Файл: Шведов Л.И. Хромоникельалюминиевая жаростойкая сталь.pdf

Рис. 19. Технологические пробы: а — комплексная проба Купцова— Нехендзи на усадку и трещнноустончнвость, получаемая в металли­

5*

Трсщнпоустойчпвость определялась па U-ооразном канале комплексной пробы, где имеется четыре участка различной длины, в которых развивается торможение усадки залитого сплава. Если возникающие при этом напряжения достигают предела прочности или вызывае­ мая ими деформация достигает критического значения для данного сплава, образуется трещина. Наличие или отсутствие трещины в U-образном прутке пробы на участках торможения различной длины дает возмож­ ность качественно оценить в первом приближении сте­ пень поражения сплава трещинами.

Количественно степень поражения сплава трещинами оценивалась по размерам последних (Д/;тр) как раздель­ но по участкам, так и по общей сумме (ЕД/гТр) в пробе

Ширина трещин измеряется с точностью до 0,1 мм как расстояние между соответствующими точками, рас­ положенными на осевой линии канала пробы. Характе­ ристикой трещиноустойчивости (пластичности при усад­ ке) служит величина получаемой пластической деформа­ ции от свободной линейной усадки гт

Величина Дпл может достигать 100% при А /гтр = 0. Это говорит о том, что деформация сплава при торможе­ нии усадки столь велика, что предотвращает образова­ ние трещин, полностью компенсируя усадку.

Для определения трещиноустойчивости использова­ лась также проба, заливаемая в земляную форму, кото­ рая показана на рис. 19, б. Она состоит из четырех об­ разцов в форме двутавров, размер между полками которых составляет 50, 75, 100 и 150 мм. Между полками во время формовки ставятся металлические распорки, препятствующие усадке стенки при охлаждении и вызы­ вающие тем самым напряжения, приводящие к разруше­

68

977—65. Заготовки образцов для механических испыта­ ний в деформированном состоянии проковывались до

ЗХ25Н19С2. При сравнительных испытаниях химический состав плавок обеих марок стали поддерживался отно­ сительно постоянным, чтобы исключить влияние его ко­ лебаний на технологические свойства.

1.Жидкотекучесть, трещиноустойчивость

илинейная усадка стали

Средний состав исследованных плавок стали ЗХ15Н13ЮЗ следующий: 0,3% углерода, 0,7% кремния, 0,75% марганца, 15,0%: хрома, 13,2% никеля, 2,9% алю­ миния, 0,006% серы; стали ЗХ25Н19С2 — 0,3% углерода, 2,5% кремния, 0,8% марганца, 25,0% хрома, 18,9% нике­ ля, 0,006% серы. Графическая зависимость влияния тем­ пературы заливки на жидкотекучесть сталей представле­ на на рис. 20, где полосы показывают ее значение с уче­ том разброса данных из 5—6 плавок. Температура дана по оптическому пирометру без поправки на абсолютно черное тело. Из приведенных данных видно, что жидко­ текучесть стали Х15Н13ЮЗЛ вполне достаточна для из­ готовления фасонных отливок. Она несколько выше

Рис. 20. Жидкотекучесть сталей ЗХ15Н13ЮЗЛ и ЗХ25Н19С2Л в зави­ симости от температуры заливки: / — волоса жпдкотекучести стали ЗХ15Н13ЮЗЛ; 2 — стали ЗХ25Н19С2Л

69

Т а б л и ц а 5

Жидкотекучесть, трещиноустойчивость и линейная усадка стали п р и различной температуре

жидкотекучестп стали ЗХ25Н19С2Л, особенно это замет­ но при повышении температуры заливки выше 1530 °С.

Количественной зависимости заполняемости формы от температуры заливки установить не удалось. Однако качественное сравнение спиралей показало, что запол­ няемость формы у стали ЗХ15Н13ЮЗЛ заметно выше, чем у стали ЗХ25Н19С2Л. Установленные зависимости жидкотекучестп и заполняемости сталей от температуры заливки подтверждаются результатами производствен­ ных плавок.

Исследование влияния температуры заливки на трещиноустойчивость п линейную усадку проведено на двух плавках, состав которых и полученные свойства даны в табл. 5. Здесь же приводятся и данные по жидкотекуче­ стп для сопоставления их с данными по трещпноустойчнвостн. Температура металла перед заливкой изменялась от 1700 до 1500°С. Ее измеряли вольфрам-молибденовой термопарой погружения. Плавка велась в печи с основ­ ной футеровкой.

Приведенные результаты по плавке 7 показывают, что трещиноустойчивость по пробе Купцова — Пехендзн повышается до 100% при снижении температуры залпв-

70

кн до 1650 °С. Испытания стали на пробе-двутавре (плав­ ка 8) дали более чувствительные результаты. При тем­ пературе заливки 1700°С только наименьший двутавр

(1) остался целым. При 1650 °С третий двутавр дал тре­ щину и четвертый разорвался. Прн температурах заливки 1600, 1550 и 1500 °С разрушился только четвертый дву­ тавр, причем при 1500 °С величина трещины была незна­ чительной. Относительная линейная усадка стали с умень­ шением температуры заливки заметно понижается: от 2,8% при 1700°С до 2,6% при 1500°С. Этим в большей мере и объясняется повышение трещиноустойчивости. Таким образом, учитывая понижение жидкотекучести при 1500 °С, оптимальным в отношении трещиноустойчивости

оборудования на МТЗ показал, что детали из стали, выплавленной с повышенным содержанием отходов про­

на технологические свойства жидкого металла, механиче­ ские свойства и термостойкость были выплавлены сле­ дующие варианты плавок: на чистых шихтовых материа­

трещиноустойчивость, образцы проходили механические испытания и испытания на термостойкость. Температура металла в печи перед выпуском составляла 1600°С, при заливке — 1550°С. Результаты исследования представ­ лены в табл. 6 и на рис. 21.

Как видно из рисунка, с увеличением количества отходов жпдкотекучесть возрастает. Это объясняется тем, что с повышением отходов в шихте увеличивался кремнии в стали. Относительная линейная усадка прак­ тически остается постоянной. Трещиноустойчивость по всем вариантам составила 1001/о. Влияние отходов на термостойкость незначительно. Если па чистых шихто-

71

Т а б л и ц а 6

Химический состав и свойства стали с различным содержанием отходов в шихте

вых материалах термостойкость составляет 292 цикла до разрушения, то с 70% отходов — 254. Предел прочно­ сти стали с увеличением количества отходов значительно падает. На чистых шихтовых материалах он составляет 48,0 кгс/мм2, при 70% отходов — 32,8 кгс/мм2. Пластич­ ность падает почти вдвое. На чистой шихте она равна 20.5%, а при введении 70% отходов — 11,3%. Ударная вязкость с увеличением отходов также сильно снижает­ ся. На чистой шихте и с 15% отходов она составляет

15 кгсм/см2, а при 70% отходов — 7,20 кгсм/см2.

Приведенные результаты показывают, что использо­ вание амортизационного лома — изношенных деталей термических печей — в шихте жаростойких сталей для фасонных отливок нежелательно.

Рис. 21. Влияние количества амортизационного лома в шихте на свойства стали ЗХ15Н13ЮЗ

72