Углеродистая литейная сталь. Классификация, маркировка. Механические свойства, область применения.

Отливки из углеродистой стали под­разделяют на три группы.

Обязательным браковочным признаком для отливок первой группы (общего назначения) является содержание углерода, серы и фосфора, а также внешний вид и точность размеров. Содержа­ние марганца (0,45...0,9%) и кремния (0,2...0,52%) рассматри­вается как факультативное.

Отливки второй группы (ответственного назначения) контро­лируются, кроме того, по прочности (а_в и ст_х) и относительному удлинению 5.

Отливки третьей группы (особо ответственного назначения) контролируются дополнительно по ударной вязкости KCU.

В число контролируемых параметров могут быть также включе­ны микроструктура, пористость, герметичность и другие характе­ристики.

Содержание серы и фосфора ограничивается в пределах соот­ветственно 0,040-0,06 % S и 0,04...0,06 % Р в зависимости от груп­пы и способа плавки: с основной или кислой футеровкой.

В литом состоянии структура углеродистых литейных сталей ха­рактеризуется крупным зерном: перлит с крупными пластинками феррита и называется «видманштедтовой». Она практически в обязательном порядке исправляется термической обработкой — отжигом, нормализацией, закалкой или их комбинациями. В результате образуются равноосные мелкие ферритные и перлитные зерна. Кроме того, в процессе отжига при 600...650⁰С попутно снижаются остаточные литейные и появившиеся закалочные напря­жения.

Особенности литейных свойств углеродистых сталей. Литейные свойства углеродистых сталей значительно хуже литейных свойств чгугуна и других сплавов. Низкая жидкотекучесть сталей объясня­ется, главным образом, самой высокой (кроме титановых спла­вов) температурой ликвидуса и соответственно низкой темпера­турой заливки. Суммарная объемная усадка затвердевания и усадка в жидком состоянии составляет 6,0 %. Поэтому стальные отлив­ки, как и отливки всех других сплавов, кроме чугуна, необходимо получать с прибылями. Для стальных отливок характерно развитие пористости, в них чаще, чем в отливках из других сплавов, образуются горячие трещины, даже в случаях литья в песчано-глинистые формы. В то же время холодные трещины в стальных отливках возникают реже, чем в чугунных отливках. К насыщению газами и неметаллическим включениям стали лее склонны, но и требования для них выше, чем для чугунов, к ликвации, особенно по сере и фосфору, склонны стальные отливки с толщиной стенки более 80 мм. Как правило, ликвации подвергнуты слитки, имеющие существенно большую толщину. К изменению механических свойств в зависимости от толщин стенок литейные углеродистые стали менее чувствительны, чем другие сплавы, особенно учитывая обязательную их терми­ческую обработку.

15. Легированные конструкционные литейные стали

Легирование литейных углеродистых сталей проводится с целью повышения механических свойств и приобретения ими специальных служебных свойств. К легированным сталям относят низко- и среднелегированные (стали с содержанием легирующих компонентов соответственно ~ 2,5 и от 2,5 до 10%).

Чаще других применяют стали, легированные кремнием, марганцем, хромом и никелем, медью и др. Известно много композиций марганцевой стали, различающихся содержанием углерода и марганца. Для получения высокой твердости и износостойкости хромо­вых сталей (Х28Л, Х34Л) содержание углерода увеличивают до 0,5...2,0% и получают феррито-карбидную структуру.

Хромовые коррозионно-стойкие стали мартенситного и феррито-мартенситного классов характеризуются сравнительно ши­роким диапазоном содержания углерода и возможным наличи­ем никеля, меди, ниобия и других элементов. К сталям этого класса можно отнести стали марок 10Х14НДЛ и 09ХН4БЛ (Б — ниобий).

Наивысшей коррозионной стойкостью рассматриваемые стали обладают в том случае, когда карбиды в свободном состоянии отсутствуют и полностью переведены в твердый раствор.

Обычно их содержание колеблется в пределах соответственно 0,17... 0,4 % С и 1,0... 2,0 % Мп. Марганцевые стали отличаются более высокой прочностью и особенно большей прокаливаемостью, чем углеродистые. Марган­цевые стали широко используются при изготовлении отливок для железнодорожного транспорта, экскаваторов и других машин.

У хромовых сталей (40ХЛ и др.) также повышенные по срав­нению с углеродистой сталью механические свойства и прокаливаемость. Для улучшения их структуры и свойств используют не­большие добавки молибдена, уничтожающие отпускную хрупкость при термической обработке. Хромовые стали применяют для получения отливок, работающих в условиях абразивного износа. Большая прокаливаемость достигается при легировании стали од­новременно марганцем, хромом и кремнием (30ХГСЛ, хромансил). Одновременное легирование хромом и никелем проявляется в измельчении зерна, в значительном увеличении прокаливаемо-i, что позволяет изготовлять из этих сталей крупногабаритные отливки (ЗОХНМЛ и др.). Стали, легированные медью, подвержены дисперсионному твердению, которое обеспечивает однородные свойства в тонких |и толстых сечениях отливок.

Некоторые марки легированных сталей модифицируют бором,
кальцием, церием и другими РЗМ. В результате улучшаются меха-
нические и литейные свойства стали. Как правило, добавки вводятся в малых количествах. Так, например, достаточно иметь
001... 0,002 % В в стали, чтобы получить резкое увеличение про-
каливаемости и пластичности.

16.Хромоникелевые жаропрочные стали аустенитного класса .

Хромоникелевые нержавеющие стали в зависимости от структуры подразделяют на аустенитные,аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные. Структура хромоникелевых сталей зависит от содержания углерода, хрома, никеля и других элементов.

Стали аустенитного класса с 18 % Cr и 9-10 % Ni (12Х18Н9, 17Х18Н9 и др.) в результате закалки приобретают аустенитную структуру и характеризуются высокой пластичностью, умеренной прочностью, хорошей коррозионной стойкостью в окислительных средах. Эти стали технологичны (хорошо свариваются, штампуются, подвергаются холодной прокатке и т.д.).

Эти стали, используются при работе под нагрузкой и обладают достаточной жаростойкостью при температурах выше 500 ⁰С.

Ауст стали обладают большей жаропрочностью, чем мартенситные, - их рабочие температуры достигают 700-750 ⁰С. Ауст стали пластичны, хорошо свариваются. По способу упрочнения аустенитные стали, подразделяют на три группы:1) твердые растворы, не упрочняемые старением;2) твердые растворы с карбидным упрочнением;3) твердые растворы с интерметаллидным упрочнением.

Стали первой группы применяют в закаленном состоянии (закалка 1100-1600 ⁰С,вода или воздух).Эти стали исп-т для изгот-я трубопроводов силовых установок высокого давления, работающих при 600-700 ⁰С.

Ауст жаропр-е стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением,как правило,подвергают закалке с 1050-1200⁰С в воде,масле или на воздухе и последующему старению при 600-850С.

Стали с интерметаллидным упрочнением используют для изготовления камер сгорания, дисков и лопаток турбин, а также сварных конструкций, работающих при температурах до 700 ⁰С.

Жаропрочные сплавы на железоникелевой основе легированы хромом, титаном, вольфрамом, алюминием, бором. Они упрочняются, как и аустенитные стали, закалкой и старением. Сплав ХН35ВТЮ применяют для изготовления турбинных лопаток и дисков, колец соплового аппарата и других деталей, работающих при температурах до 750 ⁰С.

---

Дата добавления: 2015-07-20