Глава XII производство стальных отливок

§ 75. Механические свойства и области применения сталей

Детали, к которым предъявляют повышенные требования в отношении прочности при растяжении, пластичности и ударной вязкости, изготовляют из стали.

В машиностроительной промышленности применяют две группы сталей: углеродистые стали с нормальным содержанием С, Si, Mn, Р, S и специаль­ные стали (с добавками Мn, Si, Ni, Сг, Си, V, W, Mo, Ti и др.).

Для фасонных отливок в машиностроении наиболее широко применяют углеродистые стали, которые приведены в ГОСТ.

Марка углеродистой стали обозначается цифрой с бувкой Л (15Л, 20Л и т. д.). Число показывает среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Марки углеродистой стали для фасонного литья делятся на три группы: сталь нормального качества, сталь повышенного качества и сталь особого качества.

С увеличением количества углерода в стали повышается ее прочность, предел текучести и твердость, но уменьшается относительное удлинение. Стали марок 15Л, 25Л, 35Л, 45Л, 55Л соответственно имеют предел проч­ности при растяжении 40, 45, 50, 55 и 60 кг/мм², предел текучести 20—23, 23—27, 25—29, 28 и 30 кг/мм'¹, относительное удлинение 20—24, 18—25, 15—22, 12—16 и 10—12%. Сталь марок 15Л применяют для отливок в электропромышленности (якори, корпусы электродвигателей, полюсы), в сельскохозяйственном ма­шиностроении, автотракторной промышленности, а также для отливок, подвергаемых цементации (кулачков, валиков, зубчатых колес, червяков и др.).

Стали марок 25Л применяют для железнодорожного литья (колес, авто­сцепок, букс, стаканов и др.), литья для дорожных машин и для деталей судостроения.

Стали марок 35Л применяют для машиностроительного литья, работаю­щего на истирание, требующего повышенной прочности (зубчатые колеса, червяки, станины и др.).

Стали марок 45Л применяют для отливок валков, шнеков, зубчатых колес, плит, бегунов, а также для деталей, работающих на износ без зна­чительных ударных нагрузок.

Стали марок 55Л применяют для отливок литого инструмента, приспо­соблений и деталей металлургического оборудования.

Углеродистые стали с содержанием более 0,5% С имеют большую твер­дость и плохо поддаются механической обработке.

Улучшение механических свойств стальных отливок в настоящее время достигается двумя путями: легированием Cr, Ni, W, Mo, Mn, Si и приме­нением термической обработки.

§ 76. Микроструктура сталей

Микроструктура стали зависит от содержания углерода. При содержа­нии 0,1% С сталь имеет преимущественно ферритную структуру и обладает малой твердостью и большой магнитной проницаемостью. С увеличением содержания углерода увеличивается количество перлита, и при 0,80% С сталь имеет чисто перлитную структуру.

На фиг. 77 схематически приведена структура углеродистой стали с раз­личным содержанием углерода.

Фиг. 77. Схема микроструктур стальных отливок (белое поле — феррит, заштрихованное — перлит).

В промышленности применяют особую высокоуглеродистую сталь с 1,5% С и 0,85—0,95% Si, в которой сочетаются свойства чугуна и стали. Эта сталь в технике получила название графитизированной. После терми­ческой обработки микроструктура этой стали содержит перлит, небольшое количество цементита и графит. Графитизированная сталь хорошо обраба­тывается и очень хорошо сопротивляется износу; из нее отливают штампы, пуансоны и т. д.

Легирующие элементы, добавленные в шихту в небольшом количестве, не изменяют микроструктуру отливки, но измельчают ее, что повышает прочность стали. Большое количество легирующих добавок изменяет струк­туру стали, так как в ней образуются новые структурные составляющие: аустенит, мартенсит, троостит или сорбит, которые придают стали особые специальные свойства — износоустойчивость, химическую стойкость, жаро­стойкость и т. п.