- •Теоретичні і технологічні принципи розроблення новітніх сплавів із спеціальними властивостями для виробництва деталей різними способами лиття
- •Реферат
- •Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів
- •1 Аналіз умов експлуатації жаростійких, жароміцних, корозійностійких і зносостійких деталей у різних галузях промисловості
- •1.1. Аналіз умов експлуатації жаростійких деталей
- •1.2 Матеріали для виготовлення жаростійких деталей та їх властивості
- •1.3 Матеріали для виготовлення жароміцних і корозійностійких деталей та їх властивості
- •1.4 Характеристика умов експлуатації матеріалів у гідроабразивному середовищі
- •1.5 Матеріали для виготовлення зносостійких литих деталей
- •1.6 Характеристика формувальних та стрижневих сумішей
- •1. 7 Термомеханічне оброблення металів
- •1.8 Загальна характеристика спеціальних способів лиття.
- •1.9 Висновки та постановка завдання дослідження
- •2 Методика дослідження
- •2.1 Матеріали, використані для виплавляння жаростійких, жароміцних й зносостійких сталей і зносостійких чавунів
- •2.2 Проведення експериментальних плавок
- •2.3 Визначення ливарних властивостей
- •2.4 Дослідження механічних властивостей
- •2.5 Дослідження спеціальних властивостей сталей
- •2.6 Визначення механічних властивостей жаростійких і жароміцних сталей за високих температур
- •2.7 Визначення параметрів термомеханічного оброблення хромоалюмінієвої сталі
- •2.8 Визначення зносостійкості сплавів в умовах гідроабразивного зносу
- •2.9 Методика визначення властивостей формувальних і стрижневих сумішей
- •3 Визначення оптимального хімічного складу жаростійких хромоалюмінієвих сталей для виготовлення виливків різними способами лиття
- •3.1 Оптимізація хімічного складу хромоалюмінієвих сталей для виготовлення виливків різними способами лиття
- •3.1.1 Дослідження ливарних властивостей хромоалюмінієвих сталей
- •3.1.2 Дослідження механічних властивостей хромоалюмінієвих сталей
- •3.1.3 Дослідження окалиностійкості хромоалюмінієвих сталей
- •3.2 Визначення механічних властивостей хромоалюмінієвої сталі за високих температур
- •3.3 Визначення параметрів термомеханічного оброблення хромоалюмінієвої сталі скорегованого хімічного складу
- •3.4 Дослідження впливу технологічних факторів плавлення високолегованих сплавів на формування структури металу у виливках, виготовлених різними способами лиття
- •3.5 Визначення оптимального складу зносостійкого білого чавуну
- •3.6 Дослідження властивостей стрижневих сумішей
- •4 Мікролегування і модифікування рекомендованих сплавів на основі заліза для виготовлення виливків різними способами лиття
- •4.1 Мікролегування і модифікування жаростійких хромоалюмінієвих сталей для виробництва виливків різними способами лиття
- •4.2 Вибір та обґрунтування оптимального складу жаростійких сталей та зносостійкого чавуну для виготовлення литих деталей різними способами лиття
- •5 Розроблення, апробація і впровадження у виробництво технологічних процесів виготовлення литих деталей із рекомендованих сплавів різними способами лиття
- •5.1 Технології виготовлення великогабаритних жаростійких виливків у разових піщаних формах
- •5.2 Виготовлення литих деталей литтям за витоплюваними моделями
- •5.3 Виготовлення виливків із високомарганцевих сталей
- •Висновки
- •Рекомендації
- •Перелік посилань
- •Додаток а додаток б
- •Додаток в
- •Додаток г
2 Методика дослідження
2.1 Матеріали, використані для виплавляння жаростійких, жароміцних й зносостійких сталей і зносостійких чавунів
Виплавляння експериментальних сталей і чавунів здійснювали в індукційній печі ІСТ-0,06 з основною футеровкою (70% хромомагнезиту й 30% магнезиту) місткістю тигля 60 кг. Як зв’язувальний компонент використовували рідке натрієве скло (М = 2,3...2,4; γ=1,2…1,3 г/см3) у кількості 4% від маси наповнювача. Виготовлення тигля здійснювали ущільненням вологої суміші з використанням металевого шаблона.
Виплавляння досліджуваних сплавів здійснювали методом переплавлення з використанням шихтових матеріалів і феросплавів, представлених для жаростійких і жароміцних сталей у табл. 2.1, та для високолегованих зносостійких сталей і чавунів – у табл. 2.2.
Для виплавляння сталей розрахунок шихти здійснювали за хромом, алюмінієм, вуглецем, титаном, кремнієм і марганцем, а для виплавляння високолегованих зносостійких сталей і чавунів шихту розраховували за вуглецем, хромом, марганцем, кремнієм, титаном та іншими присадками.
Розрахунок шихти здійснювали з урахуванням угару основних елементів (табл. 2.3), який визначали раніше експериментально в умовах лабораторії під час виплавляння високолегованих сплавів різних марок та в умовах виробництва.
Використання звороту власного виробництва під час виплавляння хромоалюмінієвих жаростійких сталей і зносостійких чавуні знижує собівартість литва та стабілізує технологічні й експлуатаційні властивості металу у виливках.
Слід тільки враховувати, що під час використання звороту власного виробництва алюміній, титан, сурма і рідкісноземельні метали, які вміщуються в ньому, повністю вигорають у процесі розплавлення шихти й це варто враховувати при розраховуванні шихти. Оскільки в індукційних печах практично неможливо здійснювати металургійні процеси, вміст вуглецю в металозавалці обмежували на рівні необхідного для заданого складу сталі або чавуну.
Для прискорення процесу плавлення розміри кусків шихти підбирали з урахуванням внутрішніх розмірів тигля й частоти струму машинного перетворювача.
Частота струму, яким живиться індукційна плавильна піч від машинного генератора в лабораторії, становить 2500 Гц.
Отже використовували шихту з мінімальними розмірами кусків в межах 35...45 мм. Такий підбір шихти істотно прискорює процес плавлення й підвищує тривалість експлуатації футеровки печей.
Таблиця 2.1. Шихтові матеріали, використані для виплавляння жаростійких сталей
Матеріал |
Марка |
Примітки |
Брухт сталевий нелегований |
А1, А2 |
Кращим варіантом є використання сталевого брухту з вмістом вуглецю менше 0,3% |
Брухт сталевий легований |
Б1, Б2 |
|
Ферохром |
ФХ015 ФХ025 |
Можна використовувати ферохром з меншим вмістом вуглецю (ФХ010) |
Феротитан |
ФТи25 ФТи35 |
Феротитан перед використанням подрібнювали на кусочки розмірами 10...25мм |
Алюміній |
АВ88 АВ92 |
Алюміній використовували у вигляді злитків масою 100…200 г |
Фероцерій |
ФЦ40 |
Сумарний вміст РЗМ не менше 50%; вводили під струмінь металу |
Феросиліцій |
ФС75 |
Використовували для розкиснення металу у вигляді кусочків розмірами 20…25 мм |
Таблиця 2.2 – Шихтові матеріали, використані для виплавляння високолегованих зносостійких чавунів
Індекс позиції |
Найменування матеріалу |
ГОСТ |
Марка |
Масова частина елемента, % |
||||||
основний |
вуглець |
кремній |
марганець |
фосфор |
сірка |
інші елементи |
||||
1 |
Сталевий брухт |
2787-75 |
2А |
– |
0,30 |
0,35 |
0,60 |
0,04 |
0,05 |
– |
2 |
Чавун переробний |
3133-95 |
ПЛ2 |
– |
4,00 … 4,50 |
0,5 … 0,9 |
0,50 … 0,90 |
0,08 … 0,12 |
0,01 … 0,04 |
– |
3 |
Ферохром
Ферохром |
4757-89 |
ФХ025
ФХ200 |
не менше 68,0
|
0,25
2,00 |
0,8
0,8 |
-
- |
0,04
0,04 |
0,03
0,03 |
– |
4 |
Феромарганець |
4755-80 |
ФМн75 |
75,0 |
7,00 |
1,0 |
75,00 |
0,45 |
0,30 |
– |
5 |
Феросиліцій |
1414-88 |
ФС75 |
75,0 |
- |
75,0 |
≤ 0,40 |
≤ 0,05 |
≤ 0,02 |
– |
6 |
Ферованадій |
27130-86 |
ФВд50У |
50,0 |
0,30 |
2,0 |
0,20 |
0,10 |
0,10 |
– |
7 |
Феротитан |
4761-80 |
ФТи30 |
30,0 |
0,20 |
8,0 |
– |
0,05 |
0,07 |
14,0 Аl |
8 |
Нікель первинний |
849-70 |
Н-1 |
99,3 |
0,05 |
0,01 |
– |
– |
– |
– |
9 |
Сурма |
1089-82 |
Су2 |
98,8 |
– |
- |
– |
– |
– |
домішки 1,2 |
10 |
Феробор |
14848-69 |
ФБ-10 |
10,0 |
– |
14,0 |
– |
– |
– |
11,0 Аl |
Таблиця 2.3. Угар елементів під час виплавляння високолегованих сплавів на основі залізав печах різної конструкції
Елемент |
Угар елементів, % |
|||
індукційна піч |
дугова піч |
|||
футеровка основна |
футеровка кисла |
футеровка основна |
футеровка кисла |
|
Хром |
3...5 |
8...12 |
8...10 |
10...12 |
Марганець |
10...15 |
15...20 |
20...50 |
20...30 |
Кремній |
15...20 |
пригар 20...30 |
40...60 |
абсолютний пригар 0,5...1,0 |
Титан |
30...40 |
45...55 |
35...50 |
60...80 |
Ніобій |
35...45 |
40...50 |
35...50 |
45...60 |
Алюміній |
30...40 |
25...30 |
50...60 |
25...35 |