Литі заготівліз нержавіючих сталей, Технологія гідротурбобудування
До цієї групи відносяться заготівлі лопат робочих коліс поворотно-лопатевих гідротурбін, литі елементи зварних робочих коліс радіально-осьових і ковшових гідротурбін, а також цільнолиті робочі колеса. Найбільші цільнолиті з нержавіючої сталі робочі колеса радіально-осьових гідротурбін масою 38 т мають діаметр 4500 і висоту 1985 мм. Витрата рідкого металу для їх виливки - 75 т. Аналогічні характеристики мають заготівлі маточок зварних робочих коліс. Ціліснолиті лопаті робочих коліс поворотно-лопатевого типу мають розміри пера в плані 3700 X 5800 мм при товщині від 30 до 350 мм. Маса таких лопатей 22, а витрата рідкого металу - 40 т. В даний час розглядається питання організації виробництва суцільнолитих лопатей масою до 30 т.
Масивність, різниця товщини деталей по довжині і велика значна різнотовщинність і довжина деталей, необхідність «лікування» зварюванням ливарних дефектів, а також зварне виконання висувають дуже високі вимоги до технологічних якостей матеріалу: ливарних властивостей, складності термічної обробки і особливо зварюваності. Необхідність поліпшення технологічності матеріалу призвела до розробки нових нержавіючих сталей, що замінили сталь марки 25Х14НЛ, що застосовувалася до 1952 р [11]. Основним напрямом зміни хімічного складу при створенні нових марок нержавіючих сталей було зниження вмісту вуглецю та хрому, а також легування міддю та нікелем для отримання більш високих і рівномірних за перерізом виливків пластичних характеристик матеріалу та покращення його зварюваності. Виходячи з цих міркувань послідовно були розроблені та освоєні у виробництві нові марки нержавіючої сталі [16]: 20Х13НЛ, 0Х12НДЛ та 00Х12НЗДЛ. У всіх випадках з урахуваннямможливого розкиду даних аналізу хімічного складу у виливку нижня межа вмісту хрому сталі прийнятий рівним 12%. Це з тим, що зменшенні вмісту хрому нижче 11,5% істотно знижується корозійна стійкість стали. Для умов підвищеного абразивного впливу застосовується високохромна легована марганцем нержавіюча сталь аустенітно-феритного класу марки 10Х18НЗГЗД2Л [16]. Хімічний склад сталей наведено у табл. 3.6. Допускаються відхилення від заданого хімічного складу сталі в межах: марганець – 0,1, кремній +0,1, хром +0,15, нікель + 0,1, мідь +0,1%. Вміст міді в сталі 0Х12НДЛ має бути дещо нижчим від вмісту нікелю. Це необхідно для запобігання виділенню медистої фази по межах кристалів, що різко знижує міцнісні та пластичні характеристики металу.
Таблиця 3.6. Хімічний склад, %, металу виливків з нержавіючих сталей
Механічні властивості сталей наведені у табл. 3.7, Для перших трьох сталей всі характеристики є здавальними. Допускається зниження показника твердості до НВ 170. Сталь марки 10Х18НЗГЗД2Л приймається за відносною межею плинності, відносного звуження та ударної в'язкості. Підвищена стійкість проти абразивного зносу є результатом більш високих значень твердості матеріалу, які досягаються після повного циклу термічної обробки. Зниження пластичних характеристик сталі, що є при цьому, надзвичайно ускладнює конструкційне зварювання деталей. У зв'язку з цим виливки зі сталі 10Х18НЗГЗД2Л для зварних робочих коліс поставляються в нормалізованому стані, коли матеріал має високі пластичні властивості. Перевірка стану матеріалу здійснюється за твердістю, яка має знаходитися в межах НВ 170-220.