Классификация и маркировка литейных сталей.

К литейным сталям относят железоуглеродистые сплавы, содержащие

до 2,14 % С и другие элементы (Мn, Si, P, S, Cr, Ni, W, Mo, V и др.), попавшие в сталь из шихтовых материалов либо специально введенные в нее в определенных количествах для придания сплаву необходимых эксплуатационных и технологических свойств.

Стальные отливки по объему производства занимают второе место по-

сле чугуна и применяются во всех отраслях машиностроения. Из стали отли-

вают детали, к которым предъявляют повышенные требования по прочности,

пластичности, надежности и долговечности в процессе эксплуатации. В машиностроении для изготовления стального фасонного литья в соответствии с ГОСТ 977 и ГОСТ 7832 применяются три группы литейных сталей: нелегированные (углеродистые), легированные, легированные со спецсвойствами.

 

Классификация литейных сталей

Литейные стали	Марки сталей	Характеристика
1	2	3
Конструкционные нелегированные	15Л, 20Л, 25Л, ЗОЛ, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л
Конструкционные легированные	20ГЛ, 35ГЛ, 20ГСЛ, ЗОГСЛ, 20ПФЛ, 20ФЛ, ЗОХГСФЛ, 45ФЛ, 32Х06Л, 40ХЛ, 20ХМЛ, 20ХМФЛ, 20ГНМФЛ, 35ХМЛ, 30Х- НМЛ, 35ХГСЛ, 35НГМЛ, 20ДХЛ, 08ГДНФЛ, 13ХНДФТЛ, 12ДН2ФЛ, 12ДХ- Н1МФЛ,23ХГС2МФЛ, 12Х7ГЗСЛ, 25Х2ГНМ- ФЛ, 27Х5ГСМЛ, 30ХЗСЗГМЛ, 03Н12Х5М- ЗТЛ, 03Н12Х5МЗТЮЛ
Легированные со специальными свойствами:
мартенситного класса	20X13Л, 08X14НДЛ, 09Х16Н4БЛ, 09Х17НЗСЛ, 10Х12НДЛ	Коррозионностойкие
20Х5МЛ, 20Х8ВЛ, 40Х9С2Л	Жаростойкие
20Х12ВНМФЛ	Жаропрочные
85Х4М5Ф2В6Л (Р6М5Л)	Быстрорежущие
мартенситно-феррит- ного класса	15Х13Л	Коррозионностойкие
ферритного класса	15Х24ТЛ	Коррозионностойкие
аустенитно-мартенсит- ного класса	08Х15Н4ДМЛ, 08Х14Н7МЛ, 14Х18Н4Г4Л	Коррозионностойкие
аустенитно-ферритно- го класса	12Х25Н5ТМФЛ, 16Х18Н12С4ТЮЛ, 10Х18НЗГЗД2Л	Коррозионностойкие
аустенитного класса	10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ, 10Х18Н11БЛ, 07Х17Н16ТЛ, 12Х18Н12МЗТЛ	Коррозионностойкие
55Х18Г14С2ТЛ, 15Х23Н18Л, 20Х25Н19С2Л, 18Х25Н19СЛ, 45Х17Г1ЗНЗЮЛ	Жаростойкие
35Х18Н24С2Л, 31X19Н9МВБТЛ, 12Х18Н12БЛ, 08Х17Н34Б5ТЗЮ2РЛ, 15Х18Н22В6М2РЛ, 20Х21Н46В8РЛ	Жаропрочные
11ОГ1ЗЛ, 110Г13Х2БРЛ, 11ОГ1ЗФТЛ	Износостойкие

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 s_0,2, 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