Литейное производство в России из различных стальных сталей от производителя

Значение стали в мировой индустрии

Металлургия — производство стали
Мировая сталелитейная промышленность – одна из самых развитых отраслей металлургии. Несмотря на недавний спад производства в связи с финансовым кризисом 2012 года, литье стали получило новый толчок и сейчас стремительно набирает обороты. Ежегодный спрос на этот метод неуклонно растёт в связи с тенденциями к урбанизации и индустриализации. Основные покупатели стальных изделий – страны с хорошо развитой инфраструктурой и промышленностью. Производство стали в мире составляет около 90% от объёма всех металлов.

Сталь широко применяется в строительстве дорог, зданий и инфраструктурных сооружений: самые крупные стадионы, аэропорты и мосты имеют, как правило, стальной скелет. Болты, гвозди и винты также изготовлены методом отливки стали в специальные формы. Несмотря на растущую долю алюминия на мировом рынке, литье стали ещё долго не сдаст свои позиции. В то же время сталелитейное производство характеризуется цикличностью, а, следовательно, и относительной нестабильностью.

Свойства стали

Любой сорт стали базируется на углероде и железе. Количество первого меняется в рамках 0,1–2,14 %. Чем его концентрация больше, тем качественнее материал. Если концентрация углерода больше 0,6 %, расплав является высокоуглеродистым. Когда содержание углерода составляет больше 2,14, материал считают чугуном.

При расплавлении металла в него добавляются легирующие компоненты, что меняет механические характеристики расплава. К ним причисляются: вольфрам, кобальт, ванадий и прочие.

Важным компонентом в легированном расплаве считается хром. При его концентрации больше 12 %, сталь получает антикоррозионные параметры. Его наименование — нержавейка.

При изготовлении стали невозможно избавиться от всех примесей, некоторые все равно остаются, например: кремний, фосфор, марганец. Из-за них качество расплава становится хуже. Концентрацию примесей необходимо свести к минимуму.

Важным параметром расплава считается температурный диапазон его плавления — 1350-1521 градусов. Углерод и легирующие элементы воздействуют на повышение данной величины. Требуется точно знать температурные значения, так как нагрев необходимо осуществлять на 100–150 градусов больше допустимого.

Характеристика стали

Характеристика стали

Своим появлением сталь обязана железу – это сплав железа (Fe) с определённым содержанием углерода (C). Доля последнего в смеси должна варьироваться в пределах от 0,1 до 2,14%. Причём сплавы, содержащие более 0,6% углерода в своём составе, получили название «высокоуглеродистые». Такие материалы отличаются особенной прочностью, так как углерод придаёт стали твёрдость и снижает её пластичность. Если содержание углерода превышает отметку в 2,14%, то материал относится к чугунам.

В процессе литья стали в сплав могут быть добавлены так называемые легирующие элементы (вольфрам, ванадий, марганец, хром, титан, кобальт и другие). Эта процедура направлена на то, чтобы придать конечному материалу нужные свойства, такие как прочность, пластичность, обрабатываемость и т. д. При этом массовая доля содержания железа должна оставаться на уровне не менее 45%.

Вне зависимости от способа получения стали, материал содержит небольшое количество примесей марганца, фосфора, серы и кремния. Эти элементы способны негативно влиять на здоровье человека, поэтому сталь не относится к высокоэкологичным материалам.

Технологии, используемые для стального литья

Стальное литьё, производимое на ЗАО «ЗСМ «Маяк» производится по стандартным, качественным технологиям, которые позволяют получить готовую стальную продукцию практически любой серийности, сложности и только высокого качества. Технологии, которые используются на заводе:

Литьё стальное в песчано-глинистые смеси

• Класс размерной точности по ГОСТ Р 53464-2009 : 9-14;
• Шероховатость поверхности получаемых отливок по ГОСТ 2789-73 Ra = 80 — 100 мкм;
• Минимальная толщина стенок в изделиях – 3 мм;
• Масса получаемых отливок – от 0,5 кг до 25 тонн.

Литье стальное в холодно-твердеющие смеси (ХТС), жидкостекольные смеси (ЖСС)

• Класс размерной точности по ГОСТ Р 53464-2009 : 8-13;
• Шероховатость поверхности получаемых отливок по ГОСТ 2789-73 Ra = 40 — 100 мкм;
• Минимальная толщина стенок производимых изделий – 3 мм;
• Масса получаемых отливок – от 0,5 кг до 25 тонн.

Разновидность сталей

Есть несколько общепризнанных классификаций литья стали в зависимости от критерия оценки. По качеству и способу производства стали подразделяются на:

• обыкновенного качества;
• качественные;
• повышенного качества;
• высококачественные.

Отношение к той или иной категории определяется процентом содержания вышеупомянутых вредных примесей и соответствием технологическим и механическим характеристикам. Каждый из видов имеет свою сферу применения. По химическому составу стальные сплавы делятся на:

• Углеродистые, предназначенные для статических нагрузок. Внутри себя группа делится на низко-, средне- и высокоуглеродистую сталь.
• Легированные, содержащие дополнительные элементы, влияющие на физические свойства материала.

Характеристики нашего литейного производства

• В цехах установлены плавильные печи следующих моделей: ИСТ 25 – 2 шт, ИСТ 15 – 1шт, ДСП-3М – 2 шт, ИСТ 1,5 – 2 шт, ИСТ 0,75 – 2 шт;
• Площадь литейного цеха завода – 18 000 м2;
• Производственные мощности завода – 24 000 т/год;
• Установленные линии машинной формовки изделий с размерами опок – 1050×600×300 мм, 850×680×300 мм, 1050×800×300 мм, 1200×1600×450 мм;
• Ручной плац: 2 000 м2;
• Установленные печи для отжига: Загрузка 25 т. Рабочий размер: B=2500 мм, H=1850 мм, L=5500 мм – 2шт;
• Загрузка 100 т. Рабочий размер: B=7000 мм, H=7000 мм, L= 14000 мм – 2 шт;

Классификация

Кроме того, существует классификация по способу применения стали:

Классификация сталей

• Строительная – обыкновенный материал с хорошей свариваемостью.
• Конструкционная – характеризуется высоким содержанием углерода, подходит для каркасов, кровельных работ, изготовления рельсов.
• Инструментальная – применяется для режущего инструмента (резец, стамеска, долото, сверло, напильник и др.).
• Легированная – универсальная смесь со специальной примесью. Подвид – низколегированная сталь для суровых климатических условий.
• Сталь особого назначения используется в точном судостроении и электротехнике.

Свариваемость – ещё один важнейший критерий для литья стали, ставший основанием для разделения сплавов на группы. Это свойство определяется способностью к раскислению:

• Спокойные – полностью раскисляются, содержат минимальное количество неметаллических примесей.
• Полуспокойные, схожие со спокойными по качеству.
• Кипящие – неокисленные стали с высоким процентным содержанием неметаллических компонентов.

Для удобства была введена специальная маркировка, которая позволяет определить, к какому виду относится тот или иной сплав и какими основными характеристиками он обладает. Важно помнить, что общемировой системы нет, и у каждой страны она своя. Так, на территории России принято придерживаться численно-буквенных обозначений.

Применяемые стальные сплавы и стоимость отливок

• Углеродистые стали: 15Л, 20Л, 25Л, 35Л, 45Л, 55Л от 132 р/кг ;
• Низколегированные стали: 20ГЛ, 45ГЛ, 40ХЛ, 70ХЛ, 20ГСЛ от 134 р/кг , 30ХМЛ, 35ХГСЛ от 148 р/кг , 30ХНМЛ от 182 р/кг, 14ХГ2НМЛ от 198р/кг, 30ХМФЛ от 168 р/кг, 15Х1М1ФЛ от 240 р/кг, 08ГДНФЛ от 290 р/кг, 12ДХН1МФЛ от 310 р/кг, 23ХГС2МФЛ от 320р/кг, 30Х3С3ГМЛ от 360р/кг и др.;
• Легированные стали: 20Х5МЛ от 230р/кг, 20Х13Л от 250 р/кг, 12Х17Л от 280 р/кг и др.;
• Жаропрочные стали: 12Х18Н9ТЛ, 30Х23Н7СЛ от 320р/кг, 40Х24Н12СЛ от 360 р/кг, 20Х20Н14С2Л от 360р/кг, 20Х25Н19С2Л от 460 р/кг, 35Х18Н24С2Л от 510р/кг, 12Х18Н12М3ТЛ от 570р/кг и др.;
• Износостойкие стали: 110Г18Л,110Г13Х2Л, 110Г13ХБРЛ, 110Г13ФТЛ, 110Г13Л от 142 р/кг; 45Х6НМФЛ, 150Х12НМФЛ от 210р/кг.

*** Цены указаны за 1кг литья с НДС

Где применяется продукция?

Изделия, которые производятся методом стального литья, находят широчайшее применение во многих сферах. Популярность продукции обусловлена тем, что она не только обладает отличными техническими характеристиками, но и является предпочтительным вариантом с экономической точки зрения. Так, литые изделия из стали востребованы в следующих отраслях:

• добывающая промышленность;
• машиностроение;
• деревообрабатывающая промышленность;
• металлургия и нефтехимическая отрасль;
• авиа- и судостроение;
• производство станков и оборудования промышленного назначения;
• изготовление техники и приборов, предназначенных для бытового использования.

Где заказать стальное литье?

ЗАО «Завод специального машиностроения «Маяк» готов предложить клиентам производство стального литья по чертежам заказчика. Благодаря специализации завода на изготовлении литых изделий из различных материалов (сталь, чугун, медь и др.) гарантируется высокий уровень качества производимой продукции. Среди преимуществ сотрудничества с ЗАО «Завод специального машиностроения «Маяк»:

• наличие полного цикла производства: оснастка, отливка, мехобработка;
• высокая производительность;
• современное высокотехнологичное оборудование;
• автоматизация проектирования литейной технологии с применением программ ProCast, LVMFlow;
• широкий спектр применяемых сплавов;
• большой парк опочной оснастки для крупных отливок различной конфигурации;
• собственный конструкторский отдел и аттестованная лаборатория;
• оптимальное соотношение качества и цены продукции: 35Л в хтс — от 138р/кг

Мы занимаемся производством литых изделий любого уровня сложности. Выполнение заказа осуществляется в возможно короткие сроки.

Основные процессы и технологии литья стали

С развитием промышленности спрос на более устойчивый к внешним воздействиям материал возрастал, и перед человеком встала задача создать его, имея в арсенале лишь научные догадки и оборудование, оставлявшее желать лучшего. Благодаря пытливости учёных было разработано множество способов выплавки стали. Процесс состоит из нескольких этапов.

Плавка

Устройство для плавки стали

С открытия стали как строительного элемента прошло несколько веков, в течение которых было запатентовано и реализовано множество методов литья. С недавнего времени она стала плавиться в основном несколькими способами. Большую их часть объединяет принадлежность к электроплавильным способам обработки металла. Электропечи – лучшие на сегодня агрегаты, позволяющие наиболее быстро и качественно выплавить смесь, точно настроив температуру плавления и заливки.

Первый метод – дуговые электропечи. В качестве источника тепла используется электрическая дуга с рабочим напряжением до 600 В и силой тока до 10 кА. Длина дуги регулируется, а также печь оснащена огнеупорным кожухом и рабочим окном для контролирования плавильного процесса. Ёмкость дуговой печи может достигать 400 т.

Второй востребованный метод обработки стали – индукционные электропечи. Эти агрегаты подразделяются на конструкции с сердечником и без. Первая группа – печи низкой частоты, которые состоят из шахты и каналов, охватывающих сердечник и первичную обмотку трансформатора (индуктор). Залитый в канал жидкий металл провоцирует создание вторичного витка с мощным электрическим током, чья энергия трансформируется в тепловую. Материал быстро нагревается, что значительно экономит сырьё и электроэнергию. Дополнительное преимущество агрегата – отсутствие необходимости чистить каналы после предыдущей отливки.

Кислородно-конверторный способ плавки стали

Инструментальная легированная сталь ГОСТ 5950-2000

Легированная сталь — сталь, в которую в процессе легирования в определенных количествах вводят специальные элементы, обеспечивающие требуемые свойства. Такие элементы называют легирующими. Они могут повышать прочность и коррозионную стойкость стали и снижать опасность ее хрупкого разрушения.

Легирование стали может проводиться на различных этапах производства металла и заключается во введении легирующих элементов в расплав или шихту. В процессе легирования стали вводимые элементы могут образовывать с основой стали особые химические соединения. Такие интерметаллидные, карбидные и нитридные элементы обладают высокой твердостью и прочностью, химической стойкостью, жаропрочностью и т.п. Равномерное распределение по всему объему твердого раствора и достаточное количество этих элементов в стали придают металлу необходимые свойства при легировании стали.

Для легирования стали используются следующие химические элементы: марганец (Mn) — Г; кремний (Si) — С; хром (Cr) — Х; никель (Ni) — Н; медь (Cu) — Д; азот (N) — А; ванадий (V) — Ф; ниобий (Nb) — Б; вольфрам (W) — В; селен (Se) — Е; кобальт (Co) — К; бериллий (Be) — Л; молибден (Mo) — М; бор (B) — Р; титан (Ti) — Т; алюминий (Al) — Ю.

Чистые металлические элементы при легировании стали обычно не используются. Чаще для легирования стали применяют ферросплавы (сплавы железа) и лигатуры (вспомогательные сплавы). Это экономически выгоднее и позволяет избежать ряда технологических трудностей в процессе легирования стали.

ГОСТ 5950-2000 регулирует нормы изготовления прутков, полос и мотков горячекатаных, кованых, калиброванных и со специальной отделкой поверхности из инструментальной легированной стали, а также нормы химического состава для стали 3Х2МНФ, 4ХМНФС, 9ХФМ, слитков, заготовок, лент, труб, поковки и другой металлопродукции.

Классификация легированных сталей

По количеству легирующих элементов:

• высоколегированная — общая масса легирующих элементов более 10%;
• среднелегированная — общая масса легирующих элементов более 2,5-10%;
• низколегированная — общая масса легирующих элементов до 2,5%.

По назначению:

• I — для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов и других материалов в холодном состоянии;
• II — для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов давлением при температурах выше 300°С.

По способу дальнейшей обработки:

• а — горячекатаная и кованая металлопродукция для горячей обработки давлением и холодного волочения без контроля структурных характеристик;
• б — горячекатаная и кованая металлопродукция для холодной механической обработки с полным объемом испытаний.

По качеству изготовления:

• обычная;
• высококачественная — А.

По качеству и отделке поверхности:

• горячекатаная и кованая: 2ГП — для подгруппы «а», 3ГП — для подгруппы «б» повышенного качества, 4ГП — для подгруппы «б» обычного качества;
• калиброванная — Б и В;
• со специальной отделкой поверхности — В, Г, Д.

По производителю:

• — ЭИ;
• златоустовский металлургический завод — ЗИ.

Марки инструментальной легированной стали

Марки инструментальной легированной стали I группы: 13Х, 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ (ИХ), 9ХФМ, Х, 9Х1, 12Х1 (120Х, ЭП430), 6ХС, 9Г2Ф, 9ХВГ, 6ХВГ, 9ХС, В2Ф, ХГС, 4ХС, ХВСГФ, ХВГ, 6ХВ2С, 5ХВ2СФ, 6ХЗМФС (ЭП788), 7ХГ2ВМФ, 9Х5ВФ, 8Х6НФТ (85Х6НФТ), 6Х4М2ФС (ДИ55), Х6ВФ, 8Х4В2МФС2 (ЭП761), 11Х4В2МФ3° C2 (ДИ37), 6Х6В3МФС (ЭП569, 55Х6В3СМФ), Х12, Х12МФ, Х12Ф1, Х12ВМФ.

Марки инструментальной легированной стали II группы: 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 7Х3, 8Х3, 4ХМФС (40ХСМФ), 4ХМНФС, 3Х2МНФ, 5Х2МНФ (ДИ32), 4Х3ВМФ (3И2), 3Х3М3Ф, 4Х5 МФС, 4Х4ВМФС (ДИ22), 4Х5МФ1С (ЭП572), 4Х5В2ФС (ЭИ958), 4Х2В5МФ (ЭИ959), Х3В3МФС (ДИ23), 05Х12Н6Д2МФСГТ (ДИ80).

Обозначение марки стали: первые цифры — массовая доля углерода в десятых долях процента, затем буквы — вещество, используемое в качестве легирующего элемента, цифры, стоящие после букв, — средняя массовая доля соответствующего легирующего элемента в целых единицах процентов. Начальную цифру опускают, если содержание углерода не менее 1%. Буква «А», в середине марки стали — содержание азота, в конце — сталь высококачественная. Например, сталь 5ХНМ — 0,5 С, 1 Cr, 1 N1, до 0,3 Mo.

Нестандартные легированные стали, выпускаемые, например, обозначаются соответствующим сочетанием букв (в данном случае «ЭИ»), после которого идет порядковый номер стали. Например, ЭИ959, ЭП761, ДИ80 и др.

Применение инструментальной легированной стали

Дополнительные методы

Индукционная печь

Индукционные печи без сердечника – это воздушные трансформаторы, принцип работы которых основан на поглощении выделяемой электромагнитной энергии загруженной в тигель шихтой (металлическим сырьём). Печи данного типа подразделяются на оборудование промышленной частоты (50 Гц) и высокочастотные (более 500 Гц).

Электричество позволяет быстро нагреть форму, поэтому в вышеперечисленных агрегатах выгодно изготавливать легированную сталь. Однако не меньшей популярностью пользуются такие способы как кислородно-конвертерный и мартеновский процессы.

Кислородно-конвертерный метод предусматривает литье стали из чугуна посредством окисления его примесей при помощи продувания кислородом. Система отличается простотой и высокой скоростью производства. Температура в камере поддерживается самим процессом окисления, обычно она составляет около 1600 °C.

Мартеновский процесс уходит корнями глубоко в историю – лишь в 1864 году удалось добиться температурных показателей, необходимых для срабатывания химических реакций. Тем не менее, ввиду относительной простоты реализации способ и по сей день широко используется.

Внутри себя процесс плавки также традиционно подразделяется на 3 основных этапа:

• Нагревание шихты и её расплавление.
• «Кипение» ванны – нагревание до максимальных температур для интенсивного окисления.
• Раскисление – на этом же этапе при необходимости проводится легирование.

Схема индукционной печи со стальным сердечником

Рейтинг инструментальных сталей по износостойкости, вязкости и теплостойкости

Наиболее важными свойствами инструментальных сталей считаются износостойкость, вязкость и теплостойкость. В таблице 2 приведены рейтинги этих трех основных свойств для каждой из сталей, указанных в таблице 1. Этот рейтинг представляет собой число от 1 до 10: число 10 обозначает самый высокий рейтинг.

Таблица 2 – Рейтинг износостойкости, вязкости и теплостойкости инструментальных сталей

В общем случае основные «рычаги» достижения высокого уровня трех основных свойств инструментальных сталей сводятся к следующему: 1) выше износостойкость – больше карбидов; 2) выше вязкость – ниже содержание углерода; 3) выше теплостойкость – больше легированных карбидов.

Отливка сплава

После того как внутри печи или камеры произошло нагревание, расплавление и трансформация сырья в стальной сплав, его необходимо отлить в формы. Это происходит благодаря так называемой литниковой системе. Она является совокупностью каналов и резервуаров для подвода металла к форме для отливки.

Существуют различные типы форм для отливки стали, самые распространённые из них:

Особенности технологии производства фасонных отливок из алюминиевых сплавов

• песчаные формы для отливки – одноразовые, изготавливаются из смеси кварцевого песка, огнеупорной глины и каменноугольной пыли с опилками;
• оболочковые формы для отливки – обеспечивают герметическую точность, автоматизируют производство отливки, слитки получаются менее шероховатыми;
• выплавляемые формы для отливки – применяются для изготовления деталей высокой точности и любой сложности.

Каждый из видов форм для отливки обладает и достоинствами, и рядом недостатков, поэтому выбор в пользу того или иного способа осуществляется с учётом специфики производства конкретного изделия. Так, песчаные формы – это дёшево, но некачественно, в то время как литье стали с использованием выплавляемых моделей гарантирует высокую точность, но далеко не всегда оправдывает высокую себестоимость.

Был разработан самый экономичный способ отливки стальных слитков, получивший название «непрерывный» – получившийся сплав из ковша поступает в промежуточную форму для отливки, а оттуда – в медный кристаллизатор, где он начинает медленно затвердевать. На выходе слиток захватывается специальными тянущими роликами и дополнительно охлаждается водой. Скорость вытягивания стали из кристаллизатора составляет около 1 м/мин, после чего получившийся профиль режется на куски нужных размеров при помощи ацетиленокислородного лезвия.

Машина для литья отливок

Методы литья стали

Литье осуществляется по нескольким процедурам. Данная технология обработки материала включает в себя такие процедуры:

• Расплавление шихты;
• Кипение;
• Дальнейшее раскисление неметаллических компонентов;
• Плавка.

Плавку можно осуществлять даже дома. Для этого применяется графитовый тигель. Как основание эксплуатируется огнеупорный кирпич.

Порядок создания печи такой:

1. На маленьком расстоянии друг от друга монтируются две медные шины, которые фиксируются к кирпичу при помощи болтов. Заранее под ними прокладывается пластина из металла, одна часть которой загибается.
2. К шинам осуществляется подключение трансформатора.
3. На металлическую пластинку устанавливается тигель, в котором будет расплавляться материал.
4. Загнутая составляющая пластинки касается тигля.

Суть процедуры состоит в том, что графит не способен проводить электроэнергию, поэтому при прохождении тока значительно разогревается. За счет этого осуществляется плавление материала.

Дополнительные технологии

Имеются такие способы литья:

• Мартеновский. Характеризуется удобством и легкостью.
• Кислородно-конвертерный. Базируется на получении отливок из металла. Осуществляется процедура окисления примесей благодаря подаче кислорода. В камере создается температурный режим 1600 градусов.

В конце процедуры выполняется заливка сплава стали в формы. Для этого имеется литниковая система, являющая собой каналы, ведущие к формам, предназначенным для отливки.

Металлические слитки создаются при непрерывном методе изготовления. Сплав металла поступает в кристаллизатор. Там он становится твердее, а потом вынимается и протягивается роликами. Для быстрого остывания проводится его поливка водой. На завершительной стадии он разрезается на мерные куски.

Классификация и маркировка литейных сталей.

Наиболее широко применяются для отливок углеродистые нелегиро-ванные стали

(около 2/3 всех стальных отливок), их стандартные марки обозначаются буквой
Л
(литейная) и числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента; например,
15Л
,
25Л, З0Л, 45Л, 50Л, 55Л
и др. Цифра указывает содержание углерода в сотых долях процента, а буква
Л
указывает на принадлежность к литейным сталям. В этих сталях, как правило, содержится марганец в количестве 0,3 … 0,9 % и кремний — в количестве 0,2 …0,52 %. Хром, никель и медь допускается в этих сталях в количестве не более 0,3 % каждого. Содержание серы и фосфора ограничивается значениями 0,45 % и 0,04 % соответственно. Увеличение содержания углерода в стали приводит к повышению прочности и увеличению жидкотекучести.

Углеродистые литейные стали применяются обычно в нормализованном, нормализованном и отпущенном состоянии, в улучшенном состоянии и после нормализации, закалки и высокого отпуска. В последнем случае нормализация выполняет роль предварительной термообработки, целью которой является подготовка литой структуры для окончательной термической обработки.

Для изготовления отливок применяют легированные

и
легированные
стали со специальными свойствами (с. табл). Отливки из легированных сталей со специальными свойствами (коррозионной стойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и кавитационной стойкостью) должны удовлетворять требованиям ГОСТ 2176—77.

Легированные литейные стали обозначают цифрами и буквами аналогично деформируемым конструкционным сталям, за исключением того, что в конце литейной марки стоит буква Л вместо А, Ш, В, Д. Например, сталь 30ХГСЛ аналогична деформируемой стали 30ХГСА. Например, обозначение марки одной из конструкциионных сталей 20Х13Л

: 0,20 % углерода; 13 % хрома; литейная сталь.

В обозначениях марок литейной хладостойкой и износостойкой сталей, используемых для деталей машин и эксплуатируемых при температуре до —60 °С, после буквы Л (литейная) ставится буква С

. Например,
15ЛС
—0,15 % углерода;
30ХМЛС
: 0,30 % углерода; хром; молибден и др. (ГОСТ 21357—75).

В группу легированных литейных сталей входят марганцовистые (например, 35ГЛ), марганцекремнистые (например, 20ГСЛ), хромистые (например, 40ХЛ), хромоникелевые (например, 35ХНЛ), хромомарганцекремнистые (например, ЗОХНМЛ), хромомарганцеванадиевые (например, 23ХГС2МФЛ) и так называемые медистые (например, 08ГДНФЛ и 12ДН2ФЛ), в которые дополнительно специально введена медь (Д) для обеспечения эффекта дисперсного упрочнения стали.

Для удобства выбора легированных литейных сталей при изготовлении конкретных стальных отливок с заданным уровнем характеристик механических свойств все они разбиты на группы в соответствии с обеспечиваемой ими величиной предела текучести s0,2, и обозначаемые после нормализации и отпуска буквой К

, а после закалки и отпуска — буквами
КТ
.

В соответствии с этим все легированные литейные стали разделены на две группы:

стали, обеспечивающие категории прочности К в пределах от К-25 до К-55, и стали;

•стали, обеспечивающие категории прочности КТ в пределах от КТ-35 до КТ-120. Причем одни и те же стали могут входить в обе эти группы. Например, сталь 08ГДНФЛ может обеспечивать категорию прочности К-30 и КТ-40.

Индексы ≪К≫ и ≪КТ≫ являются условными обозначениями категории

прочности, следующее за ними число означает значение требуемого предела

текучести (кг/мм2). Индекс ≪К≫ присваивается материалу в отожженном, нормализованном состоянии; индекс ≪КТ≫ – после закалки и отпуска.

Точный химический состав сталей указывается в таблицах ГОСТ 977–88.

Можно отметить, что в разработанных в 80-е годы литейных высоко-прочных экономнолегированных сталях, входящих в ГОСТ 977, (например, 15Х5ГСФЛ

,
23ХГС2МФЛ
,
25Х212ФЛ
,
17Х5Г5С2МЛ
и
30Х3С3ГМЛ
удалось получить наряду с высоким уровнем прочностных свойств также высокие значения пластичности и вязкости, которые сравнимы с аналогичными значениями деформируемых сталей.

Такие уникальные свойства в них удалось получить за счет снижения развития ликвационных процессов оптимизацией состава:

1) снижением содержания углерода;

2) снижением количества элементов, образующих стойкие химические соединения в виде карбидов, нитридов, которые ликвируют сильнее остальных;

3) введением в сталь элементов, уменьшающих ликвацию (Ni, Si и др). Высоколегированные литейные стали позволяют перейти на изготовление многих ответственных нагруженных деталей с кованного штампованного варианта на литейный.

К высоколегированным литейным сталям, представленным в ГОСТ 7832, входят коррозионностойкие стали 20Х13Л, 10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ и др., жаростойкие и жаропрочные стали 20Х20Н14С2Л, 20Х25Н19С2Л, 40Х24Н12СЛ и др.; износостойкая сталь 110Г13Л.

Для получения качественных стальных отливок необходимо учитывать особенности литейных свойств сталей на стадии конструирования литой детали и при разработке технологии ее изготовления. В технологии литья следует предусматривать расположение отливки в форме и подвод металла таким образом, чтобы отливка затвердевала последовательно. Скопления металла в местах сопряжения стенок недопустимы, поэтому отливка должна иметь плавные переходы от утолщенных мест к тонким или равномерную толщину стенок.

Контрольные вопросы………………………………………………

Лекция 8



infopedia.su

Марки, содержание углерода и механические свойства литейных углеродистых сталей по гост 977-88

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…650°С попутно сни­маются остаточные литейные и появившиеся закалочные напря­жения.

Особенности литейных свойств углеродистых сталей.

Литейные свойства углеродистых сталей значительно хуже литейных свойств чугуна 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 более 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 толщи­ны стенок литейные углеродистые стали менее чувствительны, чем другие сплавы, особенно учитывая обязательную их терми­ческую обработку.

Легированные 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 до 2,5 и от 2,5 до 10%.

Химический состав легированных сталей в соответствии с ГОСТ 977-88 приведен в табл. 5.9, а их механические свойства после термической обработки (закалки (нормализации) и отпуска) — в табл. 5.10.

Чаще других применяют стали, легированные кремнием, мар­ганцем, хромом и никелем, медью и др.

Известно много композиций марганцевой стали, различающих­ся содержанием углерода и марганца. 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.

studfiles.net