Металлические отливки из стали 40Х29С2Л: жаростойкое литьё для печной арматуры и газоходов
Металлические отливки 40Х29С2Л — это фасонные изделия из жаростойкой хромистой стали аустенитно-ферритного класса, получаемые литьём по выплавляемым моделям, в песчано-смоляные или керамические формы. Марка 40Х29С2Л содержит 0,35–0,45 % углерода, 26–30 % хрома, 1,5–2,5 % кремния и до 1,0 % марганца; легирование кремнием в сочетании с высоким содержанием хрома обеспечивает стойкость к окислению при длительной работе в окислительных средах. Отливки сохраняют работоспособность в интервале от –40 C до +1100 C, а кратковременно — до +1150 C.
Структура металла отливки — ферритная матрица с включениями карбидов хрома и силицидов, что определяет высокую жаростойкость, но ограничивает пластичность при нормальной температуре. Твёрдость в литом состоянии составляет 170–230 HB, предел прочности при растяжении — 450–600 МПа, относительное удлинение — 3–8 %. Материал склонен к росту зерна при перегреве, поэтому температурные режимы эксплуатации и термообработки нормируются.
Технические параметры литья 40Х29С2Л
| Параметр | Значение | Условия | Метод контроля | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности | 450–600 МПа | +20 C | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение | 3–8 % | +20 C | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Твёрдость | 170–230 HB | литое состояние | Бринелль | ГОСТ 9012 |
| Жаростойкость | до +1100 C | окислительная среда | нагрев в печи | ГОСТ 6130 |
| Шероховатость поверхности | Rz 80–320 мкм | после обрубки | профилометрия | ГОСТ 2789 |
| Минимальная толщина стенки | 4–6 мм | литьё в форму | визуально-измерительный | чертёж |
Номенклатура и способы изготовления
Отливки 40Х29С2Л выпускают как в виде стандартных печных деталей, так и по чертежам заказчика. Масса единичной отливки — от 0,5 до 800 кг, толщина стенки — от 4 до 120 мм. Для получения точной геометрии применяют литьё по выплавляемым моделям (ЛВМ), для крупногабаритных деталей — литьё в песчано-смоляные формы (ПСФ) и ХТС-процесс. После заливки отливки проходят обрубку, зачистку, отжиг для снятия литейных напряжений при 750–800 C и, при необходимости, механическую обработку.
- колосники, балки и подовые плиты нагревательных и термических печей;
- ролики, гребки и направляющие печей отжига и закалки;
- детали газоходов, дымососов и рекуператоров;
- корпуса горелок, фурменные и гляделочные узлы;
- арматура обжиговых и цементных печей;
- элементы коксовых батарей и агломашин.
Эксплуатационные условия и ограничения
Отливки 40Х29С2Л рассчитаны на работу в окислительных газовых средах с содержанием серы до 0,5 % и в продуктах сгорания природного газа. В восстановительных средах и средах с высокой концентрацией сероводорода жаростойкость снижается, поэтому для таких условий марку не применяют. Детали не предназначены для работы под давлением и в контакте с расплавами щелочей и солей. При циклических теплосменах с перепадом более 400 C возможно образование термических трещин из-за низкой пластичности литого металла.
Сварка отливок 40Х29С2Л затруднена: требуется предварительный подогрев до 300–400 C и последующая термообработка, иначе в зоне термического влияния образуются холодные трещины. Для соединения деталей чаще используют разъёмные крепления, шпильки из жаростойких сталей или литые замковые соединения.
Приёмка и контроль качества
- химический анализ ковшовой пробы на спектрометре — контроль Cr, Si, C, Mn;
- испытания на растяжение при +20 C по ГОСТ 1497;
- контроль макро- и микроструктуры на отсутствие пористости и шлаковых включений;
- ультразвуковая дефектоскопия ответственных отливок по ГОСТ Р 55724;
- измерение твёрдости по Бринеллю на теле отливки;
- проверка геометрии и толщины стенок по чертежу.
Вопросы и ответы
До какой температуры работают отливки 40Х29С2Л?
Длительно — до +1100 C в окислительной среде, кратковременно — до +1150 C. В восстановительных средах и при наличии агрессивных примесей верхний предел снижается.
Чем 40Х29С2Л отличается от 20Х25Н19С2Л?
Марка 40Х29С2Л не содержит никеля, имеет более высокое содержание углерода и хрома, что повышает жаростойкость, но снижает пластичность и ударную вязкость. Свариваемость у неё хуже.
Можно ли сваривать литые детали из 40Х29С2Л?
Сварка возможна с предварительным подогревом до 300–400 C и последующим отжигом при 750–800 C. Без термообработки в зоне шва образуются трещины.
Какая минимальная толщина стенки достижима при литье?
При литье по выплавляемым моделям — 4 мм, при литье в песчано-смоляные формы — 6–8 мм в зависимости от габаритов отливки и конфигурации.
