Характеристика стали 38Х2МЮА

 

Назначение - штоки клапанов паровых турбин, работающие при температуре до 450 0С, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, распылители, пальцы, плунжеры, распределительные валики, шестерни, валы, втулки и другие детали.

Вид поставки - сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76, Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

 

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

С	Si	Mn	Cr	Mo	Al	P	S	Cu	Ni
						не более
0,35-0,42	0.20-0.45	0.30-0.60	1,35-1,65	0.15-0.25	0.7-1.10	0.025	0.025	0.3	0.3

 

Механические свойства (ГОСТ 4543-71).

ГОСТ	Состояние поставки, режимы термообработки.	Сечение, мм	σ0,2	σв	δ 5	ψ	KCU. Дж/с*м2
			МПа		%
			не менее
4543-71	Пруток. Закалка 940 0С, вода или масло. Отпуск 640 0С, вода или масло	30	835	980	14	50	88

 

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, 0С	σ0,2	σв	Δ 5	ψ	KCU. Дж/с*м2	HRCэ
	МПа		%
Пруток сечением 20 - 70 мм. Закалка 890 0С, масло
300 400 500 600	1660 1520 1270 1080	1870 1670 1420 1180	8 10 10 12	43 39 44 60	39 10 29 78	550 500 450 370

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1240, конца 800. До 50 мм охлаждение в штабелях на воздухе, 51-100 мм в ящиках. Свариваемость - не применяется для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием - в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 240-277, σв = 780 МПа, Kv тв. cпл = 0.75, Kv6. cт = 0,55.

Флокеночувствительность - чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости - не склонна.

Расчет материального баланса ДСП 160 т

 

Среднешихтовой состав

 

Таблица 1

С	Si	Mn	Cr	Mo	Al	P	S	Cu	Ni
						не более
0,38	0.32	0,45	1,50	0.20	0.90	0.025	0.025	0.3	0.3

 

Химический состав шихтовых материалов приведены в таблице 2, данные о составе шлакообразующих материалов приведены в таблице 3.

 

Таблица 2

Химический состав шихтовых материалов, %

№ п. п.	Материал	С	Si	Мn	Cr	P	S	Мо	Al	Fе
1	Лом	0.27	0.26	0.14	0.15	0.019	0,017	-	-	99,1
2	Чугун	4.24	0.35	0.60	-	0.27	0.03	-	-	94,5
3*	ФХ 006	0.06	1.2	-	70	0.04	0.03	-	-	28,7
4*	ФМн75	7	1	75	-	0.45	0.35	-	-	16,2
5*	ФС 65	0.1	65	-	-	0.05	0.03	-	-	34,5
6*	ФМо	0,05	0,8	-	-	0,05	0,1	60	-	39
7*	Алюминиевая катанка	-	-	-	-	-	-	-	99,5	-
8*	Электродный бой	99,9	-	-	-	-	-	-	-	-

* Ферросплавы подают при внепечной обработки.

 

Таблица 3

Состав шлакообразующих материалов, %

Наименование	CaO	MgO	SiO2	Al2O3	Fe2O3	P2O5	S
Известь свежеобожжённая	92.0	3.3	2.5	1.0	0.6	0.1	0.1
Магнезит	3.5	90.25	3.45	0.8	2.0	-	-
Шамот	0.7	0.3	62.0	35.0	2.0	-	-

Расчёт металлошихты на 1 т металла

 

Определим расход феррохрома ФХ006:

 

QФХ006=mo*[Cr]*100 / Kус.*[Cr]´;

 

где mo - масса металла, кг;

[Cr] - содержание элемента в готовом металле, %;

Кус. - коэффициент усвоения хрома, %; (95%)

[Cr]´ - содержание элемента в ферросплаве, %.

QФХ006=1000*1.5*100/95*70=22,6 кг.

Определим расход металлического марганца ФМн 75:

 

Q ФМр 75=mo*[Mn]*100 / Kус.*[Mn]´;

 

где [Mn] - содержание элемента в готовом металле, %;

Кус. - коэффициент усвоения марганца, %; (90%)

[Mn]´ - содержание элемента в ферросплаве, %.

Q ФМр75=1000*0,45*100/90*95=5,3 кг.

Определим расход ферросилициума ФС 65:

С учётом кремния внесённого ФХ006 и ФМн 75 и с учётом коэффициента усвоения (70%), в металл перейдёт:

QSi`= 1.2*22,6/100=0.27 кг - вносится ФХ006

QSi``=1*5,3/100=0.053 кг - вносится ФМн 75

∑QSi= GSi`+ GSi``=0.32 кг

что на 1000 кг составляет:

*100/1000=0.032%

 

QФС 65= mo*([Si}`-[Si]``)*100/Kус.*[Si]ФХ 65

 

где [Si}` - концентрация кремния в металле, %;

[Si]`` - количество кремния внесённого ферродобавками, %;

Kус - коэффициент усвоения кремния, %; (70%);

[Si]ФХ 65 - концентрация кремния в ФС 65, %; (65%).

QФС 65=1000*(0.32-0.032)*100/70*65=6.3 кг.

Определим расход ферромолибдена:

 

QФМо=mo*[Мо]*100 / Kус.*[Мо]´;

 

где mo - масса металла, кг;

[Мо] - содержание элемента в готовом металле, %;

Кус. - коэффициент усвоения молибдена, %; (97%)

[Мо]´ - содержание элемента в ферросплаве, %.

QФХ006=1000*0,2*100/97*60=3,4 кг.

Количество чугуна в шихте составляет 10%, что составляет 100 кг.

В завалку подаётся чугун и металлический лом. Усвоение железа из чугуна составляет 96%, то есть в готовый металл перейдёт:

 

Q Fe (чугуна)=100*96/100=96 кг.

 

В металл так же перейдёт всё железо, содержавшееся в легирующих добавках (ФХ006, ФМн 75, ФС 65 и ФМо)

∑QFe= QФХ006*[Fe] ФХ006/100+ Q Мн 75*[Fe] Мн 75/100+ QФС 65*[Fe] ФС 65+ QФМо*[Fe] ФМо /100

∑QFe= 22,6*28.7/100+5,3*16,2/100+6,3*34,5/100+3,4*39/100=10,86 кг.

 

Итого в металл из чугуна и легирующих добавок переходит:

(96+10,86)*100/1000=9,6% железа.

С учётом выше рассчитанного определим необходимое количество металлического лома:

 

Qлома=mo*([Fe]`-[Fe]``)*100/Kус.*[Fe]лома

 

где [Fe]` - концентрация железа в готовом металле, %;

[Fe]`` - концентрация железа вносима чугуном и добавками, %;

Kус - коэффициент усвоения железа, %; (96%).

Qлома=1000*(96-9,6)*100/96*99,1=908 кг.

Рассчитав массы компонентов металлошихты, определяется общая её масса:

 

∑Qшихты=QФХ006+Q ФМн 75+QФС 65+ QФМо +Qчугуна +Qлома

∑Qшихты=22,6+5,3+6,3+3,4+100+908=1046 кг.

 

Результаты расчетов сводятся в таблицу 4.

 

Таблица 4

Химический состав шихтовых материалов, кг

Материал	Количество кг.	С	Si	Мn	Cr	P	S	Мо	Fе
Лом	908	2,45	2,36	1,27	1,36	0,17	0,15	-	900,24
Чугун	100	4,24	0,35	0,60	-	0,27	0,03	-	94,5
ФХ 006	22,6	0,014	0,27	-	15,82	0,009	0,007	-	6,48
ФМн75	5,3	0,37	0,053	3,98	-	0,024	0,019	-	0,85
ФС 65	6,3	0,006	4,1	-	-	0,003	0,002	-	2,19
ФМо	3,4	0,002	0,027	-	-	0,002	0,003	2	1,37
Итого	1046

 

Выход годного металла: (1000/1046)*100=95.6 %.

Период плавления шихты

 

Во время плавления в печь загружают:

- металлический лом;

-   чугун;

    известь.

 

Таблица 5