Сталь марки 110Г13Л
| Марка: 110Г13Л Класс: Сталь для отливок обыкновенная Вид поставки: отливки: ГОСТ 2176-77. Использование в промышленности: корпуса вихревых и шаровых мельниц, щеки и конуса дробилок, зубья и передние стенки ковшей экскаваторов, железнодорожные крестовины и др. тяжелонагруженные детали, работающие под действием статических и высоких динамических нагрузок и от которых требуется высокая износостойкость. |
| Химический состав в % стали 110Г13Л | ||
| C | 0,9 - 1,4 | |
| Si | 0,8 - 1 | |
| Mn | 11,5 - 15 | |
| Ni | до 1 | |
| S | до 0,05 | |
| P | до 0,12 | |
| Cr | до 1 | |
| Cu | до 0,3 | |
| Fe | ~83 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 110Г13Л | |||
| США | A128, J91109, J91119, J91129, J91139, J91149 | Германия | 1.3401, 1.3802, GX120Mn12, GX120Mn13, X120Mn12 |
| Япония | SCMnH1, SCMnH11, SCMnH2, SCMnH3 | Франция | Z120M12, Z120M12M |
| Англия | BW10 | Италия | GX120Mn12 |
| Испания | AM-X-120Mn12, F.240, F.8251, X120Mn12 | Китай | ZGMn13-1, ZGMn13-1-4, ZGMn13-2, ZGMn13-3 |
| Швеция | 2183 | Венгрия | X120Mn13 |
| Польша | C120G13, L120G13 | Румыния | T105Mn120, T130Mn135 |
| Чехия | 17618, 422920 | Финляндия | G-X120Mn13 |
| Австрия | BOHLERK700 | Юж.Корея | SCMnH1 |
| Норвегия | 1699 | ||
| Дополнительная информация и свойства |
| Свариваемость материала: не применяется для сварных конструкций. Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. Обрабатываемость резанием: HB 229, К υ тв. спл=0,25 Температура начала затвердевания, °С: 1350-1370 Показатель трещиноустойчивости, Кт.у.: 0,4 Склонность к образованию усадочной раковины, Ку.р.:1,7. Жидкотекучесть, Кж.т: 0,8. Линейная усадка, %: 2.6-2,7 Склонность к образованию усадочной пористости, Ку.п.:2,5 |
| Механические свойства отливок стали 110Г13Л при различных температурах испытания | ||||||
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж/см2) | НВ |
| 20 -20 -40 -60 -80 | 360-380 | 654-830 | 34-53 | 34-43 | 260-350 240-320 220-300 190-300 90-210 | 186-229 |
| Предел выносливости стали 110Г13Л | ||
| σ-1, МПА | n | Термообработка |
| 176-196 | 106 | σв=640-710 МПа |
Предел длительной прочности стали 110Г13Л
σ2001000=882 МПа, σ5501000=107 МПа, σ3001000=686 МПа, σ4001000=441 МПа
| Коррозионная стойкость стали 110Г13Л | |
| Среда | Глубина коррозии, мм/год |
| КТВ 3% раствор NaCl | 0,043 0,081 |
Типичный пример использования стали 110Г13: сталь используется для электрошлаковой наплавки - изготовление биметаллических бил дробилок (основа - низкоуглеродистая сталь). Технология электрошлаковой наплавки предусматривает использование плавящегося мундштука с подачей электродной проволоки Св-08 диаметром 4 мм и шихтового материала, состоящего из смеси доменного и электроферромарганца в соотношении 4:1. Шихту подают через тарельчатый питатель, приводимый в движение механизмом подачи проволоки. Режим наплавки: Iс = 630 A; Uc = 22 В; hs =30 мм; ve = 104 м/ч; производительность питателя 50 г/мин.
Глубина проплавления основного металла 3-5 мм. Наплавляют слой сечением 25 X 40 мм по длине била 850 мм. Начальный и конечный участки наплавленного слоя удаляют газовой резкой, погружая била в воду, чтобы исключить возможность перегрева слоя. Места реза зачищают наждачным кругом.
Химический состав наплавленного слоя: 0,9-1,1% С; 13,5 - 14% Мn; 0,4-0,5% Si; 0,018-0,023% S; 0,08-0,09% Р. Электрошлаковый процесс обеспечивает более благоприятный термический цикл по сравнению с дуговым, меньшую склонность к образованию горячих трещин. Стойкость бил увеличивается в 8-9 раз.
Представляет интерес технология одновременной горизонтальной электрошлаковой наплавки серии бил шахтных мельниц. После зачистки наплавляемой поверхности била укладывают в специальные кондукторы, закрепленные на замкнутой ленте транспортера. Между ними устанавливают медные пластины-прокладки толщиной 10 мм. Наплавляемая поверхность бил и медные прокладки образуют сплошную полосу, на которую подают шихту и флюс. Слой флюс - шихта - флюс расплавляют гребенкой из низкоуглеродистых проволок, подаваемых наплавочным аппаратом. Ниже приведен режим наплавки:
| Сила тока, А | 2500—3500 |
| Напряжение, В | 32—36 |
| Число проволок, шт. | 6 |
| Диаметр проволоки, мм | 3 |
| Скорость, м/ч: подачи проволоки наплавки | 120 3.4 |
| Расход материалов на одно било (сплав сталинит), кг: феррохром ферромарганец проволока Св-08А флюс АН-348-А | 0.46 0.38 1.1 0.2 |
При горизонтальной электрошлаковой наплавке большинство операций механизировано. Дальнейшее совершенствование техники и технологии наплавки, а также повышение точности размеров заготовок бил могут позволить полностью автоматизировать процесс наплавки. Износостойкость наплавленных бил в 3 раза выше, чем ненаплавленных. После окончания операции наплавки медные пластины-прокладки вынимают, и била отделяют одно от другого.
Разработана и изготовлена промышленная установка У-305 с источником питания ТШН-15, на которой наплавляют чугунные и стальные валки штрипсового стана «300» и двух проволочных станов «250-1» и «250-2». Электрошлаковую наплавку осуществляют трубчатыми электродами D 300 мм, отлитыми центробежным методом из легированного чугуна. Длина бочки валка 450 мм, общая длина 1400 мм, материал валка - чугун с шаровидным графитом. Рабочий слой - отбеленный хромоникелевый чугун типа нихард следующего состава: 2,8% С; до 0,3% Si; 0,6% Мn; 0,8% Сr; до 3,8% Ni; до 0,55% Р и до 0,11 % S. Твердость рабочего слоя отбеленного чугуна НВ 560-630, толщина слоя 25-35 мм. Она в 2,5-3,5 раза превышает толщину допускаемого износа.
Для наплавки валков используют флюс АНФ-14. Начинать процесс можно по принципу жидкого старта или при помощи специальной смеси, содержащей флюс АНФ-14, стальную стружку и прокатную окалину. Некоторые параметры режима наплавки приведены в таблице ниже.
| Таблица 9.60 | ||||||||||
| N пп | Материал валка | Размеры бочки, мм | Температура предварительного подогрева, °C | Начало процесса | Рабочий режим | |||||
| Диаметр | Длина | UC, B | IC, A | t, мин | UC, B | IC, A | t, мин | |||
| 1 | Сталь 45 | 350 | 450 | 200-250 | 49 | 3000 | 5 | 43-40 | 5000 | 80 |
| 2 | Чугун | 337 | 705 | 100-150 | 46 | 3000 | 5 | 40-37 | 5000 | 140 |
| 3 | Сталь 45 | 350 | 450 | 20 | 49 | 3000 | 7 | 46-43 | 6500 | 60 |
| 4 | Сталь 45 | 350 | 450 | 150-200 | 46 | 3000 | 10 | 49-37 | 6000 | 67 |
| 5 | Чугун | 337 | 705 | 200-250 | 46 | 3000 | 5 | 40-37 | 5000 | 120 |
Производительность установки составляет 120-150 кг/ч. Химический состав (%) наплавленного и электродного металла приведен в таблице ниже.
Порядковые номера табл. 9.61 соответствуют номерам табл. 9.60.
Исследование микроструктуры наплавленного слоя (№ 3, табл. 9.60) показало, что она довольно сложна и состоит из мартенсита, нижнего бейнита, перлита, остаточного легированного аустенита и цементитной составляющей.
| Таблица 9.61 | ||||||||||
| N пп | Металл | Cобщ | Cсвоб | Mn | Si | S | P | Cr | Ni | Mo |
| 1 | Наплавленный | 3.45 | 2.76 | 0.61 | 2.2 | 0.043 | 0.6 | 0.88 | 1.07 | 0.76 |
| Электродный | 3.65 | - | 0.81 | 2.43 | 0.116 | 0.4 | 0.9 | 1.24 | 0.9 | |
| 2 | Наплавленный | 3.37 | 2.85 | 0.57 | 1.8 | 0.037 | 0.36 | 0.7 | 1 | 0.61 |
| Электродный | 3.64 | - | 0.84 | 2.43 | 0.116 | 0.4 | 0.9 | 1.24 | 0.9 | |
| 3 | Наплавленный | 3.45 | 2.9 | 0.72 | 1.21 | 0.07 | 0.45 | 1.82 | 2.45 | 0.63 |
| 4 | То же | 3.35 | 0.4 | 0.58 | 1 | 0.045 | 0.46 | 1.54 | 2.45 | 0.71 |
| 5 | » | 3.69 | 1.6 | 0.54 | 1.68 | 0.074 | 0.54 | 0.65 | 0.87 | 0.58 |
Стойкость наплавленных валков в 2-3 раза выше, чем литых чугунных двухслойных валков. В качестве антикоррозионных покрытий, наносимых электрошлаковой наплавкой, используют высоколегированные стали и сплавы на основе меди. Наиболее удовлетворительные результаты получены при электрошлаковой наплавке с минимальным проплавлением основного металла.
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| sв | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
