Pentru piesele de mașini cu cerințe mai mari de rezistență, plasticitate și tenacitate, sunt necesare piese turnate din oțel. Producția de piese turnate din oțel este a doua după fontă, reprezentând aproximativ 15% din producția totală de piese turnate.
1. Clasificarea compoziției chimice
În funcție de compoziția chimică, oțelul turnat poate fi împărțit în două categorii: oțel turnat carbon și oțel turnat aliat. Dintre acestea, oțelul turnat cu carbon este cel mai utilizat, reprezentând mai mult de 80% din producția totală de oțel turnat.
1. Oțel turnat carbon
În general, oțelul cu conținut scăzut de carbon ZG15 are un punct de topire ridicat și performanță slabă de turnare și este utilizat numai pentru fabricarea pieselor de motor sau a pieselor cementate; Oțelul cu carbon mediu ZG25 ~ ZG45 are o performanță cuprinzătoare mai mare decât toate tipurile de fontă, adică rezistență ridicată, plasticitate și tenacitate excelente, deci este potrivit pentru fabricarea de piese cu forme complexe și cerințe de rezistență și tenacitate ridicate, cum ar fi roțile de tren. , forjare rame și nicovale, role și supape de înaltă presiune etc., care este cel mai utilizat tip de oțel carbon turnat; Oțelul cu conținut ridicat de carbon ZG55 are un punct de topire scăzut și o performanță de turnare mai bună decât oțelul cu carbon mediu, dar plasticitatea și duritatea sa sunt slabe și este folosit doar pentru fabricarea unor piese rezistente la uzură.
2. Oțel turnat aliat
În funcție de cantitatea totală de elemente aliaje, oțelul turnat aliat poate fi împărțit în două categorii majore: oțel slab aliat și oțel înalt aliat.
① Oțel turnat slab aliat, țara mea folosește în principal mangan, siliciu mangan și serie de crom. Cum ar fi ZG40Mn, ZG30MnSi1, ZG30Cr1MnSi1, etc. Este folosit pentru fabricarea de piese precum roți dințate, cilindri de lucru pentru presa hidraulică și rotoare de turbină, în timp ce ZG40Cr1 este adesea folosit pentru a fabrica piese importante care poartă forța, cum ar fi angrenaje de mare rezistență și angrenaje de înaltă rezistență. arbori.
② Oțelul turnat înalt aliat are proprietăți speciale, cum ar fi rezistența la uzură, rezistența la căldură sau rezistența la coroziune. De exemplu, oțelul cu conținut ridicat de mangan ZGMn13 este un oțel rezistent la uzură, care este utilizat în principal pentru fabricarea pieselor utilizate în condiții de lucru cu frecare uscată, cum ar fi peretele frontal și dinții de prindere ale excavatoarelor, șenile tractoarelor și rezervoarelor etc.; Oțelul inoxidabil crom-nichel ZG1Cr18Ni9 și oțelul inoxidabil crom ZG1Cr13 și ZGCr28 etc., au rezistență ridicată la coroziune la acidul azotic și sunt utilizate în principal pentru fabricarea de piese pentru echipamente chimice, petroliere, fibre chimice și alimentare. 2. Caracteristicile procesului de turnare ale oțelului turnat
Proprietățile mecanice ale oțelului turnat sunt mai mari decât cele ale fontei, dar performanța sa de turnare este mai slabă decât cea a fontei. Deoarece oțelul turnat are un punct de topire ridicat, oțelul topit este ușor oxidat, fluiditatea oțelului topit este slabă, iar contracția este mare. Contracția sa de volum este de 10-14%, iar contracția sa liniară este de 1,8-2,5%. Pentru a preveni defecte precum turnarea insuficientă, închiderea la rece, contracția și contracția, fisurile și lipirea nisipului în piesele turnate din oțel, trebuie luate măsuri de proces mai complexe decât fonta:
1. Datorită fluidității slabe a oțelului topit, pentru a preveni închiderea la rece și turnarea insuficientă a pieselor turnate din oțel, grosimea peretelui pieselor turnate din oțel nu poate fi mai mică de 8 mm; structura sistemului de turnare trebuie să fie simplă, iar dimensiunea secțiunii transversale trebuie să fie mai mare decât cea a fontei; se folosește turnarea uscată sau turnarea la cald; temperatura de turnare trebuie crescută în mod corespunzător, în general 1520 grade ~ 1600 grade, deoarece temperatura de turnare este ridicată, supraîncălzirea oțelului topit este mare, iar starea lichidă este menținută pentru o lungă perioadă de timp, iar fluiditatea poate fi îmbunătățită. Cu toate acestea, dacă temperatura de turnare este prea ridicată, va provoca defecte precum boabe grosiere, fisurare termică, pori și lipire de nisip. Prin urmare, temperatura de turnare a pieselor turnate mici, cu pereți subțiri și de formă complexă este de aproximativ punctul de topire al oțelului + 150 grad; temperatura de turnare a pieselor turnate mari, cu pereți groși este cu aproximativ 100 de grade mai mare decât punctul său de topire.
2. Deoarece contracția oțelului turnat este mult mai mare decât cea a fontei, pentru a preveni contracția și defectele de contracție în piese turnate, în procesul de turnare sunt utilizate în mare parte sistemele de ridicare, răcitoare și subvenții pentru a obține solidificarea secvențială.
În plus, pentru a preveni contracția, contracția, porii și fisurile din oțel turnat, grosimea peretelui trebuie să fie uniformă, trebuie evitate colțurile ascuțite și structurile în unghi drept, trebuie adăugat rumeguș la nisipul folosit pentru turnare, cocs trebuie să fie adăugate la miez, iar miezurile goale și miezurile de nisip uleios ar trebui utilizate pentru a îmbunătăți randamentul și permeabilitatea la aer a matriței de nisip sau a miezului.
Punctul de topire al oțelului turnat este ridicat, iar temperatura sa de turnare este, de asemenea, ridicată în consecință. La temperaturi ridicate, interacțiunea dintre oțelul topit și materialele de turnare este foarte probabil să producă defecte de lipire a nisipului. Prin urmare, ca matriță de turnare ar trebui folosit nisip artificial de cuarț cu refractaritate ridicată, iar un strat din pulbere de cuarț sau pulbere de nisip de zircon trebuie periat pe suprafața formei de turnare. Pentru a reduce sursa de gaz, pentru a îmbunătăți fluiditatea oțelului topit și rezistența matriței de turnare, majoritatea pieselor turnate din oțel sunt turnate cu matrițe uscate sau matrițe cu uscare rapidă, cum ar fi forme de nisip de sticlă de apă întărită cu CO2- . 3. Tratamentul termic al turnărilor din oțel
Piesele turnate din oțel trebuie folosite după tratamentul termic. Deoarece există defecte de turnare, cum ar fi pori, fisuri, cavități de contracție și contracție, granule grosiere, structură neuniformă și tensiuni interne reziduale în interiorul pieselor din oțel turnat, rezistența, în special plasticitatea și duritatea pieselor din oțel turnat sunt mult reduse.
Pentru rafinarea granulelor, uniformizarea structurii și eliminarea tensiunilor interne, piesele turnate din oțel trebuie normalizate sau recoapte. Proprietățile mecanice ale oțelului după normalizare sunt mai mari decât cele după recoacere, iar costul este, de asemenea, mai mic, deci este utilizat pe scară largă. Cu toate acestea, deoarece normalizarea va cauza o tensiune internă mai mare decât recoacere, este potrivită numai pentru piese turnate din oțel cu un conținut de carbon mai mic de {{0}},35%. Deoarece piesele turnate din oțel cu conținut scăzut de carbon au plasticitate bună și nu sunt ușor de spart la răcire. Pentru a reduce stresul intern, piesele turnate din oțel trebuie, de asemenea, temperate la temperatură ridicată după normalizare. Pentru piese turnate din oțel cu un conținut de carbon mai mare sau egal cu 0,35%, cu structură complexă și predispuse la fisurare, se poate efectua numai recoacerea. Piesele turnate din oțel nu trebuie stinse, altfel sunt foarte ușor de spart. 4. Topirea oțelului turnat
Oțelul turnat este, în general, topit în cuptoare cu focar deschis, cuptoare cu arc electric și cuptoare cu inducție. Caracteristicile cuptoarelor cu vatră deschisă sunt capacitatea mare, utilizarea fierului vechi de oțel ca materie primă, capacitatea de a controla cu precizie compoziția oțelului și capacitatea de a topi oțel de înaltă calitate și oțel slab aliat. Ele sunt utilizate în principal pentru topirea oțelului topit pentru piese turnate mari din oțel cu cerințe de înaltă calitate.
Cuptorul cu arc electric trifazat este ușor de deschis și oprit, poate asigura compoziția și calitatea oțelului topit, nu are cerințe stricte privind materialele cuptorului și este ușor de încălzit. Prin urmare, poate topi oțel de înaltă calitate, oțel aliat de înaltă calitate și oțel special, etc. Este un echipament comun pentru producerea de piese turnate din oțel turnat.
În plus, utilizarea cuptoarelor cu inducție cu frecvență industrială sau cu frecvență medie poate topi diverse oțeluri aliate de înaltă calitate și oțeluri cu conținut extrem de scăzut de carbon. Cuptorul cu inducție are o viteză de topire rapidă, ardere a elementului de aliaj mic, consum redus de energie și o înaltă calitate a oțelului topit, adică un conținut scăzut de impurități și puține incluziuni, care este potrivit pentru atelierele mici de turnare a oțelului.