Реферат: Классификация и производство отливок из хладостойкой стали. Отливки из магниевых сплавов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


ЛИПЕЦКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


Кафедра металлургии

 

РЕФЕРАТ

«Классификация и производство отливок из хладостойкойстали. Отливки из магниевых сплавов.»

Выполнили:Дарчев Н.

Андреев А.

Селезнёв Е.

Принял:Казакова Т.В.

 

ЛИПЕЦК – 2002

ОТЛИВКИ ИЗ ХЛАДОСТОЙКОЙ СТАЛИ

 

    Развитие криогенной техники, бурное освоение сырьевой базы в районах КрайнегоСевера и Дальнего Востока потребовали изготовления машин и различногооборудования, способного надежно и длительно работать при отрицательныхтемпературах. Хладостойкость многих, в том числе и литейных конструкционныхсталей недостаточна. Основной причиной, вызывающей снижение пластичности исопротивления хрупкому разрушению в области отрицательных температур, являетсязагрязненность сплава кислородом, серой, фосфором, рядом цветных металлов. С ихприсутствием связано образование различной формы неметаллических включений,снижение межкристаллической прочности.

    Многолетняя практика показала, что допустимые стандартом концентрации серы ифосфора (~0.05-0.04% каждого из элементов) являются чрезвычайно высокими. Поданным Ю.А.Шульте, при уменьшении содержания серы в нелегированной инизколегированной конструкционных сталях от 0.04 до 0.01% ударная вязкостьвозрастает в 2 – 3 раза, снижается порог хладноломкости. Установлено, чтонаибольший рост пластичности и ударной вязкости достигается при содержании серыменее 0.01%. Следовательно, одним из направлений является глубокаядесульфурация стали. Количество оксидных включений и их форма во многомопределяются природой раскислителей и технологией проведения этой операцииюПрименение для окончательного раскисления силикокальция, силикобария, силицидовпозволяет не только снизить общую загрязненность стали неметаллическимивключениями, но и придать им более благоприятную округлую форму. Существенноезначение имеет строение металлической основы. Мелкозернистая равнооснаяструктура матрицы, получаемая в результате легирования и термической обработки,повышает хладостойкость стали.

    Особенностью хладостойких литейных сталей (ГОСТ 21357-75) является низкаядопустимая концентрация серы и фосфора (до 0.02% каждого). Большую часть сталейлегируют молибденом (0.1-0.3%) и ванадием (0.06-0.15%). Стандарт требуетобрабатывать сталь при выплавке комплексными раскислителями. Литые детали изхладостойкой износостойкой стали эксплуатируют при температуре до –60ОС.

    В число сдаточных характеристик наряду с />введена ударная вязкость при–60ОС. Не допускаются в отливках неметаллические включенияпленочного типа.

    Как следует из изложенного выше, основные особенности производства хладостойкихотливок заключаются в выплавке, модифицировании сплавов и термической обработкеотливок. Каких-либо существенных изменений технологии изготовления форм идругих процессов получения отливок не требуется.

    Типовыми представителями отливок из хладостойких сталей марок 27ХН2МФЛ, 35ХМФЛи др. по ГОСТ 21357 являются звеньягусениц тракторов и экскаваторов, зубья ковшей, разрыхлители грунта,сварочно-литые конструкции больших сечений экскаваторов; изделия из этих сталейв основном применяются в горнорудной и горнометаллургической промышленности.

    В холодильной технике широко применяют сжиженные газы, в частности азот. Чтобысохранить его в жидком состоянии, нужен ужасный мороз — почти 200 градусов ниженуля. При такой температуре обычная сталь становится хрупкой, как стекло.Контейнеры для хранения жидкого азота делают из хладостойкой стали, но и онадолгое время “страдала” одним существенным недостатком: сварные швы на нейимели низкую прочность. Устранить этот недостаток помог молибден. Прежде всостав присадочных материалов, применяемых при сварке, входил хром, который какоказалось, приводил к растрескиванию кромок шва. Исследования позволилиустановить. что молибден, наоборот, предотвращает образование трещин. Послемногочисленных опытов был найден оптимальный состав присадки: она должнасодержать 20% молибдена. А сварные швы теперь так же легко переносятдвухсотградусный мороз, как и сама сталь.

 

 


Фотографические структуры стали 40ХНМЛ   до и послеобработки бескремниевыми комплексными лигатурами*

 

 

Дендритная структурастали 40ХНМЛ (х20)

/>/>

Дообработки                                   Обработано

 

 

Микроструктура стали40ХНМЛ (х400)

 

                 />              />

 

                               До обработки                          Обработано


Неметаллическиевключения в стали 40ХНМЛ

 

                 />              />

                              Дообработки                                Обработано


ОТЛИВКИ ИЗ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ

     Для изготовления фасонных отливок используют тригруппы магниевых сплавов: сплавы магния с алюминием и цинком, сплавы магния сцинком и цирконием, сплавы магния, легированные редкоземельными металлами.

     Сплавы 1-й группы предназначеныдля производства высоко нагруженных отливок, работающих в атмосфере с большойвлажностью. Для повышения коррозионной стойкости в сплавы вводят 0.1-0.5%марганца, а для снижения окисляемости 0.001-0.002% бериллия или 0.5-0.1%кальция. Сплавы этой группы относят к числу высокопрочных. Основнымупрочнителем в них является алюминий, растворимость которого в магнии приэвтектической температуре составляет 17.4%, а при нормальной – 2.8%. Цинк такжеупрочняет магний, но менее эффективно, чем алюминий.

     Основными структурнымисоставляющими сплавов этой группы являются первичные кристаллы aMg твердогораствора алюминия и цинка в магнии, фазы g(Mg17Al12), h(Mn, Al) имарганцевая фаза. Фаза g являетсяупрочнителем сплавов при термической обработке.

     Сплавы 2-йгруппытакже относят к числу высокопрочных. Они отличаются от магниевых сплавов другихгрупп повышенными механическими свойствами и хорошей обрабатываемостьюрезанием. Легирование их лантаном улучшает литейные свойства, несколькоповышает жаропрочность и свариваемость, но снижает прочность и пластичность принормальной температуре. Эти сплавы обладают удовлетворительными литейнымисвойствами, имеют измельченные цирконием зерна, способны упросняться притермической обработке. Из них можно получать отливки с однородными свойствами вразличных по толщине сечениях. Их используют для изготовления отливок,работающих при 200-250ОС и высоких нагрузках. Основными структурнымисоставляющими являются твердый раствор цинка и циркония в магнии (aMg) и включенияинтерметаллидов Mg2Zn3 и ZrZn2, являющихся упрочнителямипри термической обработке.

     Сплавы 3-й группы обладаютвысокой жаропрочностью и хорошей коррозионной стойкостью. Они предназначены длядлительной работы при 250-350ОС и кратковременной при 400ОС.Эти сплавы имеют хорошие литейные свойства, высокую герметичность, малуюсклонность к образованию микрорыхлот и усадочных трещин, высокие и однородныемеханические свойства в сечениях различной толщины. Сплавы с редкоземельнымиэлементами применяют для изготовления отливок, работающих под воздействиемстатических и усталостных нагрузок. 0сновными их структурными составляющимиявляются твердый раствор неодима и циркония в магнии и включения фаз Mg3Nd, Mg9Nd, Mg2Zr.

     Для изготовления отливок чащеиспользуют сплавы первой группы.

 

Особенностиплавки и литья.

    

     Плавка магниевых сплавовсопряжена с рядом трудностей, связанных прежде всего с их легкой окисляемостью.На поверхности магниевых расплавов, в отличие от алюминиевых, образуется рыхлаяпленка оксида, не предохраняющая металл от дальнейшего окисления. Принезначительном перегреве магниевые расплавы легко воспламеняются. В процессеплавки магний и его сплавы взаимодействуют с азотом, образуя нитриды, иинтенсивно поглощают водород (до 30 см3 на 100 г расплава). Оксиды инитриды, находясь во взвешенном состоянии, обусловливают снижение механическихсвойств сплава и образование микропористости в отливках.

     Для предотвращения интенсивноговзаимодействия с печными газами плавку магниевых сплавов ведут под флюсами илив среде защитных газов. При плавке большей части магниевых сплавов применяютфлюсы, основой которых является карналлит. Покровные флюсы для сплавов средкоземельными элементами не должны содержать хлористый магний, так как онвзаимодействует с РЗМ с образованием хлоридов, увеличивая их потери до 20%.

     Применение флюсов вызывает ряднежелательных явлений. Попадание флюса в тело отливки приводит к образованиюочагов интенсивной коррозии из-за их высокой гигроскопичности; существенноухудшаются условия труда. Поэтому в настоящее время широко применяютбезфлюсовую плавку, используя для защиты магниевых расплавов газовые смеси. Впроизводственных условиях чаще всего используют смесь воздуха с 0.1%шестифтористой серы.

     В зависимости от масштабапроизводства и массы отливок применяют три способа плавки литейных магниевыхсплавов: в стационарных тиглях, выемных тиглях и дуплекс-процессом (виндукционной печи-тигле).

    

еще рефераты
Еще работы по металлургии