Судовые стальные отливки

Стальное литье используют для изготовления массивных, конструктивно сложных деталей: крупных фор- и ахтерштевней, якорных клюзов, кнехтов, гребных винтов, кронштейнов и мортир гребных валов, крупногабаритной арматуры судовых систем и т. п. Отливку часто приходится применять, когда деталь не может быть получена ковкой.

Выполнение фасонных отливок — технологически сложный процесс, особенно в связи с высокой усадкой (до 2 %) остывающей стали. Для уменьшения опасности появления дефектов конструктору необходимо предусматривать равномерную толщину стенок отливки и плавные переходы от одной толщины к другой, избегая при этом больших скоплений металла на переходе.

Процессы литья механизированы, что при значительных сериях отливок делает их производство экономичным даже в сравнении со сборкой и сваркой изделий из прокатных заготовок.

Отливки выполняют из углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода не более 0,60%. При необходимости изготовления литосварной конструкции в литейной стали не должно быть более 0,17—0,20% углерода. Снижение его содержания обеспечивает свариваемость материала отливки, но отрицательно сказывается на литейных свойствах стали, поскольку мягкая сталь склонна к горячему трещинообразованию, возникновению неплотностей, газовых раковин. Целесообразный верхний предел содержания углерода для судостроительной углеродистой литейной стали равен 0,45 %.

На механические свойства стали положительно влияет марганец. Он же действует как раскислитель и обезвреживает серу, которая вызывает у отливок красноломкость и горячие трещины. Содержание марганца в составе литейной стали желательно поддерживать на уровне 0,8 %, а количество серы ограничивать 0,05 %. Для устранения газовых пузырей и раковин литейная сталь должна быть спокойной выплавки. Поэтому в ее состав вводят не менее 0,2 % кремния и алюминий, ограничивая его остаточное содержание до 0,05 %. Малые количества алюминия, а также титана обеспечивают, кроме того, мелкозернистую структуру металла.

Литые изделия, работающие при значительных ударных нагрузках, например винты ледокола, не могут быть получены из углеродистых сталей с указанным выше количеством углерода: низка их ударная вязкость. В этих случаях эффективно применение сталей, легированных никелем и хромом. При содержании в стали 3 % никеля и 1 % хрома ударная вязкость возрастает в сравнении с углеродистой сталью в два раза. Износостойкость литейных сталей резко повышается путем увеличения количества марганца до 1,5—2%. Это качество требуется для штевней ряда судов, ковшей землечерпалок.

Специальных сталей для литья не существует, хотя иногда для улучшения литейных свойств (жидкотекучести) в них добавляют до 1—2 % меди. В обозначение стали, предназначенной для отливок, добавляют букву Л: 20Л, 20ГСЛ. Среди лучших литейных сталей, обладающих высокой свариваемостью,— дисперсионно-упрочняемые стали марок 08ГДНФЛ и 08ГДНЛ (σ_Т = 380÷300 МПа, σ≥20%, ψ≥45%, α_н≥500 Дж/м²).

Ради снятия напряжений, возникающих из-за неравномерности охлаждения, и для образования однородной структуры металла отливки всегда отжигают, а в случае необходимости применяют нормализацию или закалку с двойным отпуском.