Основные литейные сплавы

Чугун является наиболее распространенным литейным сплавом. Серый чугун — дешевый сплав, обладающий относительно низкой температурой плавления, хорошими литейными свойствами. Его жидкотекучесть значительно выше, чем жидкотекучесть стали; усадка — 0,9—1,3%. Серый чугун используется для изготовления корпусных деталей.

Высокопрочный чугун по литейным свойствам приближается к сталям, т. е. имеет пониженную жидкотекучесть и высокую усадку. Но себестоимость отливок из высокопрочного чугуна примерно на 25% ниже себестоимости отливок из углеродистых сталей. Высокопрочный чугун используется для изготовления коленчатых и распределительных валов, стоек, опор и деталей газораспределительного механизма двигателей.

Сталь применяется для отливок, которые должны обладать высокой механической прочностью и пластичностью. Некоторые стали хорошо свариваются, поэтому можно изготавливать сложные сварно-литые конструкции.

Из конструкционных нелегированных и низколегированных сталей (в конце маркировки литейной стали ставится буква Л) изготавливаются 2/3 стальных фасонных отливок. Стали марок 45Л, 50Л, 55Л обладают относительно высокой жидкотекучестью и применяются для изготовления литых зубчатых колес. Хромистые стали (например, сталь 40ХЛ) применяют для деталей, работающих в условиях абразивного износа. Сложнолегироваиные стали (например, стали марок ЗОХНМЛ, 35ХГСЛ, 12ХНДФЛ) применяются для изготовления лопаток турбин газотурбинных двигателей.

Алюминиевые сплавы обладают высокой удельной прочностью, хорошими литейными свойствами, но плохо свариваются. Сплавы широко применяются в автотракторной промышленности и в авиастроении.

Наиболее высокими литейными свойствами обладают сплавы, легированные кремнием, — силумины (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ34).

Оми обладают достаточной пластичностью и механической прочностью, удовлетворительной коррозионной стойкостью. Из силуминов получают отливки деталей сложной конфигурации, работающих при средних нагрузках (корпусные детали).

Сплавы, легированные медью (ЛЛЗ, АЛ5, Ак7М2, АЛ32), обладают пониженными литейными свойствами, низкой пластичностью, но хорошо обрабатываются резанием и имеют повышенную теплостойкость. Они используются для изготовления теплообменников и радиаторов.

Сложнолегированные сплавы (АЛ1, АЛ8, АЛ 11, АЛ 13, АЛ23, АЛ25, АЛ27, АЛЗО) обладают высокой жидкотекучестью, теплостойкостью и прочностью. Их применяют для изготовления поршней, блоков цилиндров, стоек, колесных дисков.

Сплавы на основе титана отличаются высокой удельной прочностью и сопротивлением коррозии, высокой жидкотекучестью. Однако при температуре 600 °C титан активно поглощает азот, водород и кислород и становится хрупким. Поэтому при плавке, кристаллизации и охлаждении титановых сплавов необходимы специальные мероприятия по их газовой защите. Расплав титана активно взаимодействует со всеми используемыми в настоящее время литейными смесями, что препятствует получению качественных отливок в разовых формах.

Для обозначения титановых сплавов применяют буквенно-числовую маркировку вида ATNC, где:

• • А — идентификатор организации-разработчика или производителя: В — Всероссийский НИИ авиационных материалов (ВИAM, г. Москва): О — опытная совместная разработка ВИАМ и Верхнесалдинского металлургического производственного объединения (ВСМПО, г. Верхняя Салда, Свердловская обл.); П — Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» (ЦНИИ КМ «Прометей», г. Санкт-Петербург);
• • Т — титановый сплав;
• • N — номер сплава;
• • С — дополнительное обозначение (необязательное): У — улучшенный; М — модифицированный; И — специального назначения; Л — литейный; В — с преобладанием ванадия в качестве легирующего элемента; ГГ — губчатый.

Титановые сплавы используются очень широко:

• • в авиаи ракетостроении (каркасные детали, обшивка, топливные баки, детали реактивных двигателей, диски и лопатки компрессоров, детали воздухозаборника, детали корпусов ракетных двигателей второй и третьей ступени и т. д.);
• • б судостроении (обшивка корпусов судов и подводных лодок, сварные трубы, гребные винты, детали насосов и др.);
• • в химической промышленности (реакторы для агрессивных сред, насосы, змеевики, центрифуги и др.);
• • в гальванотехнике (ванны для хромирования, анодные корзины, теплообменники, трубопроводы, подвески и др.);
• • в газовой и нефтяной промышленности (фильтры, седла клапанов, резервуары, отстойники и др.);
• • в криогенной технике (детали холодильников, насосов компрессоров, теплообменники и др.);
• • в пищевой промышленности (сепараторы, холодильники, емкости для продуктов, цистерны и др.);
• • в медицинской промышленности (инструмент, наружные и внутренние протезы, внутрикостные фиксаторы, зажимы и др.).

Латуни отличаются невысокой стоимостью, относительно высокими механическими свойствами, удовлетворительными литейными свойствами (особенно сложнолегироваиные сплавы), хорошей свариваемостью. Сплавы применяются для изготовления втулок, сепараторов, подшипников, узлов трения, деталей гидравлической и бензиновой арматуры.

Бронзы (особенно оловянные) имеют хорошие литейные свойства. Оловянные бронзы используются для изготовления подшипников скольжения, втулок, шестерен, работающих в условиях интенсивного истирания. Безоловянные бронзы используются как заменители оловянных бронз: они обладают более высокими механическими, коррозионными, антифрикционными и литейными свойствами.