Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Стальное литье

31.01.2019

Качественное стальное литье по механическим свойствам не уступает поковкам. Применяют две основные группы сталей для получения отливок: углеродистые и легированные.

Фасонные отливки из углеродистой стали по механическим свойствам и рекомендуемому химическому составу, а также по их качеству делятся на три группы: отливки нормального, повышенного и особого качества.

Для производства отливок нормального качества применяют углеродистую сталь следующего состава: 0,1—0,6% С, 0,5—0,9% Mn и 0,17—0,3% Si. Предел прочности при растяжении отливок из такой стали равен 40—60 кг/мм2, предел текучести 20—30 кг/мм2 и относительное удлинение при пятикратной длине образца 10—28%.

Марки стали обозначаются: 15Л, 25Л, 35Л, 45Л, 55Л. Число, стоящее перед буквой Л (литая), показывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента. С повышением содержания углерода в стали повышается ее прочность и твердость, но уменьшается пластичность.

Из стали 15Л производят отливки для электропромышленности, сельскохозяйственного машиностроения, автостроения, а также отливки, подвергаемые цементации (корпусы электродвигателей, якоря, полюса, кулачковые валики, зубчатые колеса, червяки и др.). Сталь 25Л используют преимущественно для изготовления отливок, применяемых в железнодорожном транспорте, судостроении и для дорожных машин (колеса, сцепки, буксы, якори, валки и др.).

Из стали 35Л отливают детали, которые должны обладать повышенной прочностью и хорошей износостойкостью (шестерни, червяки, станины и др.).

Сталь 45Л применяют для отливок, работающих в условиях повышенного износа (шнеки, плиты бегунов, валки, зубчатые колеса и др.).

Из стали 55Л, обладающей высокой твердостью, отливают инструмент и различные приспособления.

Для производства отливок специального назначения применяют легированные стали. Легирующие добавки в небольших количествах не изменяют структуру стали, но измельчают ее, в результате чего повышается прочность стали. При высоком содержании легирующих добавок в стали образуются новые структурные составляющие, вследствие чего повышается износостойкость, химическая стойкость, жаростойкость и другие свойства стали.

По содержанию легирующих элементов различают три сорта стали: низколегированные (до 5%), среднелегированные (до 10%) и высоколегированные (до 30%).

В зависимости от легирующего элемента сталь бывает марганцовистая, кремнистая, никелевая, хромистая, хромоникелевая, медистая и т. п. Низколегированные марганцовистые стали содержат до 2% Mn, высоколегированные 11—13% Mn и применяются для отливок, работающих на истирание.

Низколегированные кремнистые стали содержат 1—1,5% Si, обладают повышенной сопротивляемостью износу и другими свойствами. Высоколегированные стали содержат 14—18% Si и обладают повышенной твердостью (HB = 500 кг/мм2), высокой химической стойкостью во всех агрессивных средах, кроме хлора и соляной кислоты.

Низколегированные никелевые стали с 1,3—2,2% Ni применяют для отливки деталей, подвергающихся цементации. Среднелегированные стали с 3,5—4,5% Ni обладают высокой магнитной индукцией. Высоколегированные стали содержат до 30% Ni и обладают высокой химической стойкостью.

Низколегированные хромистые стали содержат 0,7—0,9% Cr, среднелегированные 3—5% Cr и обладают химической стойкостью и повышенной прочностью при высоких температурах. Высокохромистые стали с 13—35% Cr являются термостойкими при 850—1100° С.

Низколегированные хромоникелевые стали содержат около 2% Ni и 2% Cr. Высоколегированные стали содержат 18% Ni и 8% Cr и применяются при производстве кислотоупорных и жароупорных изделий.

Медистые стали с 2,5—3,0% Cu и 0,15—2% Cr обладают высокой жидкотекучестью и износостойкостью.

В последнее время применяют графитизированную сталь с 1,5% С и 0,85—0,95% Si. В ней сочетаются свойства чугуна и стали. Такая сталь хорошо обрабатывается и сопротивляется износу. Из нее отливают штампы, пуансоны и т. п.

Литейные свойства стали ниже, чем чугуна: ее температура плавления 1400—1500° С, она обладает меньшей жидкотекучестью и значительной усадкой. Усадка углеродистой стали около 2%, легированной — 2,5—3,0%, т. е. в два-три раза больше усадки серого чугуна. Эти свойства стали приводят к образованию усадочных раковин и появлению трещин в отливках. Плавку стали для получения отливок производят в малых конвертерах, в мартеновских печах, в дуговых и индукционных электрических печах.

При изготовлении формовочных и стержневых смесей для получения отливок из стали применяют в основном мелко- и среднезернистые кварцевые пески, дисперсные добавки типа пылевидного кварца, огнеупорные материалы (например, хромистый кварц, железняк) и жидкое стекло для упрочнения. Такие материалы вводятся в формовочные смеси главным образом для улучшения качества поверхности стальных отливок. Жидкое стекло может быть введено в состав облицовочной смеси или нанесено на поверхность сырой песчано-глинистой формы с помощью пульверизатора или другого разбрызгивающего приспособления. Твердение жидкого стекла осуществляется тепловой обработкой смеси или химическим путем при продувке углекислого газа.

Формы изготовляют вручную или на машинах. Изготовленные формы подвергают сушке или заливают в сыром состоянии. Сырая форма обладает большой податливостью. Для улучшения качества поверхности отливок формы окрашивают противопригарными литейными красками или покрывают противопригарными порошками.

Для устранения в отливках усадочных раковин в формах предусматриваются прибыли и устанавливаются чугунные холодильники, которые заформовывают против толстых сечений отливки. Литниковую систему располагают так, чтобы форма заполнялась металлом спокойно без ударов и завихрений и чтобы направленное затвердевание металла не препятствовало свободной усадке.

При изготовлении деталей небольшого веса формы заливают из ковшей через носок, так как при этом требуется небольшой напор металла. При отливке деталей большого веса заливку форм производят из стопорных ковшей, что устраняет возможность попадания шлака в форму. Ковши применяют различной емкости от 1 до 100 т. При получении толстостенных отливок температура заливки на 100° C выше температуры плавления, а при получении тонкостенных отливок — на 150—160° С.

Все остальные отливки подвергаются термической обработке— отжигу, который проводится для измельчения зерна и снятия внутренних напряжений и для повышения механических свойств отливок. Скорость нагрева при отжиге 60—100° C в час. Нагрев отливок при отжиге производят в пределах 700—900° С в зависимости от содержания углерода в стали. Время выдержки их при высоких температурах 1 час на 35—50 мм толщины стенки отливки. Отливки охлаждают в печи до 430° С. Дальнейшее охлаждение производится на воздухе.

Для большего измельчения структуры стали применяют нормализацию, при которой ускоряется охлаждение отливок в интервале критических температур. Вследствие этого образуются большое количество центров кристаллизации и относительно мелкие зерна в стали.

Отливки из легированной стали, кроме отжига и нормализации, часто подвергают закалке и отпуску. Скорость нагрева отливок из легированной стали меньше, чем из углеродистой, так как легированные стали имеют меньшую теплопроводность. Поэтому при быстром нагреве в отливках возникают большие внутренние напряжения. Большая продолжительность выдержки при высоких температурах необходима для более полной диффузии легирующих элементов с целью выравнивания химического состава и получения однородных по механическим и другим свойствам отливок. Термическую обработку стальных отливок производят в камерных, методических и электрических печах.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: