Классификация литейных сталей, предъявляемые к ним требования.
Классификация литейных сталей, предъявляемые к ним требования. Влияние химического состава на структуру и свойства. Выбор легирующих элементов. Структурная диаграмма Шеффлера
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК
Требования к стальным отливкам регламентируются ГОСТ 977-88 «Отливки стальные. Общие технические условия» и ГОСТ 21357-87 «Отливки из хладостойкой и износостойкой стали. Общие технические условия».
Отливки из стали классифицируют по пяти основным признакам: химическому составу, структуре и назначению (Табл. 2.1.1), а также способу выплавки стали и требованиям к детали.
По химическому составу они делятся на 4 группы:
1) отливки из углеродистой нелегированной стали, которые по содержанию углерода в свою очередь подразделяют на отливки из низкоуглеродистой (<0,2 %C), среднеуглеродистой (0,2-0,4 % С) и высокоуглеродистой (>0?4 %) стали;
2) отливки из низколегированной стали, в которых суммарное содержание легирующих элементов не превышает 3.5 %;
3) отливки из среднелегированной стали, в которых суммарное содержание легирующих элементов находится в пределах 3,5-10,0 %;
4) отливки из высоколегированной стали при суммарном содержании легирующих элементов свыше 10,0 %.
По структуре стальные отливки подразделяют на классы.
Отливки из углеродистых и легированных конструкционных сталей, которые имеют ферритную, феррито-перлитную и перлитную структуру, относят соответственно к ферритному, феррито-перлитному и перлитному классам.
Отливки из высоколегированных сталей со специальными свойствами подразделяют на 6 структурных классов:
3) ферритных сталей
4) аустенитно-мартенситных сталей;
5) аустенитно- ферритных сталей;
6) аустенитных сталей.
Перечисленные структуры в легированных сталях формируются в зависимости от концентрации легирующих элементов и углерода, а также режима термической обработки.
По назначению или служебным свойствам стальные отливки подразделяют на 3 основные группы:
1) отливки из конструкционных нелегированных углеродистых сталей;
2) отливки из легированных конструкционных сталей;
3) отливки из высоколегированных сталей со специальными свойствами – жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких, износостойких и инструментальных.
Многие легированные стали обладают комплексом основных свойств:
~ высокую коррозионную стойкость и высокую прочность при нормальной температуре – стали 09Х16Н4БЛ и 09Х17Н3СЛ;
~ коррозионную стойкость и жаропрочность – стали 20Х12ВНМФЛ, 10Х18Н11БЛ, 10Х18Н12М3ТЛ, 12Х18Н12БЛ, 15Х18Н22В6М2РЛ и 20Х21Н46В8РЛ;
~ коррозионную стойкость и жаростойкость – стали 15Х25ТЛ, 12Х25Н5ТМФЛ, 35Х23Н7СЛ, 40Х24Н12СЛ, 10Х18Н9Л, 0Х18Н9ТЛ, 55Х18Г14С2ТЛ и 20Х25Н19С2Л;
~ коррозионную стойкость, жаростойкость и жаропрочность – стал и 45Х17Г13Н3ЮЛ и 35Х18Н24С2Л;
Таблица 2.1.1 Классификация стальных отливок по ГОСТ 977-88
| Марка стали | Признаки классификации | ||
| По химическому составу | По назначению | По структуре (Класс стали) | |
| 15Л, 20Л, 25Л, 30Л, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л | Нелегированные | Конструкцион-ные | Ферритные, перлитные и феррито- перлитные |
| 20ГЛ, 35ГЛ, 20ГСЛ, 30ГСЛ, 20Г1ФЛ, 20ФЛ, 30ХГСФЛ, 45ФЛ, 32Х06Л, 40ХЛ, 20ХМЛ, 20ХМФЛ, 20ГНМФЛ, 35ХМЛ, 30ХНМЛ, 35ХГСЛ, 35НГМЛ, 20ДХЛ, 08ГДНФЛ, 13ХНДФТЛ, 12ДН2ФЛ, 12ДХН1МФЛ, 23ХГС2МФЛ, 12Х7Г3СЛ, 25Х2ГНМФЛ, 27Х5ГСМЛ, 30Х3С3ГМЛ, 03Н12Х5М3ТЛ, 03Н12Х5М3ТЮЛ | Легированные | Конструкцион-ные | |
| 20Х13Л, 08Х14НДЛ, 09Х16Н4БЛ, 09Х17Н3СЛ, 10Х12НДЛ | Высоколегиро-ванные со специальными свойствами | Коррозионно-стойкие | Мартенситные |
| 20Х5МЛ, 20Х8ВЛ, 40Х9С2Л | Жаростойкие | ||
| 20Х12ВНМФЛ | Жаропрочная | ||
| 85Х4М5Ф2В6Л (Р6М5Л), 90Х4М4Ф2В6Л (Р6М4Ф2Л) | Быстрорежу- щие | ||
| 15Х13Л | Коррозионно-стойкая | Мартенситно-ферритный | |
| 15Х25ТЛ | Коррозионно-стойкая | Ферритный | |
| 08Х15Н4ДМЛ, 08Х14Н7МЛ, 14Х18Н4Г4Л | Коррозионно-стойкие | Аустенитно-мартенситные | |
| 12Х25Н5ТМФЛ, 16Х18Н12С4ТЮЛ, 10Х18Н3Г3Д2Л | Коррозионно-стойкие | Аустенитно- ферритные | |
| 35Х23Н7СЛ, 40Х24Н12СЛ, 20Х20Н14С2Л | Жаростойкие | ||
| 10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ, 10Х18Н11БЛ, 07Х17Н16ТЛ, 12Х18Н12М3ТЛ | Коррозионно-стойкие | Аустенитные | |
| 55Х18Г14С2ТЛ, 15Х23Н18Л, 20Х25Н19С2Л, 18Х25Н19СЛ. 45Х17Г13Н3ЮЛ | Жаростойкие | ||
| 35Х18Н24С2Л, 31Х19Н9МВБТЛ, 12Х18Н12БЛ, 08Х17Н34В5Т3Ю2РЛ, 15Х18Н22В6М2РЛ, 20Х21Н46В8РЛ | Жаропрочные | ||
| 110Г13Л, 110Г13Х2БРЛ, 110Г13ФТЛ, 130Г14ХМФАЛ, 120Г10ФЛ | Износостойкие |
~ коррозионную стойкость, кислотоупорность и жаростойкость – сталь 18Х25Н19СЛ;
~ коррозионную, кавитационную и эрозионную стойкость – стали 10Х12НДЛ и 10Х18Н3Г3Д2Л;
~ коррозионную стойкость и малую магнитную восприимчивость – сталь 07Х17Н16ТЛ;
~ жаростойкость и жаропрочность – сталь 40Х9С2Л;
~ высокую износостойкость и теплостойкость – стали 85Х4М5Ф2В6Л (Р6М5Л) и 90Х4М4Ф2В6Л (Р6М4Ф2Л).
Особую группу образуют отливки их хладностойких сталей, сталей, которые предназначены для деталей машин и металлоконструкций, эксплуатируемых при температурах до минус 60 0 С. Технические требования к таким отливкам регламентируются ГОСТ 21357-87 «Отливки из хладостойкой и износостойкой стали. Общие технические условия», где предусмотрены следующие марки хладностойких сталей:
~ 08Г2ДНФЛ, 12ХГФЛ, 14Х2ГМРЛ,
~ 20ГЛ, 20ФТЛ, 20ХГСФЛ, 25Х2НМЛ, 27ХН2МФЛ, 27ХГСНМДТЛ,
~ 30ГЛ, 30ХГ2СТЛ, 30ХЛ, 35ХМФЛ, 35ХМЛ,
~ 110Г13Л, 110Г13ХБРЛ.
К отливкам из хладностойких сталей предъявляют повышенные требования по содержанию серы и фосфора (до 0,02 % каждого). Кроме того, они экономно легированы ванадием, молибденом, хромом, никелем или бором, а также дополнительно обработаны РЗМ в количестве 0,02-0,05 % (Стали марок 08Г2ДНФЛ, 27ХГСНМДТЛ и 30ХГ2СТЛ).
Стандартом не оговаривается, но в промышленности применяют стальные отливки, производимые в соответствии с требованиями отраслевых технических условий. К ним, в частности, относятся отливки из сталей с особыми свойствами – немагнитных и магнитных, с высоким и низким электросопротивлением, радиационностойких и др.
По способу выплавки различают 4 группы отливок:
1) отливки из электростали, выплавленной в дуговых и индукционных печах с основной и кислой футеровкой;
2) отливки их сталей, полученных специальными методами плавки – электрошлаковой, электронно-лучевой, вакуумно-дуговой и др.;
3) отливки из мартеновской стали, выплавленной кислым и основным процессом;
4) отливки из стали кислородно-конвертерной плавки.
На отливки из электростали приходится до 90 % всего стального литья. Специальные методы плавки используют, как правило, для получения отливок из сталей со специальными и особыми свойствами. Доля отливок из мартеновской стали невелика, причем она постоянно снижается за счет соответствующего возрастания доли отливок из электростали.
По требованию к литой стальной детали отливки делятся на 3 группы:
1) отливки общего назначения, у которых конфигурация и размеры определяются только конструктивными и технологическими соображениями и потому контролируются только внешний вид, размеры и химический состав;
2) отливки ответственного назначения, которые рассчитываются на прочность и работают при статических нагрузках, ввиду чего у них кроме внешнего вида, размеров и химического состава контролируются также механические свойства – предел текучести или временное сопротивление и относительное удлинение;
3) отливки особо ответственного назначения, которые рассчитываются на прочность и работают при циклических и динамических нагрузках, ввиду чего у них кроме перечисленных выше показателей дополнительно контролируется ударная вязкость (KCU или KCV).
Отливки в зависимости от химического состава, требований к структуре и свойствам могут подвергаться различной термической обработке – отжигу, нормализации, нормализации и отпуску, закалке, закалке и отпуску. Отливки категории прочности «К» поставляются в отожженном, нормализованном и отпущенном состоянии, а категории прочности «КТ» - после закалки и отпуска.
По требованию потребителя в число дополнительных контролируемых показателей могут быть включены: твердость, излом, механические свойства отливок при пониженных и повышенных температурах, герметичность, микроструктура, плотность, коррозионная стойкость, жаростойкость, стойкость против межкристаллитной коррозии, загрязненность неметаллическими включениями и другие.
Обозначение стальных отливок в технических требованиях чертежа регламентировано стандартом.
Принадлежность отливок к 1-й, 2-й или 3-й группе обозначают следующим образом:
Отливки 1-й (2-й или 3-й) группы ГОСТ 977-88.
Технические требования к марке стали обозначают следующим образом:
Если отливки подлежат приемке представителем заказчика, то дополнительно указывают категорию прочности К или КТ :
Сталь 30ХГСФЛ К40 ГОСТ 977-88 или Сталь 30ХГСФЛ КТ 60 ГОСТ 977-88,
где численное значение при К (40) означает требуемый предел текучести в отожженном, нормализованном или отпущенном состоянии, а при КТ (60 ) – то же после закалки и отпуска.
Отливки стальные ГОСТ 977-88
Стандарт распространяется на стальные отливки, изготовляемые всеми способами литья из нелегированных и легированных конструкционных, легированных со специальными свойствами литейных сталей.
1.1. Для изготовления отливок предусмотрены следующие марки стали:
конструкционные нелегированные:
15Л, 20Л, 25Л, 30Л, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л;
конструкционные легированные:
20ГЛ, 35ГЛ, 20ГСЛ, 30ГСЛ, 20Г1ФЛ, 20ФЛ, 30ХГСФЛ, 45ФЛ, 32Х06Л, 40ХЛ, 20ХМЛ, 20ХМФЛ, 20ГНМФЛ, 35ХМЛ, 30ХНМЛ, 35ХГСЛ, 35НГМЛ, 20ДХЛ, 08ГДНФЛ, 13ХНДФТЛ, 12ДН2ФЛ, 12ДХН1МФЛ, 23ХГС2МФЛ, 12Х7Г3СЛ, 25Х2ГНМФЛ, 27Х5ГСМЛ, 30Х3С3ГМЛ, 03Н12Х5М3ТЛ, 03Н12Х5М3ТЮЛ;
конструкционные легированные, применяемые в договорно-правовых отношениях между странами – членами СЭВ:
15ГЛ, 30ГЛ, 45ГЛ, 70ГЛ, 55СЛ, 40Г1, 5ФЛ, 15ФЛ, 30ХЛ,25ХГЛ, 35ХГЛ, 50ХГЛ, 60ХГЛ, 70Х2ГЛ, 35ХГФЛ, 40ХФЛ, 30ХМЛ, 40ХМЛ, 40ХНЛ, 40ХН2Л, 30ХГ1, 5МФРЛ, 75ХНМФЛ, 40ГТЛ, 20ГНМЮЛ;
легированные со специальными свойствами:
а) мартенситного класса
20Х13Л, 08Х14НДЛ, 09Х17Н3СЛ, 10Х12НДЛ – коррозионно – стойкие; 20Х5МЛ, 20Х8ВЛ, 40Х9С2Л – жаростойкие; 20Х12ВНМФЛ – жаропрочная; 85Х4М5Ф2В6Л (Р6М5Л), 90Х4М4Ф2В6Л (Р6М4Ф2Л) – быстрорежущие;
б) мартенситно – ферритного класса
15Х13Л – коррозионностойкая;
в) ферритного класса
15Х25ТЛ - коррозионностойкая;
г) аустенитно – мартенистого класса
08Х15Н4ДМЛ, 08Х14Н7МЛ, 14Х18Н4Г4Л – коррозионностойкие;
е) аустенитного класса
10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ, 10Х18Н11БЛ, 07Х17Н16ТЛ, 12Х18Н12М3ТЛ - коррозионностойкие; 55Х18Г14С2ТЛ, 15Х23Н18Л, 20Х25Н19С2Л, 18Х25Н19СЛ, 45Х17Г13Н3ЮЛ – жаростойкие; 35Х18Н24С2Л, 31Х19Н9МВБТЛ, 12Х18Н12БЛ, 08Х17Н34В5Т3Ю2РЛ, 15Х18Н22В6М2РЛ, 20Х21Н46В8РЛ – жаропрочные; 110Г13Л, 110Г13Х2БРЛ, 110Г13ФТЛ, 130Г14ХМФАЛ, 120Г10ФЛ – износостойкие;
легированные со специальными свойствами, применяемые в договорно-правовых отношениях между странами – членами СЭВ:
а) мартенситно-ферритного класса
15Х14НЛ, 08Х12Н4ГСМЛ – коррозионностойкие;
б) аустенитно-ферритного класса
12Х21Н5Г2СЛ, 12Х21Н5Г2СТЛ, 12Х21Н5Г2СМ2Л, 12Х19Н7Г2САЛ, 12Х21Н5Г2САЛ, 07Х18Н10Г2С2М2Л, 15Х18Н10Г2С2М2Л, 15Х18Н10Г2С2М2ТЛ – коррозионностойкие.
1.2. Сталь должна выплавляться в печах с основной футеровкой. Допускается выплавка стали в печах с кислой футеровкой при условии выполнения требований настоящего стандарта.
Возможность применения конвертерной стали должна быть указана в конструкторской документации (КД) и (или) нормативно-технической документации (НТД).
Примеры условных обозначений:
25Л ГОСТ 977-88
23ХГС2МФЛ ГОСТ 977-88
20Х25Н19С2Л ГОСТ 977-88
Примеры условных обозначений сталей для отливок, предназначенных для изделий, подлежащих приемке представителем заказчика:
25Л К20 ГОСТ 977-88
23ХГС2МФл КТ ГОСТ 977-88
В обозначении марок стали первые цифры указывают среднюю или максимальную (при отсутствии нижнего предела) массовую долю углерода в сотых долях процента; буквы за цифрами означают: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, М –молибден, Н – никель, Р – бор, С – кремний , Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ю – алюминий, Л – литейная. Цифры, стоящие после букв, указывают примерную массовую долю легирующего элемента в процентах.
Индексы «К» и «КТ» являются условными обозначениями категории прочности , следующие за ними число, означает значение требуемого предела текучести . Индекс «К» присваивается материалу в отожженном, нормализованном или отпущенном состоянии; индекс «КТ» - после закалки и отпуска.
2. Основные параметры и размеры.
2.1. В зависимости от назначения и требований, предъявляемых к деталям, отливки разделяются на три группы:
|
Группа отливок |
Назначение |
Характеристика отливок |
Перечень контролируемых показателей качества |
|
Отливки общего назначения |
Отливки для деталей, конфигурация и размеры которых определяется только конструктивными и технологическими соображениями |
Внешний вид, размеры, химический состав |
|
|
Отливки ответственного назначения |
Отливки для деталей, рассчитываемых на прочность и работающих при статических нагрузках |
Внешний вид, размеры, химический состав, механические свойства; предел текучести или временное сопротивление и относительное удлинение |
|
|
Отливки особо ответственного назначения |
Отливки для деталей, рассчитываемых на прочность и работающих при циклических и динамических нагрузках |
Внешний вид, размеры, химический состав, механические свойства; предел текучести или временное сопротивление, относительное удлинение и ударная вязкость |
Примечание:
1. По требованию потребителя в число дополнительных контролируемых показателей могут быть включены: твердость , излом металла , механические для отливок со стенкой толщиной свыше 100 мм, механические свойства при пониженных и повышенных температурах, герметичность, микроструктура , плотность, коррозионная стойкость , жаростойкость , стойкость против межкристаллитной коррозии и др.
2. Для отливок 3-й группы, предназначенных для изделий, подлежащих приемке представителем заказчика, работающих при пониженных температурах и подвергающиеся динамическим нагрузкам, при наличии указания в КД и (или) НТД ударная вязкость стали определяется при температуре минус 50ºС. Нормы ударной вязкости при этом указывают в КД и (или) НТД на конкретную продукцию.
Обозначение отливки в технических требованиях чертежа:
Для отливок 1-й группы:
Для отливок 2-й группы:
Отливки 1-й группы ГОСТ 977-88
Для отливок 3-й группы:
Отливки 1-й группы ГОСТ 977-88
3. Технические требования.
3.1. Отливки должны подвергаться термической обработке.
3.2. Допуски размеров и массы отливок, а также припуски на механическую обработку должны соответствовать требованиям ГОСТ 26645, формовочные уклоны – ГОСТ 3212 или указаны в КД.
3.3. Отливки должны быть очищены от формовочной смеси, окалины и пригара. Прибыли и питатели должны быть удалены.
Места отрезки питателей и прибылей, заливы и просечки должны быть зачищены или обрублены в пределах допусков по чертежу отливки.
3.4. Удаление питателей и прибылей проводится любым способом.
Удаление питателей и прибылей огневой резкой после окончательной термической обработки должно быть указано в КД и НТД.
3.5. На подлежащей механической обработке поверхности отливки не допускаются дефекты поверхности в виде раковин , спаев, утяжин, плен и т. д., превышающие по глубине припуск на механическую обработку.
3.6. При исправлении дефектов заваркой она должна проводиться до окончательной термической обработки.
ГОСТ 977-88 распространяется на стальные отливки , изготавливаемые всеми способами литья из нелегированных и легированных конструкционных, легированных со специальными свойствами литейных сплавов.
- ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение
- ГОСТ 1763-68 Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя
- ГОСТ 3212-92 Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров
- ГОСТ 6032-89 Стали и сплавы коррозионно-стойкие. Методы испытания на стойкость против межкристаллитной коррозии
- ГОСТ 6130-71 Металлы. Методы определения жаростойкости
- ГОСТ 7565-81 Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава
- ГОСТ 9012-59 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю
- ГОСТ 9013-59 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу
- ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах
- ГОСТ 9651-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах
- ГОСТ 10145-81 Металлы. Метод испытания на длительную прочность
- ГОСТ 11150-84 Металлы. Методы испытания на растяжение при пониженных температурах
- ГОСТ 12344-2003 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода
- ГОСТ 12345-2001 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы
- ГОСТ 12346-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения кремния
- ГОСТ 12347-77 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения фосфора
- ГОСТ 12348-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения марганца
- ГОСТ 12349-83 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения вольфрама
- ГОСТ 12350-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения хрома
- ГОСТ 12351-2003 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ванадия
- ГОСТ 12352-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения никеля
- ГОСТ 12354-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения молибдена
- ГОСТ 12355-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения меди
- ГОСТ 12356-81 Стали легированные и высоколегированные. Метод определения титана
- ГОСТ 12357-84 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения алюминия
- ГОСТ 12359-99 Стали углеродистые, легированные и высоколегированные. Методы определения азота
- ГОСТ 12360-82 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения бора
- ГОСТ 12361-2002 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ниобия
- ГОСТ 22536.0-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Общие требования к методам анализа
- ГОСТ 22536.1-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения общего углерода и графита
- ГОСТ 22536.2-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения серы
- ГОСТ 22536.3-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения фосфора
- ГОСТ 22536.4-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения кремния
- ГОСТ 22536.5-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения марганца
- ГОСТ 22536.6-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения мышьяка
- ГОСТ 22536.7-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения хрома
- ГОСТ 22536.8-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения меди
- ГОСТ 22536.9-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения никеля
- ГОСТ 22536.10-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения алюминия
- ГОСТ 22536.11-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения титана
- ГОСТ 22536.12-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения ванадия
- ГОСТ 22536.14-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения циркония
- ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку
- ГОСТ 28473-90 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа
