Изготовление литых деталей из стали 35ХМЛ

Свойства и особенности, как достигаем качества

1. Наши возможности

АО «Завод специального машиностроения «Маяк» специализируется на изготовлении отливок с механической обработкой из низколегированной конструкционной стали 35ХМЛ. Материал относится к классу улучшаемых (перлитного класса) хромомолибденовых сталей, упрочняемых термической обработкой, и предназначен для ответственных деталей, работающих при знакопеременных, ударных и динамических нагрузках, при умеренных и повышенных температурах, в том числе под нагрузкой и в узлах трения. Высокая прокаливаемость за счёт комплекса Cr–Mo обеспечивает равномерные прочностные свойства по сечению даже массивных отливок.

• Нормативная база: работаем по ГОСТ 977-88 «Отливки стальные. Общие технические условия» (группы 1,2,3).

• Типовые детали: зубчатые колёса и венцы, валы, шпиндели, оси, крепёж ответственного назначения, корпусные и фланцевые детали, диски, бандажи, ступицы, кронштейны, рычаги, детали, работающие при знакопеременных и ударных нагрузках, детали горно-металлургического, энергетического, транспортного и общемашиностроительного оборудования, а также другие детали, требующие повышенной прочности, прокаливаемости и износостойкости.

• 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

Максимальная масса отливки

6 000 кг

Максимальная длина отливки

4 000 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 35ХМЛ

Химический состав стали 35ХМЛ регламентируется ГОСТ 977-88. Нормы состава приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Химический состав стали 35ХМЛ по ГОСТ 977-88

Элемент	C	Mn	Si	Cr	Mo	Ni	P	S
35ХМЛ	0,30–0,40	0,40–0,90	0,20–0,45	0,50–0,80	0,20–0,30	≤ 0,30	≤ 0,030	≤ 0,025

Инженерная логика состава

• C 0,30–0,40 % — углерод — основа упрочняемости стали: при закалке формируется мартенситная структура, обеспечивающая высокую прочность, твёрдость и износостойкость. Содержание углерода задаёт уровень прочности и твёрдости после улучшения и ограничивается сверху для сохранения достаточной пластичности и вязкости.

• Cr 0,50–0,80 % — хром — основной элемент, повышающий прокаливаемость и твёрдость; совместно с молибденом обеспечивает сквозную прокаливаемость массивных сечений и устойчивость свойств по сечению отливки.

• Mo 0,20–0,30 % — молибден — ключевой элемент этой стали: повышает прокаливаемость, увеличивает теплостойкость и сопротивление отпуску (разупрочнению при нагреве), а также резко снижает склонность к обратимой отпускной хрупкости.

• Mn 0,40–0,90 % — марганец — раскислитель и дополнительный элемент, повышающий прокаливаемость; связывает серу, снижая её вредное влияние на горячеломкость.

• Si 0,20–0,45 % — кремний — раскислитель, повышающий жаростойкость (окалиностойкость) и упрочняющий феррит.

• Ni ≤ 0,30 % — никель — остаточная примесь; в пределах нормы не ухудшает свойства, а в малых количествах несколько повышает вязкость.

• P ≤ 0,030 % и S ≤ 0,025 % — жёсткие ограничения по фосфору и сере гарантируют требуемый уровень пластичности, ударной вязкости и технологичности.

Ключевое следствие. Низколегированная хромомолибденовая матрица перлитного класса при литье имеет значительную объёмную усадку, склонность к ликвации хрома, молибдена и углерода, высокие внутренние напряжения при закалке, чувствительность к режиму отпуска (см. раздел 4).

3. Механические свойства

Механические свойства стали для отливок марки 35ХМЛ нормируются ГОСТ 977-88. Важно, что для этой стали стандарт допускает несколько категорий прочности — в зависимости от назначенного режима термической обработки (нормализация, нормализация с отпуском, закалка с высоким отпуском). Это позволяет одной и той же марке закрывать и малонагруженные, и особо ответственные детали, подбирая требуемый уровень прочности, твёрдости и вязкости.

3.1. Нормируемые значения (ГОСТ 977-88)

Таблица 2 — Нормируемые механические свойства стали 35ХМЛ (ГОСТ 977-88)

Категория прочности	Рекомендуемый режим ТО	σт, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU +20 °C, кДж/м²
К40	Нормализация 860-880 °C Или Нормализация 860-880 °C + Отпуск 600–650 °C	392	589	12	20	294
КТ55	Закалка 860-870 °C + Отпуск 600–650 °C	540	687	12	25	392

Значения приведены для отливок с толщиной стенки до 100 мм..

Инженерная логика прочностных характеристик

• Сочетание прочности и вязкости. Значения σв не менее 687 МПа, σт не менее 540 МПа, δ5 не менее 12 % и KCU не менее 392 кДж/м² (для состояния после закалки и отпуска) определяют главное достоинство стали — сбалансированный комплекс высокой прочности, твёрдости и износостойкости при достаточной пластичности и ударной вязкости. Для улучшаемой стали перлитного класса характерна более высокая конструктивная прочность (σт/σв), чем у обычных углеродистых сталей.

• Роль закалки. Именно термическая обработка формирует свойства: закалка (860-870 °C) фиксирует мартенситную структуру и обеспечивает высокую прочность, твёрдость и прокаливаемость. Быстрое охлаждение требует строгого контроля, поскольку мартенситное превращение сопровождается значительными внутренними напряжениями и опасностью закалочных трещин и коробления.

• Роль высокого отпуска. Немедленный высокий отпуск (600–650 °C) после закалки обязателен: он снимает внутренние напряжения, повышает вязкость и пластичность, стабилизирует структуру и геометрию отливки. Молибден расширяет интервал безопасных температур отпуска и подавляет обратимую отпускную хрупкость, что делает комплекс свойств стабильным.

• Выбор категории под задачу. Категория прочности назначается под условия работы детали: где не нужен максимум прочности и важны обрабатываемость и геометрия — достаточно нормализации; для ответственных нагруженных узлов применяют закалка с отпуском. Такой диапазон делает 35ХМЛ гибким конструкционным материалом.

• Работа при умеренных и повышенных температурах. Благодаря молибдену механические свойства устойчивы к нагреву, металл сопротивляется разупрочнению при рабочих температурах, что важно для деталей энергетического и теплотехнического оборудования.

• Стабильность геометрии. Полная термическая обработка стабилизирует размеры отливки перед механической обработкой, что особенно важно для точных корпусных и зубчатых деталей.

4. «Капризность» стали 35ХМЛ и меры борьбы с ней

Сталь 35ХМЛ по своей природе является сложным объектом для литейного производства. Низколегированная хромомолибденовая матрица, повышенное содержание углерода и склонность к ликвации легирующих элементов, значительная усадка и чувствительность к режиму термообработки — всё это требует строгого соблюдения технологии на каждом переделе. Рассмотрим основные проблемы, с которыми сталкиваются при литье этой стали, и меры, которые мы применяем для их решения.

4.1. Усадочная пористость и ликвация

Низколегированные стали имеют значительную объёмную усадку и склонность к ликвации хрома, молибдена и углерода. Металл долго остаётся в интервале кристаллизации, питание корочки затруднено — отсюда рассеянная усадочная пористость и химическая неоднородность, приводящие к разной прокаливаемости и твёрдости по сечению.

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 активно 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

Сталь имеет повышенную усадку и пониженную теплопроводность, что создаёт высокие термические напряжения при охлаждении отливки и склонность к горячим трещинам в тонких сечениях и в зонах сопряжений. Склонность усиливают сера и фосфор, поэтому их содержание жёстко ограничивают.

Наши меры: оптимизация литниковой системы, податливые противопригарные покрытия, согласованная податливость формы, технологические радиусы в галтелях и выдержка перед выбивкой (не «рвать» отливку в горячем состоянии). Для сложных сечений режим согласуется с термопрочностным анализом в ProCast.

4.4. Закалочные трещины, коробление и отпускная хрупкость

При закалке мартенситное превращение сопровождается значительными внутренними напряжениями, что делает сталь склонной к закалочным трещинам и короблению, особенно в массивных и тонкостенных сечениях. Неполный отпуск оставляет металл хрупким и опасным в эксплуатации; для этой стали опасен интервал отпускной хрупкости, а медленное охлаждение после отпуска может её усилить — хотя молибден существенно снижает эту склонность. При выборе нормализации как более мягкого режима риск закалочных трещин снимается, но уровень прочности оказывается ниже.

Наши меры: обоснованный выбор режима (нормализация — для менее ответственных деталей; закалка с высоким отпуском — для ответственных), выбор среды и скорости охлаждения при закалке (масло или полимерная среда), немедленный высокий отпуск 600–650 °C сразу после закалки, исключение выдержки в опасном интервале температур, ускоренное охлаждение после отпуска, строгий контроль режимов термообработки в печи с фиксацией параметров.

4.5. Неметаллические включения и чистота

Оксиды и сульфиды загрязняют металл и снижают пластичность, ударную вязкость и усталостную прочность ответственных деталей (валов, зубчатых колёс).

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

4.6. Химическая неоднородность и разброс прокаливаемости

Из-за ликвации хрома, молибдена и углерода свойства по сечению отливки могут различаться. Неравномерное распределение углерода и легирующих ведёт к разной прокаливаемости и твёрдости, что критично для деталей, работающих на износ и знакопеременные нагрузки.

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

Резюме по «капризности»

Сталь 35ХМЛ не терпит импровизации ни на одном этапе: металл (газы, включения, ликвация), форма (усадка, горячие трещины) или термообработка (закалочные трещины, коробление, отпускная хрупкость). 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 35ХМЛ 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 35ХМЛ ведётся в дуговых или индукционных печах с тщательным контролем шихтовых материалов. Технологический процесс обеспечивает низкое содержание серы и фосфора (≤ 0,025 % и ≤ 0,030 % соответственно), глубокое раскисление марганцем и кремнием и точное попадание в заданный диапазон по углероду, хрому и молибдену. 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

Важной операцией литейного передела является термическая обработка. В зависимости от назначенной категории прочности (см. подраздел 3.1) применяется один из режимов:

1. Нормализация 860-880 °C с охлаждением на воздухе (категория I) — для деталей, где требуются технологичность, обрабатываемость и стабильность геометрии.

2. Нормализация 860-880 °C с последующим высоким отпуском 600–650 °C (категория II) — промежуточный уровень прочности и вязкости.

3. Закалка 860-870 °C с последующим высоким отпуском 600–650 °C (категория III) — для ответственных нагруженных деталей.

Выбор режима и среды охлаждения (воздух, масло или вода) определяется требованиями к прочности, толщиной и конфигурацией отливки и фиксируется в технологической документации. Отпуск выполняется сразу после закалки.

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. Отдельного внимания требует учёт повышенной твёрдости стали после закалки с отпуском, что определяет выбор режущего инструмента и режимов резания; при необходимости черновая обработка выполняется до окончательной термообработки с учётом припуска на финишные операции. 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 конструкторской документацией изделия и требованиями нормативной документации. В зависимости от категории ответственности применяются визуально-измерительный контроль, ультразвуковая дефектоскопия, рентгеноскопия, капиллярный и магнитопорошковый методы. Поскольку сталь 35ХМЛ ферромагнитна, магнитопорошковый метод особенно эффективен для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов, в первую очередь закалочных трещин. 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

Приёмка отливок и литых деталей из стали 35ХМЛ 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.

Изготовление отливок из стали 35ХМЛ

Полный производственный цикл: разработка литейной технологии, моделирование в ProCast, литьё в ХТС, термообработка, механическая обработка и контроль готовых деталей.

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