Бураков (550672), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Ч1П. Как уже отмечалось (см, гл. е'1И), пониженное содержание серы в сером чугуне способствует повышению стойкости кокилей. Аналогичная закономерность наблюдается при понижении концентрации фосфора и марганца (рис. 73). Опытами установлено, что для кокилей тонкостенных (3 — 5 мм) отливок целесообразно применять чугун с феррито-графитной эвтектикой. Такие кокили имеют более высокую стойкость, чем при перлитной или ферритной металлических основах и крупных разветвленных включениях графита.
Особенно хорошо они противостоят короблению. Для таких же условий хорошо зарекомендовал себя серый чугун следующего состава, о4 по массе: 2,8 — 3,2 С; 1,3 — 1,7 51; Йагртоелениэ КрнилЕй 20! 7;0™н ав 00Мян ов 07о М Е 7.Ц Оо 02 О 02 ОФ Р% 0 0,5 70 7,5 02,рг Рнс. 74. Влнянне алюмнння на число эу н суммарную ширину э тРещин а чугуне Рнс. 70. Влнянне соаермання 5, Р н Мн на стойаость чугунного «оннля (чнсло чалн- еоа) 0,55 — 0,9Мп; до 0,10 Р; до 0,12 8; 0,7 — 0,9 Сц; 0,3 — 0,7 Х!; 0,08— 0,1 Т1. На рис. 74 приведены результаты испытания чугуна, легированного алюмнннсм, при термоциклированни. Как видно, с повышением содержания алюминия трещиноустойчивость сущестненно повышается.
При содержании в чугунесвыше1,0% 8!легирование алюминием вызывает образование крупных и грубых включений графита, что недопустимо для условий периодического теплового нагружения. Поэтому рекомендуется сочетать легирование чугуна алюминием с ускоренным его охлаждением (например, с помощью холодильника), либо с дополнительным вводом олова в качестве перлитизатора. В последнем случае стойкость чугунов увеличивается на 25 — 30%, Итак, для кокилей средних по массе отливок (десятки килограмм) может быть рекомендован чугун следующего состава, % по массе: З,З вЂ” 3,5С; 1,7 — 2,1%51; 0,4 — 0,6Мп; -2,0А1; -0,1% Зп.
Микролегирование обычного чугуна оловом (до 0,15%) повышает также стойкость тяжело нагруженных кокилей (153 ). Известны данные о положительном влиянии сурьмы н анало. гичных условиях [Зб]. На крышке кокиля массой 4,5 т (для получения отливок массой 1 т) из чугуна СЧ 15 — 32 первые трещины появлялись после семи заливок. Крышки окончательно выходили из строя через 120 заливок.
При легировании чугуна 0,3 ЗЬ стойкость повышалась до 210 отливок. На рис. 75 показано изменение твердости чугуна и числа трещин Аг при 150 теплосменах н зависимости от содержания сурьмы. Как видно, наибольшей термостойкостью обладает чугун, содержащий 0,1 — 0,3% ВЬ. Эти результаты находятся в полном соответствии с приведенными выше. В связи с перлитизацией металла (проявляется в росте твердости,'рис. 75) увеличивается стойкость формы против коробления.
Из других способов повышения прочности чугунов в условиях термической усталости можно отметить легнрование М, Сг и 202 Изготовление и экеплзатацил кокилел Рис. ув. Влияние содерасания сурьмм на твердость нВ чугуна и число трещим де при периодическом тепловом нагружевни 700 Сп (0,7 — 1,0%). В последнем случае 20 (60 чУгУн приобретает перлитную структуру Для кокилей, работающих в усло- ~0 120 виях большого теплового нагружения, можно рекомендовать чугуны, легированные хромом и молибденом. Что же касается чугунов с шаровидным графитом, то зти чугуны должны иметь феррито-перлитную матрицу.
Способы получения заданной структуры чугуна с шаровидным графитом хорошо известны, выбор каждого из них зависит от конкретных условий (толщина стенки кокиля, способ модифицирования и т. п.). Термическая обработка. Эта технологическая операция является обязательной при получении стальных заготовок кокилей, что связано с необходимостью изменения литой структуры. Практический опыт указывает на необходимость строгого исполнения заданного режима термической обработки.
С аналогичной целью проводят термическую обработку заготовок из чугуна с шаровидным графитом. Термическую обработку проводят также для снятия остаточных технологических (литейных, сварочных и т. и.) напряжений. Остаточные напряжения при первых заливках могут вызвать разрыв рабочей стенки (трещины первого рода), либо коробление формы вследствие релаксации. Сталь марки 15Л-П (см. табл. 20) подвергают нагреву до 1190- 1300 К, выдержке в течение 3 — 4 ч, охлаждению на воздухе, отпуску при 820 — 870 К в течение 2 — 3 ч.
После указанной выдержки отливки охлаждают в печи до 520 К и далее на воздухе. Механические свойства отливок: ов > 400 МПа, ан > 0,7 МДж'мг и 6> 24%. Сталь марки 15ХМЛ загружают в печь при температуре не выше 570 К. Затем подвергают нагреву до 920 — 940 К в течение 7 — 1 0 ч, выдер>кке в течение 2 ч, дальнейшему нагреву со скоростью не более 100 град. в час до 1150 — 1170 К, выдержке в течение 2 ч, охлаждению на воздухе до 720 К, посадке в печь при 720 К, нагреву до 890 — 920 К, выдержке в течение 8 — 10, охлаждению с печью до 570 К и далее па воздухе. Механические свойства отливок после термообработки: о, > 250 МПа; ое > 450 МПа; 8 > 18%; ан > 0,5 "МДжlмг аР > 30%.
Термическая обработка стальных рабочих стенок кокилей с жидкостным охлаждением должна производиться после приварки к ним'коробок охлаждения. Изготовление кокилея Рис. 76. Схема иеготоялеии» кокиля (стернин) путем осаждения никеля на модель С целью стабилизации размеров и геометрической формы стальные кокили перед окончательной механической обработкой и другими доводочными операциями целесообразно подвергать искуственному старению либо циклической термообработке.
Режим старения: нагрев до 770 — 870 К, выдержка 2 ч на каждые 25 мм толщины стенки, охлаждение с печью до 470 — 570 К и далее — на воздухе. Режим циклической обработки: нагрев до 570 К в печи, предварительно разогретой до 11?О К, охлаждение — обдувкой воздухом (три-четыре цикла). Приведенные режимы искусственного старения и циклической термообработки рекомендуется применять и при изготовлении чугунных кокилей.
Интересно отметить, что на некоторых заводах с успехом применяют циклический нагрев со стороны рабочей поверхности заготовки кокиля. Для этого используют печи типа кузнечных горнов либо наливают расплав на заготовку, К особым случаям можно отнести различные способы упрочнения рабочей поверхности кокиля. Повышение стойкости кокилей достигается с помошью поверхностного легирования литой заготовки.
В качестве легирующих элементов используют алюминий, кремний, никель и др. Технология поверхностного легирования имеет свои особенности и тонкости. Поэтому целесообразно сослаться на работу 125), где этот вопрос рассмотрен подробно. В работе П131 описано напыление кокилей из стали Ст3 для литья титановых сплавов вольфрамом и молибденом. Напыление проводили плазменными горелками.
Лучшие результаты показало напыление молибденом слоем толщиной 0,15 — 0,25 мм. Через несколько теплосмен молибден диффундировал в подложку„ обеспечивая повышение термостойкости. Получены положительные результаты при диффузионном насышении кокилей слоем карбита титана толщиной 30 — 70 мкм 1831. Такое покрытие повышает в 2 — 7 раз стойкость кокиля, предупреждает смачивание алюминием рабочей поверхности формы из чугуна или стали и улучшает качество поверхности отливки. Оригинальный способ изготовления двухслойных элементов показан в виде схемы на рис.
76 (Пат. Японии ечз 39591). Мастер- 'модель 1 электроосаждением никеля покрывают слоем 2 толщиной 1 — 2 мм. На этот слой наносят слой 3 эпоксидной смолы и вставляют металлический стержень 4. После отверждения смолы стержень с нанесенными на него слоями снимают с модели. Получен- л04 Изготовление и зксплуа)пацци канале(( ОС, ии "еи 5,ии (о 7,7 Р Р (РО ГОО 5ОО еоа ООО соп )ОО ГРО ООО СОО ОРО Числа териааигпар Числа териауалпсо а) Рнс. 77.
Зависимость ~иванны трещин е (е) и деформации 8! (6) образцов из различ- нык материалов от иродолмительности «спытани» (числа циклов — ааливок): ! -- Сс! )8 — 36; 7 -- ЖЧХ; г -- ЗЧ 30 — 3; С вЂ” сталь ЗОХНМЛ ные таким образом элементы рекомендуют для литья чугуна и стали. Для получения на кокиле слоя с особыми свойствами в НИИСЛе предложен процесс наплавки стали жаропрочными электродами типа ОЗЛ вЂ” 25Б, изготовленными из сплава ХН78Т (ЭИ435). Наплавка кокилей в местах интенсивного разгара повышает их стойкость в 3 — 4 раза (145).
К перспективным процессам изготовления литых заготовок стальных кокилей относится и электрошлаковое литье. Данный способ позволяет получать плотные, изотропные заготовки, имеющие повышенные значения ударной вязкости при высоких температурах, что является основным фактором стойкости стальных кокилей (см. параграф 2 гл. ))1И). К особым случаям могут быть причислены и способы изготовления металлических стержней и вставок (см.
параграф 5 гл. Х). Относительно небольшие их габаритные размеры расширяют возможности выбора материалов и способов изготовления. В частности, для изготовления таких элементов применяют инструментальные стали. На рис. 77 представлены результаты испытаний элементов кокилей из различных материалов при периодическом тепловом нагружении. Как видно, из испытанных материалов наиболее высокую трещиноустойчивость имеет сталь ЗОХНМЛ, а устойчивость против деформации — жаростойкий чугун ЖЧХ. 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
