2. Материал отливки и его свойства

Все металлы подразделяются на два класса:

1) черные;

2) цветные.

К черным относят сплавы на основе железа (сталь, чугун).

Цветные металлы подразделяют на тяжелые (Cu, Pb, Sn, Ni и др.), легкие (Al, Mg и др.), редкие (W, Md), благородные (Ag, Au, Pt).

Свойства металлов:

1. Механические:

– прочность – способность материала сопротивляться деформации или разрушению;

– твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого тела;

– износостойкость – способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием поверхностного трения;

– пластичность – способность твердых тел изменять форму и размеры без разрушения под действием внешней нагрузки.

2. Физико-химические:

– температура плавления;

– плотность;

– электро- и теплопроводность.

3. Технологические свойства – способность поддаваться различным способам обработки (литейные свойства, ковкость, свариваемость, обрабатываемость режущими инструментами).

При определении свойств сплава необходимо воспользоваться марочником стали и сплавов⁷.

Пример:

Отливка «Загрузочный патрубок КСД-1200Гр» изготавливается из высокомарганцовистой износостойкой стали аустенитного класса – 110Г13Л ГОСТ 977–88 (сталь Гадфильда Р.А.).

Высокомарганцовистая сталь – наиболее распространенный материал для изготовления деталей горнодобывающего оборудования. Ее широкому применению способствует высокий уровень механических и эксплуатационных свойств, а также способность к упрочнению в процессе воздействия ударных нагрузок.

Структура марганцевой стали после литья – это в основном избыточные карбиды, они как раз и снижают прочность стали. Именно по этой причине литую сталь 110Г13Л закаливают в воде. Таким образом, карбиды растворяются, и сталь приобретает отличную вязкость и прочность. После закалки сталь должна быть немагнитной, хорошо сопротивляться ударно-абразивному изнашиванию, обладать высокой прочностью, вязкостью, пластичностью и приемлемой хладостойкостью. На практике эта температура составляет 1050–1150° С.

Исходная твердость стали 110Г13Л зависит от содержания в ней углерода и остаточных карбидов и составляет после термической обработки НВ 179–230. При эксплуатации отливок происходит их упрочнение (наклеп) при этом твердость повышается до НВ 500 и более. Чем больше твердость, тем выше износостойкость.

Основной вид брака стали 110Г13Л – горячие и холодные трещины. Они составляют порядка (70% от общего брака). На трещинообразование стали 110Г13Л влияют следующие факторы: хим.состав (особенно С, Si и P), степень раскисленности, температура и скорость разливки по формам, неметаллические включения, условия кристаллизации, величина аустенитного зерна, температура отливок в момент их выбивки из форм, режим термической обработки. Ранняя выбивка отливок из форм приводит к появлению трещин, поэтому рекомендуется выбивать отливки с температурой не выше 400° С.

Таблица 4

Химический состав в % материала 110Г13Л

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0,9–1,4	0,8–1	11,5–15	До 1	До 0,05	До 0,12	До 1	До 0,3

Таблица 5

Механические свойства при Т=20° С материала 110Г13Л

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
–	мм	–	МПа	МПа	%	%	кДж/м2	–
отливки	max толщина 30		654–830	360–380	44	37
Механические свойства устанавливаются по согласованию с заказчиком

где s_в – предел кратковременной прочности, МПа;

s_T – предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа;

d₅ – относительное удлинение при разрыве, %;

y – относительное сужение, %;

KCU – ударная вязкость, кДж/м².

Начальная твердость в исходном состоянии 200 НВ (HВ – твердость по Бринеллю, МПа), после воздействия холодной деформации – 600 НВ.

Плотность 110Г13Л – 7820 кг/м³.

Таблица 6

Технологические свойства материала 110Г13Л

Свариваемость:	не применяется для сварных конструкций.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	не склонна.

Таблица 7

Литейно-технологические свойства материала 110Г13Л

Линейная усадка, %:

2,6–2,7