Описание
Обзор ГОСТ 21357-87: Практический взгляд из цеха
ГОСТ 21357-87 является ключевым нормативным документом, регламентирующим требования к изготовлению стальных отливок, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур, включая регионы Крайнего Севера. Данный стандарт находит широкое применение в тяжелом машиностроении и других отраслях, где требуется высокая надежность и долговечность металлических компонентов в экстремальных климатических условиях.
Назначение стандарта
Стандарт устанавливает специфические требования к физико-механическим характеристикам стальных отливок, способных сохранять эксплуатационные свойства при температурах до -60 °C и подверженных интенсивному механическому износу. Основное внимание уделяется обеспечению ударной вязкости и износостойкости материалов, что предотвращает их хрупкое разрушение и преждевременный выход из строя в условиях низких температур.
Области применения
Отливки, соответствующие требованиям ГОСТ 21357-87, находят применение в следующих областях:
-
Горнодобывающая техника: зубья ковшей экскаваторов, элементы дробильного оборудования, черпаки и другие детали, подверженные значительным механическим нагрузкам.
-
Буровое и нефтегазовое оборудование, эксплуатируемое в северных климатических зонах.
-
Корпусные элементы арматуры, предназначенные для работы в условиях Крайнего Севера.
-
Любые детали машин и механизмов, функционирующие при низких температурах и подвергающиеся интенсивному износу.
Важно отметить, что стандарт не распространяется на детали, предназначенные исключительно для работы на ударные нагрузки или эксплуатации при температурах ниже -60 °C.
Классификация используемых сталей
В соответствии с требованиями ГОСТ 21357-87, стальные отливки изготавливаются из двух основных групп сталей:
-
Хладостойкие стали (например, 35ГХЛ, 20ГХМЛ), обладающие повышенной стойкостью к низким температурам и сохранением пластических свойств. Для достижения этих характеристик в состав сталей вводятся легирующие элементы, такие как хром, никель и молибден, после чего материал подвергается термической обработке, включающей закалку и отпуск.
-
Износостойкие стали (например, 110Г13Х2БРЛ), характеризующиеся высокой твердостью и устойчивостью к механическому износу. Повышенное содержание углерода и марганца обеспечивает уникальные свойства этих материалов.
Следует подчеркнуть, что требования к хладостойким и износостойким сталям существенно различаются, и смешение данных характеристик в одной стали является технологически невозможным.
Методы контроля качества
Процесс контроля качества стальных отливок включает ряд обязательных мероприятий:
-
Химический анализ состава стали, направленный на определение содержания углерода, марганца, хрома, никеля и других легирующих элементов. Отклонения от заданных параметров могут привести к браку продукции.
-
Механические испытания на прочность, позволяющие оценить способность материала сохранять целостность при низких температурах.
-
Определение твердости поверхности отливок в ключевых зонах, особенно для износостойких сталей.
-
Визуальный осмотр на наличие дефектов, таких как трещины, сколы и другие поверхностные повреждения.
-
Применение методов неразрушающего контроля для выявления внутренних дефектов, включая ультразвуковую дефектоскопию и рентгенографию.
Сравнительный анализ с другими стандартами
Для более глубокого понимания специфики ГОСТ 21357-87 его можно сопоставить с общим стандартом на стальное литье — ГОСТ 977-88:
/ Параметр / ГОСТ 21357-87 / ГОСТ 977-88 (Отливки стальные) / /-----------------------------------------/--------------------------------------------------------------------------------/--------------------------------------------------------------------------/ / Основное назначение / Специализированные отливки для эксплуатации в условиях низких температур / Отливки для общего применения / / Ключевые свойства / Ударная вязкость, износостойкость / Прочность, пластичность / / Марки стали / Специальные легированные стали / Углеродистые и низколегированные стали / / Требования к контролю качества / Обязательный неразрушающий контроль / Контроль может быть необязательным / / Термообработка / Обязательная закалка и отпуск / Может осуществляться без термообработки /
Практические рекомендации
Для технологов и конструкторов:
-
При проектировании деталей необходимо четко определять требования к материалу: ударная прочность на морозе или износостойкость. Это позволит выбрать соответствующую группу стали.
-
На чертежах следует указывать места, где требуется проведение проверки твердости и неразрушающего контроля.
-
При заказе отливок необходимо запрашивать у поставщика паспорт на плавку, содержащий результаты химического анализа и механических испытаний.
Для специалистов по приемке:
-
Визуальный осмотр отливок должен включать проверку на наличие трещин, сколов и других видимых дефектов.
-
Обязательной является проверка маркировки на отливках, содержащей информацию о марке стали и номере плавки.
-
Для оценки твердости рекомендуется использовать переносной твердомер, позволяющий проводить измерения в ключевых зонах.
-
Визуальная оценка цвета побежалости на поверхности отливок может свидетельствовать о перегреве материала или наличии остаточных напряжений.
-
Наиболее критичными дефектами являются неправильный химический состав стали (например, недостаточное содержание никеля или молибдена) и недостаточная термическая обработка (например, недостаточная степень закалки). Выявление таких дефектов требует проведения лабораторных исследований.
Заключение
ГОСТ 21357-87 представляет собой важный нормативный документ, обеспечивающий создание надежных и долговечных стальных отливок для эксплуатации в условиях низких температур. Применение данного стандарта требует глубокого понимания его специфики и строгого соблюдения всех установленных требований.
