Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Жаростойкие стали и сплавы . Повышение окалиностойкости достигается введением в сталь главным образом хрома, а также алюминия или кремния, т. е. Элементов, находящихся в твердом растворе и образующих в процессе нагрева защитные пленки оксидов (Cr, Fe2O3, (Al, Fe2O3.
Для изготовления различного рода высокотемпературных установок, деталей печей и газовых турбин применяют жаростойкие ферритные (12Х17, 15Х25Т и др.) и аустенитные (20Х23Н13, 12Х25Н16Г7АР, 36Х18Н25С2 и др.) стали, обладающие жаропрочностью.
Сталь 12Х17 - sв=520МПа, s0.2=350МПа, d=30%, y=75%.
Коррозионно-стойкие стали устойчивы к электрохимической коррозии.
Стали 12Х13 и 20Х13 применяют для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам (клапанов гидравлических прессов, предметов домашнего обихода), а также изделий, испытывающих действие слабо агрессивных сред (атмосферных осадков, водных растворов солей органических кислот).
Стали 30Х13 и 40Х13 используют для карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов и т. д.
Стали 15Х25Т и 15Х28 используют чаще без термической обработки для изготовления сварных деталей, работающих в более агрессивных средах и не подвергающихся действию ударных нагрузок, при температуре эксплуатации не ниже -20°С.
Сталь 12Х18Н10Т получила наибольшее распространение для работы в окислительных средах (азотная кислота).
Сталь 12Х13 - sв=750МПа, s0.2=500МПа, d=20%, y=65%.
Коррозионно-стойкие сплавы на железоникелевой и никелевой основе .
Сплав 04ХН40МДТЮ предназначен для работы при больших нагрузках в растворах серной кислоты.
Для изготовления аппаратуры, работающей в солянокислых средах, растворах серной и фосфорной кислоты, применяют никелевый сплав Н70МФ. Сплавы на основе Ni-Mo имеют высокое сопротивление коррозии в растворах азотной кислоты.
Для изготовления сварной аппаратуры, работающей в солянокислых средах, применяют сплав Н70МФ.
Наибольшее распространение получил сплав ХН65МВ для работы при повышенных температурах во влажном хлоре, солянокислых средах, хлоридах, смесях кислот и других агрессивных средах.
Сталь Н70МФ - sв=950МПа, s0.2=480МПа, d=50%.
Двухслойные стали нашли применение для деталей аппаратуры (корпусов аппаратов, днищ, фланцев, патрубков и др.), работающих в коррозионной среде. Эти стали состоят из основного слоя - низколегированной (09Г2, 16ГС, 12ХМ, 10ХГСНД) или углеродистой (Ст3) стали и коррозийно-стойкого плакирующего слоя толщиной 1-6мм из коррозийно-стойких сталей (08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х13) или никелевых сплавов (ХН16МВ, Н70МФ).
Сталь ХН65МВ - sв=1000МПа, s0.2=600МПа, d=50%.
Таблица 9 - Химический состав пружинных сталей
Марка стали
Таблица 10 - Химический состав высокоуглеродистых шарикоподшипниковых сталей
|
Марка стали | Содержание, % | |||
| С | Si | Мп | Сг | |
| ШХ15 | 0,95... 1,05 | 0,17...0,37 | 0,2 ...0,4 | 1,3...1,65 |
| ШХ15СГ | 0,95... 1,05 | 0,40... 0,65 | 0,9 ...1,2 | 1,3...1,65 |
| ШХ4 | 0,95... 1,05 | 0,15...0,3 | 0,15...0,3 | 0,35 ...0,5 |
| ШХ20СГ | 0,9... 1 | 0,55...0,85 | 1,4...1,7 | 1,40... 1,7 |
Таблица 11 - Химический состав штамповых сталей
| Марка стали | Содержание, % | |||||||
| С | Si | Мп | Сг | W | V | Мо | Ni | |
| Для деформирования в холодном состоянии | ||||||||
| Х6ВФ | 1,05...1,15 | 0,15...0,35 | 0,15...0,4 | 5,5...6,5 | 1,1...1,5 | 0,5...0,8 | — | — |
| Х12 | 2...2,2 | 0,1...0,4 | 0,15...0,45 | 11,5...13 | — | — | — | — |
| Х12МФ | 1,45... 1,65 | 0,1...0,4 | 0,15...0,45 | 11 ...12,5 | — | 0,15...0,3 | 0,4...0,6 | — |
| Х12Ф1 | 1,25... 1,45 | 0,15...0,35 | 0,15...0,4 | 11...12,5 | — | 0,7...0,9 | — | — |
| Для деформирования в горячем состоянии | ||||||||
| 7X3 | 0,65...0,75 | 0,15...0,35 | 0,15...0,4 | 3,2...3,8 | — | — | — | — |
| 5ХНМ | 0,5...0,6 | 0,1...0,4 | 0,5...0,8 | 0,5...0,8 | — | — | 0,15...0,3 | 1,4...1,8 |
| 4ХМФС | 0,37...0,45 | 0,5...0,8 | 0,5...0,8 | 1,5...1,8 | — | 0,3...0,5 | 0,9... 1,2 | — |
| 3X2 В8Ф | 0,3...0,4 | 0,15...0,4 | 0,15...0,4 | 2,2...2,7 | 7,5...9 | 0,2...0,5 | — | — |
Примечание. Содержание серы и фосфора в сталях всех марок должно быть менее 0,3 %.
Таблица 12 - Свойства хромистых коррозионно-стойких сталей
| Марка стали | Класс | Содержание С, % |
Термическая обработка | |||||
|
Отжиг |
Закалка и высокий Отпуск |
Закалка и низкий Отпуск | ||||||
| σв МПа | 5, % | МПа | 5, % | МПа | 5, % | |||
| 08X13 | Ферритный | Менее 0,08 | 400 | 20 | 500 | 30 | — | - |
| 12X13 | Ферритно-мартенсит- ный | 0,09...0,15 | 400 | 20 | 600 | 20 | — | - |
| 20X13 | Мартенсит- ный | 0,16...0,25 | 500 | 20 | 660 | 16 | — | - |
| 30X13 | То же | 0,26...0,35 | 500 | 15 | 700 | 12 | 1600 | 3 |
| 40X13 | 0,36...0,45 | 600 | 15 | 800 | 9 | 1680 | 3 | |
Примечание. В сталях всех марок содержание хрома 12... 14 %.
Таблица 13 - Состав и свойства закаленных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса
| Марка стали | Содержание, % | Механические свойства | ||||||
| С | Сг | Ni | Мп | Ti | Другие элементы | σв МПа | 5, % | |
| 04X18Н10 | Менее 0,04 | 17...19 | 9...11 | — | — | — | 500 | 45 |
| 08X18Н10 | Менее 0,08 | 17...19 | 9...11 | — | — | — | 520 | 45 |
| 12Х18Н10Т | Менее 0,12 | 17...19 | 9...11 | — | 0,7 | — | 520 | 40 |
| 17Х18Н9 | 0,13...0,21 | 17...19 | 8...10 | — | — | — | 600 | 35 |
| 10Х17Н13М2Т | Ме нее 0,1 | 16...18 | 12...14 | — | 0,3 ...0,6 | 1,8...2,5Мо | 520 | 40 |
| 10Х14П4Н4Т | Ме нее 0,1 | 13...15 | 2,8...4,5 | 13...15 | 0,6 | — | 650 | 35 |
| 12Х17Г9АН4 | Ме нее 0,12 | 16...18 | 3,5...4,5 | 8... 10,5 | — | 0,15...0,25N | 700 | 40 |
Таблица 14 - Свойства жаропрочных сталей
|
Группа сталей |
Марка сталей |
Средняя доля основных легирующих элементов, % | Температура, °С | Жаропрочные свойства | |||
| максимальная рабочая | начала интенсивного окисления | σв, МПа | о02, МПа | Температура испытания, °С | |||
|
Перлитные | 12Х1МФ | 0,12 С; 0,1 Сг; 0,3 Мо; 0,2 V | 570...585 | 600 | 140 | 84 | 560 |
| 25Х2М1Ф | 0,25 С; 2,3 Сг; 1 Mo;0,4V | 520...550 | 600 | 160...220 | 70 | 550 | |
| Мартенситные | 15Х5М | До 0,15 С; 5,2 Сг; 0,5 Мо | 600 | 650 | 100 | 40 | 540 |
| Аустенитные | 12Х18Н10Т | До 0,12 С; 18 Сг; 10 Ni;0,5Ti | 600 | 850 | 80... 100 | 30...40 | 660 |
| 10Х11Н20ТЗР | До 0,10 С; 11 Сг; 20 Ni; 2,6 Ti; 0,02 В | 700 | 850 | 400 | — | 700 | |
Таблица 15 - Химический состав и механические свойства латуней
| Марка латуни | Структура | Содержание, % | МПа | 5, % | Твердость НВ | Область применения | |
| НВ | Легирующие элементы | ||||||
| Деформируемые латуни (ГОСТ 15527—70) | |||||||
| Л90 (томпак) | а | 88...91 | — | 260 | 45 | 530 | Ленты, листы, трубы, художественные изделия, мембраны, змеевики |
| Л80 | а | 79...81 | — | 320 | 52 | 550 | Ленты, проволока, трубы конденсаторов, теплообменников |
| Л63 | а + Р | 62...65 | — | 330 | 50 | 560 | Ленты, проволока, прутки, трубы радиаторов, патрубки, прокладки |
| ЛС59-1 | а + (3 | 57...60 | 0,8... 1,9 РЬ | 400 | 45 | 800 | Полосы, прутки, втулки, краны, тройники, прокладки |
| ЛЖМц59-1-1 | а + Р | 57...60 | 0,6... 1,2 Fe;0,1...0,4Al; 0,3...0,7Sn;0,5...0,8Mn | 450 | 50 | 880 | Проволока, трубы |
| ЛАЖ60-Ы | а + Р | 58...61 | 0,75... 1,5 Al; 0,75... 1,5 Fe; 0,1 ...0,6 Mn | 450 | 45 | 880 | Трубы, прутки, свариваемые элементы аппаратуры |
| Литейные латуни (ГОСТ 17711-93) | |||||||
| ЛЦ16К4 | а + р | 78...81 | 3...4,5Si | 300 | 15 | 100 | Арматура, детали приборов |
| ЛЦ40МцЗЖ | а + Р | 53...58 | 3...4Mn;0,5...1,5Fe | 500 | 10 | 100 | Детали ответственного назначения, гребные винты и их лопасти |
| ЛЦ23А6ЖЗМц2 | а + р | 64...68 | 4...7Al;2...4Fe; 1,5. ..3Mn | 700 | 7 | 160 | Гайки нажимных винтов, червячные ВИНТЫ |
Таблица 16 - Химический состав и механические свойства оловянных бронз
Марка бронзы
Содержание, %
ав, МПа
5, %
Твердость НВ
Область применения
Бронзы, обрабатываемые давлением (ГОСТ 5017—74)
Литейные бронзы (ГОСТ613-79)
Таблица 17 - Стандарты на Стали, применяемые в машиностроении
| Сталь | Стандарт |
| Углеродистая обыкновенного качества: СтЗкп, СтЗсп, Ст5сп, БСтЗкп, БСтЗсп | ГОСТ 380-94 |
| Углеродистая качественная конструкционная: 08кп, 10, 10кп, 20, 35, 40, 45, 50 | ГОСТ 1050-04 |
| Конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резанием: А12, А30 | ГОСТ 1414-75 |
| Низколегированная сортовая и фасонная: 15ГФ, 10Г2С1Д | ГОСТ 19281-89 |
| Низколегированная толстолистовая и широкополосная универсальная: 16ГС, 15ГФ, 10Г2С1Д | ГОСТ 19282—89 |
| Легированная конструкционная: 20Х, 40Х, 35ХС, 40ХМФА, 40ХН, 40ХН2МА, 30ХГСА | ГОСТ 4543-71 |
| Сталь | Стандарт |
| Рессорно-пружинная углеродистая и легированная: | ГОСТ 14959-79 |
| 60С2А, 50ХФА, 60С2Н2А, 65Г | |
| Подшипниковая ШХ15 | ГОСТ 801-78 |
| Инструментальная углеродистая: У7А, У8А, У12А | ГОСТ 1435-90 |
| Инструментальная легированная: 9ХС, Х12М, | ГОСТ 5950-73 |
| |9ХВГ, ХВГ, 7X3, ЗХ2Б8Ф, Х12Ф1 | |
| Высоколегированная, коррозионно-стойкая, жаро- | ГОСТ 5632-72 |
| стойкая и жаропрочная: 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, | |
| 12Х18Н10Т, 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, 98X18, | |
| 14Х17Н2, 20Х17Н2, 08Х17Т, 08Х18Г8Н2Т, 12X17, | |
| 15Х25Т, 20Х13Н4Г9, 08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т, | |
| 08Х21Н6М2Т, 12Х21Н5Т, 08Х21Г14НЗ, | |
| 15Х17АП4, 07Х16Н6, 10Х14АП5, 09Х15Н8Ю, | |
| 12Х17Г9АН4, 10Х14П4Н4Т |
IV . Методические рекомендации по изучению
Раздела 4: «Литейное производство»
Сравнительная оценка способов литья и
рекомендации по их выбору
Разработка процесса изготовления отливки начинается с анализа технологичности конструкции детали. При выборе способа изготовления отливки определяющими факторами являются как технические требования, предъявляемые к изделию, так и технико-экономические показатели (КИМ, себестоимость детали в изготовлении, экономически оправданная серийность и др.), учитывающие расход металла, стоимость оборудования и технологической оснастки. Важную роль при выборе способа литья играет серийность производства. Размер серии и тип производства в зависимости от массы отливок можно определить по таблице 18.
Таблица 18. Данные по годовому выпуску отливок в зависимости от их
массы и серийности производства
|
Тип серийности производства | Масса отливки, кг | ||||||
| < 20 | 20—100 | 101— 500 | 501— 1000 | 1001— 5000 | 5001— 10000 | > 10000 | |
| Годовой выпуск отливок одного наименования, шт. | |||||||
| Единичное | <300 | <150 | <75 | <50 | <20 | <10 | <5 |
| Мелкосерийное | 300 — 3000 | 150 — 2000 | 75 — 1000 | 50 —600 | 20 —100 | 10 —50 | 5 — 25 |
| Серийное | 3000 — 35000 | 2000 — 15000 | 1000 — 6000 | 600 — 3000 | 100 — 300 | 50 —150 | 25 —75 |
| Крупносерийное | 35000 — 200000 | 15000 — 100000 | 6000 — 40000 | 3000— 20000 | 300 — 4000 | 150 — 1000 | > 75 |
| Массовое | >200000 | >100000 | > 40000 | >20000 | >4000 | >1000 | — |
Отливки по массе подразделяют на мелкие (до 100 кг), средние (101—1000 кг), крупные (1001—5000 кг) и очень крупные (свыше 5000 кг).
В единичном, мелкосерийном и серийном производствах отливки часто изготавливаются литьем в песчаные формы, по выплавляемым моделям. В крупносерийном и массовом производствах применяют литье под давлением, в кокиль, в оболочковые формы, центробежное литье, литье в сырые песчаные формы, изготавливаемые на формовочных машинах или автоматических линиях, и др. В таблице 19 приводятся данные для выбора способа литья в зависимости от требований к отливкам (габариты отливок, точность их размеров, чистота поверхности), а также возможностей способа литья (серийность производства, коэффициент использования металла, процент выхода годных изделий, себестоимость процесса литья). При выборе способа литья надо обязательно учитывать его возможности по обеспечению нужной конфигурации отливки, требуемого качества структуры металла и уровня механических и специальных эксплуатационных свойств. Важно, чтобы способ литья мог обеспечить качественное литье из выбранного конструктором сплава, а также проведения (если есть необходимость) последующей термической обработки отливок. Естественно, что в табл. 18 и 19 сведены обобщенные сугубо ориентировочные данные с большим диапазоном разброса характеристик, без учета свойств выбранного литейного сплава и режима процесса литья конкретной детали. Так, минимальные толщины стенок отливок, представленные в табл. 19, можно получать лишь на сплавах с оптимальными физико-химическими и литейными свойствами. Иначе эти значения будут существенно больше. При этом приведенные в табл. 19 характеристики точности размеров и качества поверхности отливок не являются свидетельством наивысших достижений способа, а скорее лишь гарантированными ГОСТом оценочными параметрами. Например, при литье по выплавляемым моделям шероховатость поверхности отливок в ряде случаев может достигать Rа = 1,25 мкм (при гарантированных ГОСТ 26645—85 Ra = 3,2 мкм), а точность размеров соответствовать 8—10-му квалитетам при тестированном классе размерной точности З т, эквивалентном 11-му квалитету (по ГОСТ 25346—89). В то же время в ГОСТ 26645—85 проводится определенная градация по группам сплавов, материалу литейных форм, размеру отливок, использованию термической обработки и т. д.
Трудность выбора способа литья вызвана тем, что нередко отливка может быть изготовлена сразу несколькими способами, которые обеспечивают требуемые свойства литой детали. В этом случае решающими факторами, обусловливающими выбор рационального способа литья, являются серийность производства и экономичность процесса. Эти факторы (см. таблицу 19 ), наряду с техническими характеристиками способа литья, могут помочь правильно выбрать технологический процесс литья.
Таблица 19 - Технические возможности и сравнительные показатели
различных способов литья
| Показатель | Способ литья | |||||
| П | Д | К | В | О | Ц | |
| Максимальная масса отливок, кг | 250000 | 50 | 2000 | 100 | 200 | 50000 |
| Максимальный размер отливки, м | 20 | 1,2 | 2 | 1 | 1,5 | 10 |
| Минимальная толщина стенки отливки, мм | 3 | 0,5 | 2,2 | 0,5 | 1.5 | 4 |
| Класс размерной точности отливок2 | 5—16 | З т—9 | 5т—13 | З т—11 | 7 т—15 | 6—15 |
| КВАЛИТЕТ по ГОСТ 25346—893 | 13 | 11 | 12—13 | 11 | 14 | 13—14 |
| Степень точности поверхности отливки | 7—22 | 2—11 | 4—14 | 3—13 | 6—17 | 4—14 |
| Шероховатость поверхности (Ra), мкм | 8—100 | 2,5—20 | 4—40 | 3,2—32 | 6,3—80 | 4—40 |
| Минимальный припуск на обработку (на сторону)2 мм | 0,3—6 | 0,2—0,5 | 0,3-1 | 0,1—0,6 | 0,4—2 | 0,3—1 |
| Литейные уклоны, град | 0,5—3 | 0,5-1 | 0,5—1,2 | 1—2 | 1—2 | 3—6 |
| Коэффициент использования металла, % | 60—70 | 90—95 | 75—80 | 90—95 | 80—95 | 70—90 |
| Выход годного, % | 30—50 | 50—65 | 40—60 | 30—60 | 50—60 | 90—100 |
| Относительная себестоимость 1 т отливок | 1,0 | 1,8—2 | 1,2-1,5 | 2,5—3 | 1,5-2.0 | 0,6—0,7 |
| Экономически оправданная серийность, шт. | Без огр. | 1000 | 400— 800 | 1000 | 200— 500 | 100— 1000 |
| Преобладающие типы серийности производства | Ед, Мс, С,Кс | Kc, Mac | С,Кс, Mac | Ед,Мс, С | С.Кс, Mac | С.Кс, Mac |
| Преобладающие разновидности (группы) отливок по массе6 | M , Cp, Кр.Окр | М | М,Ср | М | М,Ср | М,Ср, Кр,0кр |
1 Способы литья: П — в песчаные формы, Д — под давлением, К — в кокиль,
В — по выплавляемым моделям, О — в оболочковые формы, Ц — центробежное литье.
2 Согласно ГОСТ 26645—85 с изменением №1, 1989 г.
3 Номер квалитета (ГОСТ 25346—89) определялся по классу наибольшей размерной точности отливки (ГОСТ 26645—85) для каждого способа литья путем сопоставления значений допусков.
4 Более 100 мкм.
5 Ед—единичное, Мс—мелкосерийное, С—серийное, Кс—крупносерийное, М-массовое.
6 М — мелкие, Ср — средние, Кр — крупные, Окр — очень крупные.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 575.