Файл: Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов.pdf

чугуна должен быть черносердечный с небольшой ферритной кай­ мой. При недостаточно отожженных отливках приливы имеют свет­ лый излом. Такие отливки подвергают вторичному отжигу. Излом перлитного ковкого чугуна должен быть светлым. Такой чугун называют иногда белосердечным.

Для определения механических свойств ковкого чугуна отли­ вают образцы по-сырому. Образцы испытывают после отжига на растяжение. Размеры литых образцов: диаметр 16 мм, расчетная длина 70 мм и общая длина 190 мм.

§ 2. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ОТЖИГА КОВКОГО ЧУГУНА

Большая длительность цикла отжига ковкого чугуна заставляет разрабатывать методы ускорения этого процесса. Ускоренный отжиг применяют главным образом для получения ферритного ковкого чугуна.

Ускорение нагрева и охлаждения отливок в печи. Форсирова­ ние скоростей нагрева, охлаждения и прогрева отливок возможно

восновном при отжиге отливок в горшках без засыпки или даже совсем без горшков. Исключение засыпки позволяет ускорить про­ грев отливок, а также увеличить скорости охлаждения в промежу­ точной стадии отжига. В последнее время для отжига без засыпки

вкамерных печах или в печах непрерывного действия применяют защитную атмосферу. В печь вводят защитный (нейтральный или слегка восстановительный) газ, получаемый в особом генераторе. При этом принимают специальные меры для герметизации печи во избежание выделения газа из печи в помещение и возможности отравления им обслуживающего персонала.

Применение электропечей для отжига ковкого чугуна дает до­ полнительные возможности по форсированию процессов нагрева и охлаждения отливок, так как в электропечи легко создать ней­ тральную атмосферу.

Ускорение нагрева при отжиге позволяет значительно увели­ чить количество графитных центров и, следовательно, сократить пути диффузии углерода. В ЦНИИТМАШе М. М. Штернбергом раз­ работан метод нагрева отливок в жидкой среде. Первая стадия осуществляется в электрической соляной ванне (75% хлористого бария, 25% хлористого натрия) при 1050—1060° С. Длительность выдержки при этой температуре колеблется от 1,5 до 2 ч. После выдержки отливки охлаждаются на воздухе. Твердость отливок после первой стадии НВ 217—240. Вторая стадия графитизации осуществляется в камерной печи при нагреве до 710—720° С с вы­ держкой 5 ч. Охлаждение с печью до 600° С и дальнейшая выдержка на воздухе.

Модифицирование жидкого чугуна. Модифицирование увеличи­ вает количество центров графитизации. Наиболее распространены

модификаторы: алюминий, висмут и бор. В чугун вводят 0,015—

347

Раздел пятый

ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК ИЗ СТАЛИ

Г Л А В А I

СТАЛИ ДЛЯ ФАСОННЫХ о т л и в о к

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Отливки из стали широко применяют в различных отраслях промышленности. Из стали изготовляют отливки массой от несколь1 ких граммов до нескольких десятков тонн; конфигурация отливок из стали может быть очень сложной. Сталь обладает высокой проч­ ностью и пластичностью, выдерживает значительные напряжения при переменной и ударной нагрузках. Легированные и специальные стали обладают хорошими механическими свойствами при повы­ шенных температурах, кислотостойкостью, окалиностойкостью, из­ носостойкостью и другими важными эксплуатационными свойствами. В связи с развитием новой техники применение отливок из легиро­ ванных и специальных сталей постоянно возрастает.

Классификация сталей для фасонных отливок. Стали для фа­ сонных отливок классифицируют по химическому составу, струк­ туре, способу получения и применению.

П о х и м и ч е с к о м у с о с т а в у стали подразделяются на углеродистые и легированные. По содержанию углерода стали делятся на низкоуглеродистые (0,09—0,2“6 С), среднеуглероди­ стые (0,2—0,45% С), высокоуглеродистые (свыше 0,5% С), а по содержанию легирующих элементов на низколегированные (до 2,5% легирующих элементов), среднелегированные (2—10%) и высоколегированные (свыше 10%).

П о с т р у к т у р е стали делят на: 1) доэвтектоидные, име­ ющие в структуре избыточный (доэвтектоидный) феррит, такая структура характерна для углеродистой и низколегированной ста­ лей; 2) заэвтектоидные, имеющие в структуре вторичное карбиды, выделившиеся из аустенита; .эта структура характерна для высоко­ углеродистых (0,83 до 1,7% С), средне- и высоколегированных сталей; 3) ферритные и полуферритные стали, высоколегированные хромом, вольфрамом, молибденом-, ванадием, кремнием и другими элементами, сужающими аустенитную область на диаграмме состоя­ ния; 4) аустенитные и полуаустенитные стали, высоколегированные никелем, кобальтом, молибденом.

Обычно стальные отливки подвергают термообработке, поэтому стали классифицируют по структуре и в термообработанном состоя­

349

нии после охлаждения на воздухе. В этом случае стали разделяют на: 1) перлитные, в которых происходит распад аустенита на пер­ литно-ферритную смесь в области наименьшей устойчивости аусте­ нита; такую структуру имеют углеродистые, низко- и среднелеги­ рованные стали; 2) мартенситные, в которых при термообработке происходит переохлаждение аустенита до мартенситного превраще­ ния, например сталь 20Х13НЛ; 3) аустенитные, имеющие темпера­ туру начала мартенситного превращения ниже 0; такая структура характерна для стали 110Г13Л, высоколегированных жаростойких и жаропрочных сталей.

Эта классификация условна, так как при изменении скорости охлаждения в сталях перлитного класса можно получить мартен­ ситную структуру и наоборот.

П о с п о с о б у п о л у ч е н и я стали для фасонных отливок разделяют на мартеновскую (основную и кислую), бессемеровскую, электросталь (основную и кислую).

Мартеновскую сталь (основную) чаще всего применяют для крупных отливок, так как она обладает хорошими свойствами, не­ высокой стоимостью и может быть одновременно выплавлена в боль­ шом количестве.

Бессемеровскую сталь применяют при производстве отливок из углеродистой стали.

Сталь (основную и кислую) обычно выплавляют в дуговых печах, высоколегированную сталь — в индукционных.

П о п р и м е н е н и ю с т а л и разделяют на: 1) конструк­ ционные для изготовления литых деталей машин; эти стали под­ разделяют на углеродистые и легированные (часто конструкцион­ ные стали классифицируют по назначению: для гидротурбин, элек­ тромашин, железнодорожного транспорта и т. д.); 2) инструмен­ тальные для изготовления инструмента, обычно это высоколегиро­ ванные и высокоуглеродистые стали; 3) специальные стали: корро­ зионностойкие, износостойкие, окалиностойкие, кислотостойкие, жаропрочные, жаростойкие и др.; обычно это высоколегированные стали.§

§ 2. УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ

Наибольшее применение для изготовления фасонных отливок находят углеродистые стали, в состав которых входят углерод, марганец, кремний, фосфор и сера. Основное влияние на механи­ ческие и литейные свойства оказывает углерод. Сера и фосфор яв­ ляются вредными примесями в стали. Сера ухудшает жйдкотекучесть стали при высоких температурах, увеличивая склонность ее к образованию горячих трещин. Фосфор понижает ударную вяз­ кость стали и тем больше, чем выше содержание в ней углерода. Поэтому содержание фосфора и серы в стали ограничийают: до­ пустимое суммарное содержание серы и фосфора не должно превы­ шать 0,1%.

350

С увеличением содержания углерода в стали возрастают пре­ дел прочности, твердость и предел текучести (до 0,55% С), а удли­ нение, сужение поперечного сечения образца и ударная вязкость понижаются. Марганец оказывает раскисляющее действие и ней­ трализует вредное влияние серы, связывая ее в химическое соеди­ нение MnS. Содержание марганца и серы в углеродистой стали должно соответствовать отношению M n ^ l,7 1 S. Содержание марганца обычно составляет 0,3—0,8%. Кремний в углеродистой стали обладает высокой раскисляющей способностью и связывает газы. Углеродистые стали содержат 0,2—0,5% Si.

По ГОСТ 977—65 стальные отливки в зависимости от назначе­ ния и требований, предъявляемых к- деталям, разделяют на три группы отливок: I — обычного назначения; I I — ответственного назначения; III — особо ответственного назначения. Эти группы различаются по содержанию серы и фосфора. Для отливок I группы допускается содержание 0,05—0,06% S и 0,05—0,08% Р, для от­ ливок II группы — 0,045—0,06% S и 0,04—0,07% Р; для отливок III группы — 0,045—0,05% S и 0,04—0,05% Р. Содержание прочих элементов одинаково в отливках всех групп, одйнаковы также и механические свойства.

Низкоуглеродистые стали содержат 0,12—0,2% С; 0,35—0,65%

Мп; 0,15—0,25% Si; до 0,06% Р и не более 0,05% S. Низкоугле-

родпстые стали 15Л, 20Л имеют плохие литейные свойства: пони­ женную жпдкотекучесть, повышенную склонность к образованию горячих трещин в отливках. После отжига или нормализации пре­ дел прочности таких сталей при растяжении 40—42 кгс/мм2, относительное удлинение 24—23%, Из низкоуглеродистой стали изготовляют отливки для электротехнической и машиностроитель­ ной промышленности.

Среднеуглеродистые стали (25Л, 35Л, 45Л) содержат 0,22— 0,45% С; 0,35—0,8% Мп; 0,2—0,45% Si; 0,03—0,05% Р и

0,03—0,05% S. Эти стали имеют более высокие, чем низкоугле­ родистые стали, литейные свойства: лучшую жпдкотекучесть, мень­ шую склонность к образованию горячих трещин. Предел прочности при растяжении среднеуглеродистых сталей 42—55 кгс/мм2, отно­ сительное удлинение 23—12%. Эти стали используют для изготов­ ления разнообразных мелких, средних и крупных отливок литых деталей в различных отраслях машиностроения.

Высокоуглеродистые стали содержат 0,45—0,6% С; 0,5—0,8% Мп; 0,04—0,05% Р и 0,04—0,05% S. Эти стали имеют хорошие ли­ тейные свойства: высокую жпдкотекучесть, не склонны к образова­ нию горячих трещин. Однако теплопроводность их невысока, по­ этому увеличивается опасность возникновения в отливках напряже­ ний. При обрубке таких отливок нельзя применять ацетилено-кис­ лородную резку прибылей и выпоров, а также пламенную очистку их поверхности. Из высокоуглеродистых сталей (50Л, 55Л) изго­ товляют валки для горячей прокатки, зубчатые колеса и барабаны подъемно-транспортных машин.

351