Изготовление литых деталей из стали 12ДН2ФЛ

Свойства и особенности, как достигаем качества

АО «Завод специального машиностроения «Маяк» — надёжный поставщик фасонных отливок с механической обработкой из низкоуглеродистой легированной стали 12ДН2ФЛ (система Ni–Cu–V). Материал относится к классу хорошо свариваемых конструкционных литейных сталей, упрочняемых термической обработкой, и предназначен для ответственных литых, лито-сварных и комбинированных конструкций, работающих под статической и динамической нагрузкой при температурах до 400 °C, в том числе в судостроении. Сочетает высокую прочность и вязкость с технологичностью и свариваемостью.

1. Наши возможности

Материал относится к классу низкоуглеродистых легированных сталей (C 0,08–0,16 %, Ni 1,8–2,2 %, Cu 1,2–1,5 %, V 0,08–0,15 %), упрочняемых термической обработкой, и предназначен для ответственных деталей, работающих под статической и динамической нагрузкой при температурах до 400 °C. Высокая прочность и ударная вязкость сочетаются с хорошей свариваемостью и технологичностью.

· Нормативная база: работаем по ГОСТ 977-88 «Отливки стальные. Общие технические условия»

· Типовые детали: опорные конструкции, литые элементы корпусов, кронштейны, фундаментные и рамные детали, детали лито-сварных и комбинированных конструкций судового назначения, ответственные детали, работающие под статической и динамической нагрузкой при температурах до 400 °C.

· Полный цикл на одном предприятии: разработка литейной технологии → моделирование литейных процессов в ProCast → изготовление модельной оснастки → выплавка → заливка → термообработка → механическая обработка → неразрушающий и разрушающий контроль → приёмка, включая освидетельствование РМРС по отдельным изделиям.

Максимальная масса отливки

6 000 кг

Максимальные габариты отливки

4 000 х 2000 х 1000 мм

Технология литья

Литьё в ХТС (холодно-твердеющие смеси)

Полный цикл — гарантия качества. Концентрация всех переделов в рамках одного предприятия позволяет контролировать качество на каждом технологическом этапе, сокращать сроки поставки и нести полную ответственность за соответствие отливок и готовых деталей требованиям нормативной документации. По запросу заказчика предоставляется полный комплект сопроводительных документов: сертификаты плавок, протоколы механических испытаний, заключения неразрушающего контроля и акты приёмки.

2. Химический состав стали 12ДН2ФЛ

Химический состав стали 12ДН2ФЛ регламентируется ГОСТ 977-88. Нормы состава приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Химический состав стали 12ДН2ФЛ по ГОСТ 977-88

Элемент	C	Mn	Si	Ni	Cu	V	P	S
12ДН2ФЛ	0,08–0,16	0,4–0,9	0,2–0,4	1,8–2,2	1,2–1,5	0,08–0,15	≤ 0,035	≤ 0,035

Инженерная логика состава

· C 0,08–0,16 % — низкое содержание углерода — основа хорошей свариваемости и пластичности. Углерод ограничивают сверху, чтобы получить достаточную вязкость и технологичность при литье и сварке, а требуемую прочность обеспечивают легированием и термической обработкой, а не углеродом.

· Ni 1,8–2,2 % — никель — главный упрочняющий и вязкостный элемент. Повышает прокаливаемость, улучшает ударную вязкость при пониженных температурах, снижает склонность к хрупкому разрушению и обеспечивает высокую вязкость металла шва и зоны термического влияния.

· Cu 1,2–1,5 % — медь — упрочняющий элемент и дополнительный вклад в коррозионную стойкость. В сочетании с никелем повышает прочность при сохранении пластичности; требует контроля в шихте из-за риска «медной» хрупкости при горячей обработке.

· V 0,08–0,15 % — ванадий — сильный карбонитридообразующий элемент, обеспечивает мелкозернистость и упрочнение при отпуске, повышает прочность и стабильность структуры.

· Mn 0,4–0,9 % — марганец — раскислитель и дополнительный элемент, повышающий прокаливаемость; связывает серу.

· Si 0,2–0,4 % — кремний — раскислитель, повышающий технологичность и жаростойкость.

· P ≤ 0,035 % и S ≤ 0,035 % — ограничения по фосфору и сере обеспечивают требуемый уровень пластичности, ударной вязкости и свариваемости.

Ключевое следствие. Низкоуглеродистая Ni–Cu–V-матрица при литье относительно благоприятна по наличию хорошей свариваемости и высокой вязкости, но требует точного баланса легирования и строгого регламента термообработки (см. раздел 4): склонность к ликвации никеля и меди, чувствительность к погонной энергии сварки и опасность отпускной хрупкости.

3. Механические свойства

Механические свойства стали для отливок марки 12ДН2ФЛ нормируются ГОСТ 977-88.

3.1. Нормируемые значения (ГОСТ 977-88)

Таблица 2 — Нормируемые механические свойства стали 12ДН2ФЛ (ГОСТ 977-88)

Категория	Рекомендуемый режим ТО	σт, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU +20 °C, кДж/м²
К55	Нормализация 910–930 °C + отпуск 530–580 °C	540	638	12	20	294
КТ65	Закалка 890–910 °C + отпуск 560–600 °C	638	785	12	25	392

Твёрдость: HB 170–229. Значения приведены для отливок с толщиной стенки до 100 мм.

Инженерная логика прочностных характеристик

· Сочетание прочности и вязкости. Две категории прочности (К55 и КТ65) дают заказчику возможность выбора: от умеренной прочности при высокой вязкости (нормализация) до повышенной прочности при сохранении высокой ударной вязкости (закалка).

· Роль нормализации. Нормализация с отпуском обеспечивает феррито-бейнитную/бейнитную структуру с высокой вязкостью и минимальными внутренними напряжениями — режим, оптимальный для сварных и лито-сварных конструкций.

· Роль закалки. Закалка (890–910 °C) с последующим отпуском (560–600 °C) повышает прочностные характеристики (σв ≥ 785 МПа) при сохранении достаточной пластичности и вязкости.

· Работа при умеренных температурах. Механические свойства стабильны в рабочем диапазоне температур до 400 °C, что важно для энергетического и судового оборудования.

· Стабильность геометрии. Полная термическая обработка стабилизирует размеры отливки перед механической обработкой.

4. «Капризность» стали 12ДН2ФЛ и меры борьбы с ней

Сталь 12ДН2ФЛ технологичнее мартенситных хромистых сталей (в том числе за счёт низкого углерода и хорошей свариваемости), но имеет собственные «болевые точки»: ликвацию никеля и меди, чувствительность к режиму термообработки и отпускную хрупкость, а также насыщение газами при выплавке. Рассмотрим их и меры, которые мы применяем.

4.1. Усадочная пористость и ликвация

Сталь склонна к ликвации никеля и меди, а также к усадочной пористости в массивных сечениях при недостаточном питании.

Наши меры: моделирование в ProCast (анализ температурного поля, горячих пятен, времени затвердевания) на стадии проектирования технологии → расчёт прибылей и холодильников → направленное затвердевание от тонкого сечения к прибыли. Результат — пористость «вытягивается» в прибыль, а не в тело отливки.

4.2. Газовая пористость и насыщение газами

Расплав растворяет водород и азот, что ведёт к газовой пористости и структурной неоднородности.

Наши меры: правильное раскисление, аргонная продувка в ковше (вторичная металлургия) — удаление водорода и неметаллических включений, контроль шихты и влажности форм, выплавка в печах с контролируемой атмосферой. Плюс контроль режима заливки в форму.

4.3. Горячие трещины (горячеломкость)

Пониженная теплопроводность и усадка создают термические напряжения при охлаждении отливки — возможны горячие трещины в тонких сечениях и в зонах сопряжений. Дополнительный риск связан с повышенным содержанием меди.

Наши меры: оптимизация литниковой системы, податливые противопригарные покрытия, согласованная податливость формы, технологические радиусы в галтелях и выдержка перед выбивкой. Для сложных сечений режим согласуется с термопрочностным анализом в ProCast.

4.4. Отпускная хрупкость и выбор режима ТО

При отпуске в опасном интервале температур и особенно при медленном охлаждении после отпуска возможно развитие обратимой отпускной хрупкости (легирование Ni и Mn этому способствует). Неполный отпуск оставляет металл с повышенными напряжениями.

Наши меры: обоснованный выбор режима (нормализация или закалка) и температуры отпуска, исключение выдержки в опасном интервале температур, ускоренное охлаждение после отпуска, строгий контроль параметров термообработки в печи с их фиксацией.

4.5. Неметаллические включения и чистота

Оксиды и сульфиды загрязняют металл и снижают пластичность, ударную вязкость и качество сварных соединений.

Наши меры: аргонная продувка (флотация включений), отстой в ковше, пенокерамические фильтры/барьеры, чистая шихта и строгий регламент завалки.

4.6. Химическая неоднородность и разброс свойств

Из-за ликвации никеля и меди свойства по сечению отливки могут различаться.

Наши меры: контроль химического состава по плавке, моделирование кристаллизации в ProCast, единые режимы термообработки, аттестационный контроль механических свойств на образцах из пробных брусков.

Резюме по «капризности»

Сталь 12ДН2ФЛ прощает больше, чем мартенситные хромистые стали, но не терпит импровизации в металле (газы, включения, ликвация), форме (усадка, горячие трещины) и термообработке (отпускная хрупкость, разброс свойств). Три «столпа» нашей технологии — аргонная продувка расплава, полное моделирование в ProCast и строгий регламент термообработки — снимают эти риски и позволяют стабильно попадать в требования ГОСТ 977-88.

5. Технология литья

Технология производства отливок из стали 12ДН2ФЛ включает три основных передела: выплавку, формовку и термообработку. Каждый передел выполняется по утверждённым регламентам с фиксацией параметров в технологической документации.

5.1. Выплавка

Выплавка стали 12ДН2ФЛ ведётся в дуговых или индукционных печах с тщательным контролем шихтовых материалов (особенно по меди во избежание загрязнения шихты). Процесс обеспечивает низкое содержание серы и фосфора (≤ 0,035 %), глубокое раскисление марганцем и кремнием и точное попадание в заданный диапазон по углероду, никелю, меди и ванадию. Химический состав корректируется по результатам экспресс-анализа перед выпуском плавки; параллельно отбирается контрольная проба для обязательного химического анализа плавки.

5.2. Формовка

Формовка выполняется в песчано-смоляные формы из холодно-твердеющих смесей (ХТС). Организуется направленное питание отливки прибылями, исключающее образование усадочной рыхлости и горячих трещин.

5.3. Термообработка

Заключительной операцией литейного передела является термическая обработка. Базовые режимы: нормализация 910–930 °C + отпуск 530–580 °C (категория К55) либо закалка 890–910 °C + отпуск 560–600 °C (категория КТ65). Выбор режима определяется требованиями к прочности и вязкости конкретного изделия и фиксируется в технологической документации. Отпуск выполняется сразу после закалки/нормализации.

6. Механическая обработка и неразрушающий контроль

После литейного передела отливки поступают в механическую обработку и проходят обязательный контроль качества, включающий неразрушающие и разрушающие методы.

6.1. Механическая обработка

Механическая обработка отливок выполняется в два этапа — черновая и чистовая. При назначении припусков учитываются допуски на литьё, величина усадки, коробление и деформации после термической обработки, а также необходимый слой для удаления поверхностных дефектов. После черновой обработки при необходимости проводится промежуточная термообработка для снятия остаточных напряжений; чистовая обработка обеспечивает окончательные размеры и требуемую шероховатость поверхности. Широкий парк станочного оборудования позволяет выполнять сложные задачи в приемлемые сроки.

6.2. Неразрушающий контроль

Объём и нормы неразрушающего контроля устанавливаются Правилами РМРС и конструкторской документацией изделия. В зависимости от категории ответственности применяются визуально-измерительный контроль, ультразвуковая дефектоскопия, рентгеноскопия, капиллярный и магнитопорошковый методы. Поскольку сталь 12ДН2ФЛ ферромагнитна, магнитопорошковый метод эффективен для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов. Цель НК — выявление недопустимых дефектов литейного происхождения: раковин, рыхлот, трещин и включений, а также подтверждение сплошности металла в ответственных зонах отливки.

6.3. Разрушающий контроль

Разрушающий контроль включает механические испытания образцов (растяжение и ударный изгиб) и химический анализ на каждую плавку. Результаты оформляются протоколами испытаний и используются при заполнении сертификата приёмки отливки.

7. Приёмка и освидетельствование РМРС

Приёмка отливок и литых деталей из стали 12ДН2ФЛ осуществляется по ГОСТ 977-88, ГОСТ Р 53464-2009 и по иным требованиям конструкторской документации:

1. Химический анализ — по сертификату плавки.

2. Механические испытания — на образцах из пробных брусков: σт, σв, δ5, ψ, KCU при +20 °C.

3. Контроль дефектов — визуальный и измерительный контроль, при необходимости УЗК/РК и магнитопорошковый контроль ответственных зон.

4. Документация — сертификат качества по ГОСТ 977-88 с номером плавки, режимами термообработки и результатами испытаний.

Освидетельствование Российским морским регистром судоходства

Освидетельствование РМРС выполняется по действующим Правилам Регистра. Объём испытаний, порядок отбора образцов и формы сертификатов определяются Регистром и техническими требованиями на конкретное изделие. При положительных результатах изделия клеймятся, выдаются документы установленного образца, удостоверяющие годность изделий к применению в судостроении.

Возврат к списку

КАК СДЕЛАТЬ ЗАКАЗ?

Если у вас возникли вопросы или вы хотите узнать цены, обращайтесь в отдел сбыта по телефону:

+7 (4842) 75-10-21 (многоканальный)

или на e-mail:

zsm-mk@yandex.ru

Профессиональные сотрудники предоставят Вам дополнительную информацию и помогут оформить заявку.

Отправляя заявку я даю свое согласие на обработку моих персональных данных

ВНИМАНИЕ! С 01.11.2024г Принимаем на заказ ТОЛЬКО ЛИТЫЕ детали!

Работы с листом, поковками, штамповками не производятся.

подать заявку на заказ