Металлические отливки 110Г13Х2БРЛ — высокомарганцовистая сталь для абразивного износа
Металлические отливки 110Г13Х2БРЛ — это фасонное литьё из высокомарганцовистой аустенитной стали, легированной хромом, бором и ванадием. Материал относится к группе сталей типа 110Г13Л (Гадфильда), но с дополнительным упрочнением карбидной фазы. Буква «Л» в маркировке указывает на литейное происхождение, а сочетание легирующих элементов обеспечивает повышенную стойкость к ударно-абразивному изнашиванию в условиях высоких контактных нагрузок.
Ключевая особенность отливок 110Г13Х2БРЛ — способность к наклёпу. При поверхностном пластическом деформировании аустенитная структура трансформируется в мартенсит деформации, что приводит к росту твёрдости рабочего слоя с 200–250 HB до 450–550 HB. При этом сердцевина сохраняет вязкость, обеспечивающую сопротивление хрупкому разрушению при ударных нагрузках. Введение хрома (до 2%) стабилизирует карбиды, бор повышает прокаливаемость, а ванадий измельчает зерно, снижая склонность к трещинообразованию при термической обработке.
Технология производства и термообработка
Отливки 110Г13Х2БРЛ изготавливаются методом литья в песчано-глинистые формы, по выплавляемым моделям или в оболочковые формы — выбор технологии определяется массой и конфигурацией детали. После выбивки и обрубки литниковой системы изделия подвергаются аустенизации при температуре 1050–1100 C с последующим ускоренным охлаждением в воде. Такой режим обеспечивает получение однородного аустенита без выделения карбидов по границам зёрен, которые снижают ударную вязкость.
Контроль качества включает проверку химического состава, механических свойств на образцах-свидетелях и неразрушающий контроль (ультразвуковая дефектоскопия, радиографический контроль) для ответственных деталей. Допустимые отклонения геометрических размеров регламентируются классом точности литья по ГОСТ 26645-85.
Механические свойства и характеристики
| Параметр | Значение | Метод испытания | Условия | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести | 360–420 МПа | ГОСТ 1497 | После аустенизации | Зависит от сечения |
| Временное сопротивление | 750–900 МПа | ГОСТ 1497 | Образцы-свидетели | Не менее 700 МПа |
| Относительное удлинение | 20–35% | ГОСТ 1497 | Продольные образцы | Для тонкостенных отливок |
| Ударная вязкость KCU | 150–250 Дж/см | ГОСТ 9454 | При +20 C | Без надреза |
| Твёрдость после наклёпа | 450–550 HB | ГОСТ 9012 | Поверхностный слой | Исходная 200–250 HB |
Применение в промышленном оборудовании
Отливки 110Г13Х2БРЛ востребованы в узлах, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания с ударными нагрузками. Основные области применения:
- дробящие плиты, конусы и брони щековых, конусных и роторных дробилок для горнорудной промышленности;
- футеровочные плиты мельниц мокрого и сухого самоизмельчения, шаровых мельниц;
- ковши и зубья экскаваторов, лопаты драг, элементы гидротранспортных систем;
- молотки и била молотковых мельниц, роторных дробилок вторичного дробления;
- траки, звёздочки и направляющие гусеничных машин, работающих на абразивных грунтах;
- детали насосов для перекачки пульпы, гидроциклонов и песковых насадок.
Эффективность применения отливок 110Г13Х2БРЛ максимальна при сочетании высоких контактных давлений (свыше 300 МПа) и ударных нагрузок, обеспечивающих развитие наклёпа. В условиях чисто абразивного скольжения без ударов материал уступает белым чугунам и биметаллическим композициям, поэтому выбор марки должен учитывать характер нагружения конкретного узла.
Особенности эксплуатации и ремонта
При проектировании деталей из 110Г13Х2БРЛ необходимо учитывать склонность стали к деформационному упрочнению: минимальная толщина стенки отливки — 15–20 мм, иначе возможно сквозное упрочнение и охрупчивание. Сварка отливок допускается только с предварительным подогревом до 200–300 C и использованием аустенитных электродов типа ЦЛ-11 или аналогичных. Механическая обработка затруднена из-за высокой вязкости и наклёпа, поэтому предпочтительны литые поверхности с минимальными припусками.
Для восстановления изношенных поверхностей применяется наплавка аустенитными электродами с последующей закалкой. При заказе отливок указываются класс точности, группа сложности и требования к химическому составу по согласованной спецификации.
Вопросы и ответы
Чем отличается 110Г13Х2БРЛ от стандартной стали 110Г13Л?
Дополнительное легирование хромом, бором и ванадием повышает твёрдость после наклёпа на 30–50 HB, улучшает прокаливаемость и снижает склонность к росту зерна при аустенизации. Это увеличивает ресурс деталей в условиях интенсивного ударно-абразивного износа на 15–25%.
Какая максимальная рабочая температура для отливок 110Г13Х2БРЛ?
Материал сохраняет аустенитную структуру до 300 C. При нагреве выше 350 C начинается выделение карбидов по границам зёрен, что приводит к охрупчиванию. Для высокотемпературных применений следует использовать другие марки.
Какие методы неразрушающего контроля применяются для отливок?
Для ответственных деталей используются ультразвуковая дефектоскопия по ГОСТ 22727, радиографический контроль по ГОСТ 7512 и капиллярный контроль для выявления поверхностных трещин. Допустимые нормы дефектности устанавливаются по согласованию с заказчиком.
Возможна ли механическая обработка отливок 110Г13Х2БРЛ?
Обработка резанием затруднена из-за высокой вязкости и наклёпа. Рекомендуется применять твердосплавный инструмент с положительными передними углами, низкие скорости резания и обильное охлаждение. Оптимально минимизировать припуски на обработку.
