Сталь – один из наиболее распространённых сплавов в литейной отрасли. Из стали изготавливают отливки различных масс и конфигураций.
Сталь – сплав железа с углеродом, с содержанием углерода менее 2.14%. Очевидно, что помимо железа и углерода в стали содержатся еще несколько химических элементов.
Сталь является пластичным материалом и хорошо сваривается, обладает высокой прочностью. Т.к. стальные отливки применяют в самых разных отраслях, необходимо соблюдать определённые требование к отливкам ( кислостостойкость, окалиностойкость и т.д.). В связи с этим в состав стали добавляют легирующие добавки, т.е. легируют.
Легирование – добавление определённых компонентов для достижения определённых физико – механических свойств отливки.
Рис. 1 — классификация стали
Углеродистые стали
Углеродистые стали наиболее применимы для фасонных отливок. В состав углеродистых сталей, помимо железа и углерода входят марганец, кремний, фосфор, сера. Последние два химических элементов являются вредными примесями.
Сера ухудшает жидкотекучесть, увеличивает склонность к образованию горячих трещин.
Фосфор понижает ударную вязкостью.
Суммарное допустимое содержание серы и фосфора 0.1%.
Углерод повышает повышает предел прочности, твёрдость, предел текучесть, а относительное удлинение, сужение поперечного сечения и ударная вязкость понижаются.
Марганец нейтрализуется вредное воздействие серы.
Стальные отливки, в зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора) подразделяют на:
1) Общего назначения (S=0,05-0,06 %, P=0,05-0,08 %).
2) Ответственного назначения (S=0,045-0,06 %, P=0,04-0,07 %).
3) Особо ответственного назначения (S=0,045-0,05 %, P=0,04-0,05 %).
Рис. 2 — виды легированных сталей
Легированные стали
Легированные стали применяют для изготовления отливок с повышенными механическими свойствами, износо- и коррозионной стойкостью, жаропрочностью и т. д. В качестве легирующих элементов применяют обычно Cr, Ni, Mo, V, Si, Mn.
Марганцовистые литейные стали бывают низколегированные (до 2 % Мn), среднелегированные (2,5—4 % Мn) и высоколегированные (до 20 % Мn).
Низколегированная марганцовистая сталь имеет повышенную прочность по сравнению с углеродистой, а по литейным свойствам не отличается от нее.
Среднемарганцовистая сталь обладает повышенной износостойкостью и высокой прочностью, но невысокими пластическими свойствами.
Широко применяют высокомарганцовую сталь 110Г13Л (до 13 % Мn), которая хорошо работает на износ с ударом; Хромистые литейные стали бывают низколегированные (1—2 % Сr), среднелегированные (3—5 % Сr) и высоколегированные (30 % Сr). Низколегированная хромистая сталь хорошо работает на истирание, обладает высокой прочностью, но недостаточно пластична. Дополнительное легирование этой стали молибденом, ванадием и вольфрамом повышает предел прочности до 1862 МПа.
Среднелегированные хромистые стали имеют повышенную прочность при высоких температурах, хорошо сопротивляются коррозии в некоторых химических веществах. Высоколегированные хромистые стали обладают повышенной жаростойкостью при температурах около 1100 °С.
Хромистые стали обладают невысокой жидкотекучестью, а высоколегированные — значительной усадкой и склонностью к образованию усадочных раковин и трещин.
Хромоникелевая литейная сталь обладает высокими прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью и жаропрочностью. Низколегированные хромоникелевые стали, содержащие 1—2 % Сr, 1,5—3 % Мn, 0,2—0,5 % С, обладают повышенной прочностью.
Хромоникелевые коррозионностойкие стали содержат 0,1-0,04 %С, 0,8—1,0 % Ni, 0,4—0,6 % Мn, 19—17 % Сr, 7—9 % имеют повышенную жаростойкость; Кремнистые литейные стали хорошо сопротивляются износу, химически стойки. Высоколегированные стали (до 20 % Nі) имеют высокую твердость и хрупкость; низколегированные (до 2 % Nі) склонны к образованию горячих трещин в отливках, поэтому необходимо делать формы и стержни податливыми и охлаждать отливки медленно и равномерно.
Кремнистые литейные стали хорошо сопротивляются износу,химически стойки. Высоколегированные стали (до 20 % Nі) имеют высокую твердость и хрупкость; низколегированные (до 2 % Nі) склонны к образованию горячих трещин в отливках, поэтому необходимо делать формы и стержни податливыми и охлаждать отливки медленно и равномерно.