Применение износостойких сталей перлитного класса

 

Отливки из сталей перлитного класса получили наиболее ши­рокое распространение во многих отраслях техники из всех извест­ных структурных классов стального литья. Этим они обязаны хо­рошему комплексу механических и эксплуатационных характери­стик в сочетании с не- дефицитностью и относительной дешевизной материалов. Важное достоинство этих сталей, которым стали дру­гих классов не обладают в равной мере, – это хорошая техноло­гичность и экологичность при выплавке, литье, термической и ме­ханической обработке. Значительную группу среди углеродистых и низколегированных сталей перлитного класса представляют ста­ли для износостойких отливок, приобретающие в литом или термообработанном состоянии повышенную твердость и сопротивле­ние механическим видам изнашивания. Эти стали должны иметь повышенную концентрацию углерода (как правило, более 0,4 %) для формирования преимущественно перлитной структуры с ми­нимальным содержанием структурно свободного феррита.

Основными факторами, влияющими на параметры структуры перлита в от­ливках, являются химический состав сталей, модифицирование расплава, температура разливки, величина зерна аустенита, ско­рость охлаждения. Управляя этими параметрами, можно в широ­ких пределах изменять структуру перлита, получать при необходи­мости цементит пластинчатой, глобулярной или промежуточной между этими состояниями формы. Большие резервы повышения механических свойств и износостойкости рассматриваемых сталей заключены в дополнительном легировании углеродистых сталей и использовании термообработки отливок – отжига, нормализации и улучшения (табл. 4.7). Выбирая рациональный режим термооб­работки, можно повысить дисперсность ферритно-цементитной смеси, увеличить плотность дислокаций в феррите, создавать субзеренные и ячеистые дислокационные построения. С целью повы­шения пластичности, ударной вязкости и статической трещиностойкости необходимо измельчать колонии и субколонии в плас­тинчатом перлите и размеры зерен и субзерен в глобулярном пер­лите. Диаграммы конструктивной прочности в координатах пре­дел текучести–вязкость разрушения имеют максимум, что связано со сложным одновременным влиянием на эти характеристики размеров карбидов и величины свободного пробега дислокаций в феррите.

В определенных условиях обработки стали может быть уве­личена плотность дислокаций и получена субзеренная или ячеи­стая структура в феррите как пластинчатого, так и глобулярно­го перлита. При формировании структуры глобулярного перли­та цементит может выделяться преимущественно по границам зерен и субзерен или внутри отмеченных микрообъемов. Каждо­му структурному состоянию перлита соответствует определен­ный уровень механических свойств. Целесообразность получе­ния того или иного структурного состояния должна определять­ся условиями работы стальной конструкции.

В общем случае рекомендации по выбору конкретных струк­турных состояний могут быть основаны на таких важных положе­ниях, как характеристики размеров карбидов и величины свобод­ного пробега дислокации в феррите. Наличие отмеченного на рис. 4.15 максимума является особенностью диаграмм конструк­тивной прочности перлита, поскольку обычно с ростом предела текучести вязкость разрушения металлов и сплавов снижается. Учитывая изложенное, необходимо осторожно подходить к вопро­су выбора структурного состояния перлита. Так, с целью повыше­ния трещиностойкости стали нельзя повышать выше определенно­го уровня температуру распада аустенита. В этом случае снизятся не только прочностные свойства стали, но и ее трещиностойкость.

При примерно одинаковых значениях прочностных свойств сталь со структурой глобулярного перлита имеет по сравнению с пластинчатым перлитом более высокие показатели статичес­кой трещиностойкости, пороговый коэффициент интенсивности напряжений, меньшую скорость распространения усталостных трещин на втором участке кинетической диаграммы усталостно­го разрушения, более высокие значения пластичности (относи­тельного удлинения и сужения) и ударной вязкости. В то же вре­мя пластинчатый перлит обеспечивает более высокий предел контактно-усталостной выносливости, меньшую скорость изна­шивания в условиях трения о жестко и нежестко закрепленные частицы абразива.

Марки сталей перлитного класса и области применения от­ливок из этих сталей представлены в табл. 4.7.

Высокоуглеродистые стали, содержащие от 0,7 до 1,5 % С часто используются в таких деталях, которые в процессе эксплу­атации подвергаются изнашиванию в условиях абразивного воз­действия. Стали 70ХЛ и 80ГСЛ в нормализованном состоянии имеют структуру тонкопластинчатого перлита практически в отсутствие структурно свободного феррита, благодаря чему они обладают наибольшей износостойкостью среди сталей перлит­ного класса. Эти стали, однако, имеют низкий уровень ударной вязкости, особенно в случае вероятного выделения избыточного цементита (табл. 4.2). Основная область их использования – бронефутеровочные плиты шаровых и стержневых мельниц, а также литые детали, подвергающиеся механической обработке и работающие в условиях абразивного воздействия без значи­тельных ударных нагрузок. Их износостойкость достигает 50–60 % от уровня, обеспечиваемого деталями, изготовленными из стали 110Г13Л (табл. 4.7), однако менее высокая стоимость, тех­нологичность в изготовлении и вопросы экологии могут решить вопрос в пользу применения перлитных сталей.

Таблица 4.7





Дата добавления: 2020-04-13; просмотров: 268; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поделитесь с друзьями:

Вы узнали что-то новое, можете расказать об этом друзьям через соц. сети.

Поиск по сайту:

Введите нужный запрос и Знаток покажет, что у него есть.
Znatock.org - 2017-2021 год. Для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь | Конфиденциальность
Генерация страницы за: 0.014 сек.