Литейные свойства углеродистых сталей

Литейные свойства стали также определяются содержанием углерода.

1-3 – охлаждение в литом состоянии; 4-5 – нагрев для нормализации или отжига, % 6-7 – последующее охлаждение.

Рисунок – Схема изменения микроструктуры при фазовой перекристаллизации стали

Линейная усадка начинает возникать при образовании 70-80% твердой фазы. Она заметно уменьшается с возрастанием содержания углерода до 0,25%, а в среднеуглеродистых сталях почти не изменяется (свободная усадка составляет 2,2%). Затрудненная усадка стали почти вдвое меньше свободной и составляет 1,0–1,6%. Величина усадки зависит от колебаний габаритных размеров отливок и технологических условий литья.

В литейных сталях принято различать три этапа линейной усадки в твердом состоянии:

1) доперлитная усадка е_дп (1,3–1,4%) в аустенитном состоянии при охлаждении до температуры А₃;

2) расширение (~0,2%) при фазовой перекристаллизации в интервале температур А₃–А₁;

3) послеперлитная усадка е_пп (~1%), возникающая в процессе охлаждения отливки от температуры А_г до температуры окружающей среды. Иногда перед первым этапом наблюдается предусадочное расширение е_пр (~0,04%), связанное с выделением газов при затвердевании стали. Доперлитная и полная усадка в твердом состоянии уменьшается с увеличением содержания углерода в стали, послеперлитная усадка в литейных углеродистых сталях практически постоянна.

Объем усадочных пустот зависит от температурного интервала кристаллизации стали. Поэтому с увеличением содержания углерода свыше ~0,2% пористость возрастает, а объем усадочной раковины уменьшается.

Горячеломкость имеет максимальное значение для низкоуглеродистых сталей с 0,16–0,20% С, что объясняется δ-γ превращением, происходящим с изменением объема, и большим ∆t_кр. В интервале концентраций 0,3–0,6% С горячеломкость изменяется незначительно, а затем постепенно возрастает.

В углеродистых сталях возможны все виды ликвации, но чаще других отмечается зональная ликвация. Главными ликвирующими элементами являются сера, углерод и фосфор. Особенно сильно осевая зональная ликвация проявляется в толстостенных отливках.

Литейные свойства стали значительно хуже, чем у чугуна и других литейных сплавов. Более высокая усадка, худшая жидкотекучесть и заполняемость являются причинами многих литейных пороков. Низкоуглеродистая сталь характеризуется повышенной склонностью к образованию горячих трещин, более высокой температурой плавления и вследствие этого увеличенным пригаром и окисляемостью. Высокоуглеродистые стали имеют более высокую практическую жидкотекучесть, менее склонны к образованию горячих трещин, но пониженные теплопроводность и пластичность приводят к возникновению внутренних напряжений. Углеродистые стали применяют для литья арматуры (25Л), корпусов турбомашин и станин (ЗОЛ), различных деталей машиностроения (35Л), зубчатых колес и деталей с повышенной износостойкостью, достигаемой поверхностной закалкой (45Л–55Л), валков горячей прокатки (50Л).

Дата добавления: 2014-01-06