Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

ковки, приобретает более высокие свойства после улучшения (закалка с высоким отпуском). Однако для литья особое значение имеет предварительная термическая обработка, вклю­ чающая выдержки при температурах 1000—1050° С.

При прочих равных условиях хладностойкость конструкции повышается при изготовлении ее из стали с более низкой температурой перехода в хрупкое состояние.

Повышенная по сравнению с углеродистыми сталями хлад­ ностойкость легированных и низколегированных сталей про-

Рис. 65. Зависимость ударной вязкости литых сталей от температуры и вида термиче­ ской обработки:

а — для стали ЗОЛ; б — для стали 20ХГСЛ; 1 — состояние поставки; 2 — нормализация;

является только после соответствующей термической обработки. Применение этих сталей в необработанном (горячекатаном) состоянии мало увеличивает хладностойкость конструкции. Наибольшую хладностойкость конструкционных сталей обеспе­ чивает термическая обработка по режиму закалки с высоким отпуском (улучшение). Для некоторых сталей существенное повышение хладностойкости может быть достигнуто с помощью нормализации, сопровождаемой в необходимых случаях высо­ ким отпуском.

Для обеспечения повышенной хладностойкости стального литья окончательной термической обработке по режиму улучше­ ния или нормализации должна предшествовать предваритель­ ная высокотемпературная нормализация с нагревом до темпе­ ратуры на 150—200° С выше обычной температуры нормализа­ ции (рис. 65). Такая предварительная обработка уменьшает структурную неоднородность литого металла, крайне неблаго­ приятно влияющую на его хладностойкость.

Повышение хладностойкости литых сталей может быть до­ стигнуто путем их микролегирования никелем, алюминием, титаном, ванадием и редкоземельными элементами. Наиболее экономично микролегирование алюминием. Проведенные рабо­ ты показали, что микролегирование алюминием в количестве до 0,1% повышает пластичность и ударную вязкость сталей ЗОЛ, 35Л, 45Л и 50ХЛ. Введение алюминия в количестве 2 кг/т

в жидкие стали ЗОГСЛ и СЛ2 приводит к повышению их удар­ ной вязкости.

В некоторых случаях повышение надежности достигается изменением конструкции литой детали. Так, например, при изго­ товлении литых нижних рам экскаваторов Э-652 рекомендова­ лось исключить технологические окна в несущих деталях и усилить толщину литых внутренних ребер, соединяющих наруж­ ный корпус с внутренней центральной частью нижней рамы.

Для предотвращения образования трещин по стенкам ребер рекомендовалось делать в местах окон в стенках усиливающие пояса, что позволило снизить количество поломок.

Явление хладноломкости присуще обыкновенной углероди­ стой стали и тем металлам, которые имеют объемно-центриро­ ванную кристаллическую решетку. Металлы и сплавы с гране­ центрированной кубической решеткой не становятся хрупкими при понижении температуры. Такие металлы, как алюминий, медь, никель и большинство сплавов из этих металлов не являются хладноломкими. Хладноломкость отсутствует у мно­ гих легированных сталей, например, 40Г18Х4, Н8В, 50Г184Н4, 50Г18Х4Н8В. Хладноломкость марганцовистых аустенитных сталей 40Г18, 50Г18 может быть ослаблена или полностью устранена дополнительным легированием стали хромом или никелем.

При отрицательных температурах в металлах могут насту­ пить фазовые превращения, в результате чего изменяются раз­ меры и объем деталей и соответственно характер посадок. Такое явление объясняется тем, что многие сорта сталей после обыч­ ной закалки на мартенсит сохраняют в своей структуре часть непревращенного или остаточного аустенита, а конечная точка мартенситного превращения лежит в области низких темпе­ ратур.

При отрицательных температурах еще продолжается процесс превращения остаточного аустенита в мартенсит, объем кото­ рого примерно в 2 раза больше, чем объем аустенита. В резуль­ тате такого превращения изменяются механические свойства стали, увеличиваются объем и размеры деталей.

На основании анализа причин разрушения деталей машин, работающих при низких температурах, намечено три основных направления, которые уменьшают количество отказов, возни­ кающих в результате недостаточной хладностойкости мате­ риалов.

Первое направление, которое может быть использовано при создании различного рода машин и сооружений, предназначен­ ных для работы в условиях низких температур, это выбор материалов, обладающих малой склонностью к хрупким раз­ рушениям. К ним относятся недорогие марганцовистые стали, природнолегированные никельсодержащие и другие малолеги­ рованные стали.

Выбор материалов и способов повышения эксплуатационных свойств для деталей машин

рон) или древесно-слоис­ тые пластики

икручения, трение обыкновенного качества изнашивание и задиры концентраторов напряже­