» » Материалы для форм отливок
23.04.2015

Сталь, идущая на изготовление форм, должна обладать:
1) хорошей ковкостью;
2) достаточным сопротивлением окислению при высоких температурах;
3) малой величиной деформации при термической обработке;
4) сопротивлением против разъедания расплавленным металлом (отсутствие привариваемости);
5) высокой ударной вязкостью и в особенности быстрым ростом ударной вязкости с повышением температуры в интервале 400—800, что необходимо для сопротивления образованию трещин разгара в поверхностных слоях форм;
6) высоким пределом прочности при умеренных температурах (от 20 до 40°), что необходимо для сопротивления развитию трещин разгара в более глубоких слоях (на более поздних стадиях разгара);
7) малым температурным коэффициентом расширения и высокой теплопроводностью;
8) высоким пределом усталости при высокой температуре.
В наибольшей степени нужными свойствами обладают легированные стали, содержащие вольфрам и хром, а также некоторые другие элементы.
Хром также способствует понижению коэффициента теплового расширения стали; стали с высоким содержанием хрома в этом отношении не уступают сталям, содержащим вольфрам, особенно при высоких температурах (-600°). Хром увеличивает стойкость стали при высоких температурах, способствуя образованию поверхностной пленки устойчивых окислов, препятствующих привариванию металла к поверхности формы.
Ванадий, вводимый в небольших количествах в сталь, оказывает на нее благоприятное влияние, позволяя повышать в ней содержание углерода без заметного понижения вязкости. Хромованадиевые стали являются наилучшими в отношении механической обработки.
Молибден хорошо влияет на прокаливаемость стали и на сохранение ею механических свойств при нагреве выше 400°.
Хромомолибденовые стали обладают достаточно высокой стойкостью и хорошо поддаются термической обработке.
Факторами, влияющими на теплопроводность стали, являются ее химический состав, структура, а также температура. Установлено следующее влияние перечисленных факторов:
1) с повышением содержания углерода и легирующих элементов теплопроводность уменьшается;
2) для углеродистых сталей теплопроводность уменьшается с увеличением температуры; для легированных сталей теплопроводность меняется с изменением температуры в большей степени, чем для углеродистых сталей;
3) понижение коэффициента теплопроводности зависит от количества остаточного аустенита в стали, обладающего наименьшим коэффициентом теплопроводности из всех структурных составляющих.
В процессе термической обработки стали вместе с изменениями в ней фазового состояния наблюдаются значительные изменения ее объема, особенно в интервале критических температур.
Изменение объема возрастает при наличии в структуре обособленных карбидов. При содержании хрома, находящегося в растворе, коэффициент термического расширения понижается. Это важно иметь в виду для предупреждения поводок при термической обработке стали, а также для уменьшения количества трещин, появляющихся на формах в период их эксплуатации.
Материалы для форм отливок
Материалы для форм отливок

В таблицах 17 и 18 приведены составы сталей для изготовления рабочих частей формы для отливок из разных сплавов. В табл. 19 указаны марки стали для различных частей форм, не соприкасающихся с жидким металлом.
За последнее время в иностранной литературе помещены данные, свидетельствующие об очень большой стойкости форм, доходящей при литье алюминиевых сплавов свыше 250 000 ударов.
Исследования, проведенные в США, показали, что содержание в стали вольфрама выше 1% вредно влияет на стойкость форм при литье алюминиевых сплавов. Вольфрам находил широкое применение как элемент, значительно уменьшающий коэффициент теплового расширения. Однако этот фактор не является основным, по которому выбирают сталь.
Согласно этим исследованиям ударная вязкость при высоких температурах, обусловливающая высокую стойкость форм у хромистомолибденовых сталей с содержанием вольфрама до 1 % или ванадия (см. табл. 18), выше, чем у сталей с высоким содержанием вольфрама, особенно при высоких температурах (фиг. 97).
Материалы для форм отливок