

Характеристика цеха, классификация цехов

При проектировании литейных цехов необходимо привести их к определенным классам, классифицировать по основным признакам, что сокращает количество проектов и сводит их к нескольким типам планировок.

Проектируемый цех относится к следующим параметрам: в цехе изготовляют отливки методом литья по выплавляемым моделям, отливки стального литья, со средним развесом литья (m_отл ≈ 20,0кг), серийное производство, режим работы двухсменный, по степени механизации – механизированный, по специализации – ракетостроительный и авиастроительный.

Деталь “Корпус турбины” является сборочный единицей дизельного двигателя В-92 С2, который используется в танке Т-90. Деталь работает в условиях: большого давления и скорости сжатого воздуха. Исходя из условий, предъявляемых к детали отливка должна отвечать следующим требованием: не требует высокие механические свойства, сопротивление к коррозионным процессам, продолжительный срок службы. Сплав, используемый для данной детали должен отвечать следующим требованиям: твердость, прочность, коррозионная стойкость.

Опираясь на данные по условиям работы и требований к сплаву, выбирают наиболее подходящий по химическому составу, механическим, физическим и технологическим свойствам сплав. После сравнения ставится заключение о возможности применения данного сплава к детали. Лучше всего этим требованием удовлетворяют сплавы 15Х23Н18Л, 15Х13Л, 09Х17Н3СЛ.

Таблица 3 – Химический состав сплавов,% ГОСТ 977 – 88

Марка сплава	Fe	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr
15Х23Н18Л	51,44-59,7	0,1-0,2	0,2 – 1	1-2	17-20	до 0,03	до 0,03	22-25
15Х13Л	83,695-86,795	0,15	0,2-0,8	0,3-0,8	0,5	до 0,025	до 0,03	12-14
09Х17Н3СЛ	75,715-80,985	0,05-0,12	0,8-1,5	0,3-0,8	2,8-3,8	до 0,03	до 0,035	15-18

Влияние химических элементов:

C – повышает прочностные, но снижает пластические ха­рактеристики, одновременно с этим повышается температура перехода сталей от вязкого разрушения к хрупкому

Mn –вводят в сталь для раскисления и устранения нежелатель­ного влияния серы

Si – повышает предел те­кучести

P – повышает хрупкость

S – способствует красноломкости

Cr – повышает прочность, твердость, коррозионную стойкость; снижает жидкотекучесть

Ni- повышает прочность, твердость, вязкость при низких температурах, прокаливаемость и коррозионную стойкость стали и при этом незначительно снижает пластичность.

По химическому составу сплавы отличаются друг от друга содержанием хрома и никеля, наиболее лучший сплав 15Х23Н18Л, т.к. содержит хром, который приводит к улучшению механических и коррозионных свойств, а никель повышает прочность, твердость.

Таблица 4 – Механические свойства сталей ГОСТ 977 – 88

Марка Сплава	σв МПа	σт МПа	δ %	y %	KCU кДж/м^2
15Х23Н18Л
15Х13Л
09Х17Н3СЛ

σ_в – предел прочности, МПа

σ_т – предел пропорциональности, МПа

δ – относительное удлинение, %

y – относительное сужение, %

KCU – ударная вязкость, кДж/м²

По механическим свойствам сплав 15Х23Н18Л практически по всем показателям превосходит сплавы 15Х13Л и 09Х17Н3СЛ.

Таблица 5 - Физические свойства сталей ГОСТ 977 – 88

Марка сплава	E 10^- 5 МПа	R кг/м^3	α * 10^-6	λ Вт/(м*^оС)	С [Дж/(кг·град)]
20-100^оС
15Х23Н18Л	2,02
15Х13Л	1,96
09Х17Н3СЛ	1,92

E – модуль упругости первого рода, МПа

R – плотность материала, [кг/м³]

α * 10⁶ – коэффициент линейного расширения, 10^-8/ ^оС

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м* ^оС)

С – удельная теплоемкость, Дж/(кг* ^оС)

По физическим свойствам сплава 15Х23Н18Л обладает наибольшим модулем упругости, более лучший по удельной теплоемкости и теплопроводности по сравнению со сплавом 15Х13Л и 09Х17Н3СЛ.

Таблица 6 - Технологические свойства сталей ГОСТ 977 – 88

Марка сплава	Обрабатываемость резаньем	Свариваемость	Коррозионная стойкость
15Х23Н18Л	удовлетворительная	без ограничений	хорошо
15Х13Л	удовлетворительная	без ограничений	хорошо
09Х17Н3СЛ	удовлетворительная	ограничено	удовлетворительно

По технологическим свойствам сплавы практически одинаковы но на фоне сравниваемых сплавов выделяется 15Х23Н18Л по всем показателям он превосходит 15Х13Л и 09Х17Н3СЛ.

Вывод: для данной детали подходит сплав 15Х23Н18Л, так как по сравнению с приведенными сплавами 15Х13Л и 09Х17Н3СЛ, он обладает более высокими механическими свойствами и физическими свойствами. Легирован хромом и никелем, что повышает коррозионную стойкость и прочность, твердость и вязкость.

Дата добавления: 2015-08-31