4. Хромоалюмінієві сталі для виробництва виливків

Завдяки високій окалиностійкості, низьковуглецеві хромоалюмінієві сталі, з вмістом 25…30% хрому і 1…10% алюмінію складають одну з важливих груп промислових сплавів, що працюють при температурах, вищих за 1000ºС. Низьковуглецеві (≤ 0,15% вуглецю) хромисті і хромоалюмінієві сталі через низьку технологічність не можуть бути використані для виготовлення складних фасонних виробів відповідального призначення.

Алюміній суттєво підвищує жаростійкість залізохромистих сплавів, особливо при температурах від 1000 до 1400ºС, оскільки він утворює на поверхні виробу більш стійкі оксидні плівки, ніж хром.

Загальними позитивними властивостями залізохромалюмінієвих сплавів з низьким (до 0,1%) вмістом вуглецю є їх висока стійкість проти корозії при температурах до 1250ºС не тільки у атмосфері повітря, але і в інших агресивних середовищах. Вони можуть бути перспективними матеріалами для виготовлення виробів, що працюють у відновлювальному середовищі.

Основними труднощами під час виробництва виливків з хромоалюмінієвих сталей є легування розплаву алюмінієм і висока чутливість металу до температурного режиму плавлення і розливання його у форми.

Роботами Ф.Ф. Хімушина, Ю.Г. Бобро, І.І. Корнілова та іншими дослідниками доказана перспективність використання хромоалюмінієвих сталей для виготовлення литих жаростійких деталей, які працюють при температурах, вищих за 1000°С.

Очевидно, що вміст алюмінію в хромистих сталях повинен визначатися тим мінімумом, після якого зберігаються високі експлуатаційні характеристики сплаву і тим максимумом, після якого різко знижуються пластичні властивості металу і температура його плавлення.

Перші вітчизняні промислові хромоалюмінієві сталі використовували у вигляді прокату для виготовлення нагрівальних елементів електропечей опору, оскільки мали вміст вуглецю <0,1% і через це незадовільні ливарні властивості.

Позитивною властивістю хромоалюмінієвихсталей з низьким вмістом вуглецю (<0,1%) є їх висока стійкість при високих температурах не тільки в атмосфері повітря, але і в середовищі інших газів.

Недоліками низько вуглецевих хромоалюмінієвих сталей є:

• Для їх виплавлення необхідні низько вуглецеві компоненти (залізо АРМКО, металевий хром або без вуглецевий ферохром), що різко підвищує вартість сталі.

• Вони мають незадовільні ливарні властивості.

Хромоалюмінієві сталі з підвищеним вмістом вуглецю використовуються для виготовлення литих деталей теплоенергетичного, металургійного і термічного устаткування, які працюють в умовах агресивних середовищ до температур 1200°С.

4. Зносостійкі високо марганцеві ливарні сталі

Марганець мало впливає на пластичні властивості сталі при деформації, зменшує швидкість утворення карбідів із аустеніту, що покращує прогартовуваність сталі. Утворення складних карбідів марганцю і заліза справляє значний вплив на механічні властивості сталі.

За впливом марганцю на властивості сталі можна зробити висновки:

- марганцеві сталі перлітного класу, які мають мартенситну будову тільки після різкого охолодження виробу, вмістять до 2% марганцю. Вони підносяться до групи низьколегованих конструкційних марганцевих сталей;

- марганцеві сталі мартенситного класу, які мають переважно мартенситну будову після охолодження на повітрі, містять 2-5 % марганцю. Відносять до групи середньо легованих марганцевих конструкційних сталей, та вони мають і спеціальні фіз. властивості;

- високомарганцеві сталі аустенітного класу, містять більше 5% марганцю і їх відносять до групи сталей з особливими фізичними властивостями,

Властивості високомарганцевої сталі. Для одержання оптимальних властивостей сталі необхідно витримувати відношення Мп:С рівним 10 При меншому вмісті вуглецю температура нагрівання під гартування знижується, що спрощує самий процес гартування. Цим забезпечується максимальна пластичність марганцевих сталей. Вважають, що вміст вуглецю в сталі не повинен перевищувати 1,2%.

Виливки із високомарганцевої сталі піддаються визначенню твердості, яка для загартованої сталі знаходиться у межах 180...200 НВ. Після відпуску твердість сталі значно підвищується і інколи перевищує 450 НВ.

Магнетні властивості. При кімнатній температурі марганцеві сталі практично немагнетні. Після видержування протягом декількох годин при температурі 550...600°С сталь стає феромагнетною. При нагріванні до температур вищих за 700°С сталь знову стає немагнетною

Теплопровідність. Питома теплопровідність марганцевої аустенітної сталі до температури 600°С складає одну третину теплопровідності звичайної вуглецевої сталі.

Коефіцієнт лінійного розширення за даними Гадфільда в 1,3 рази більший, ніжу чистого заліза.

Зносостійкість. Під час роботи деталей під напружинами, які перевищують межу пружності і межу текучості, виникають деформації, які сприяють зміні розмірів деталі. Такі деформації здійснють зміцнення металу і підвищують його твердість. Більша зносостійкість високомарганцевих сталей пояснюється їх властивістю легко наклепуватися при холодній деформації у великому діапазоні швидкостей деформації Високомарганцеві аустенітні сталі мають найкращу зносостійкість у порівнянні з усіма іншими металами і їх сплавами.

Поєднання високої в'язкості і здатності до наклепування забезпечило широке використання виливків із цих сталей в: машинобудуванні, гірничо-металургійній, хімічній і будівельних галузях. виробів дуже різноманітний.