К этой категории сплавов относятся серый и ковкий чугун, углеродистые стали, низко- и высоколегированные стали, сплавы на основе никеля, кобальта и титана.
Литье под давлением стали и чугуна освоено в промышленности совсем недавно, главным образом, благодаря повышению стойкости пресс-форм, матрицы и стержни которых начали изготовлять из молибденовых и вольфрамовых сплавов.
Наиболее подходящими для литья под давлением являются коррозионностойкие стали. Они значительно дольше затвердевают, чем обычные низкоуглеродистые и низколегированные стали, имеют более низкую теплопроводность, благодаря чему повышаются четкость контуров отливки и качество ее поверхности. Простые углеродистые стали сложнее отливать под давлением из-за высокой температуры плавления, узкого интервала кристаллизации и большой усадки.
В нашей стране освоено литье под давлением сталей 1X18Н9, 2X13, 12Х2НВФА и др. Установлено, что чем ниже температура плавления стали и чем меньше твердость отливки при температуре выталкивания ее из пресс-форм, тем более пригодна сталь для литья под давлением. Механические свойства образцов из стали 1Х18Н9Т, изготовленных различными способами, и в том числе литьем под давлением, приведены в табл.12.
По результатам лабораторных исследований фирмы General Electric детали, полученные литьем под давлением из хромоникелевой стали (18 % Сr, 8 % Ni), обладают более высокой прочностью и коррозионной стойкостью, чем при литье в песчаные формы (табл.13).
Литье под давлением чугуна еще не получило широкого промышленного распространения. Это связано как с трудностью устранения отбела при быстром остывании в металлической форме, так и с образованием горячих трещин в тонкостенных отливках. Обычно для литья под давлением рекомендуют чугуны, содержащие менее 3 % С. Для снижения отбела фирма General Electric применяет модификатор, который уменьшает глубину отбеленного слоя вдвое. Это позволяет изготовлять ЛПД детали из чугуна следующего состава: 3,7% С; 2,5% Si; 0,6 %Мn. Температура заливки, измеряемая в камере прессования машины, составляет 1275-1330 °С. Пресс-форму изготовляют из молибдена. Прочность и пластичность серого чугуна при литье под давлением выше, чем при литье в песчаные формы. Механические свойства отливок из серого чугуна при литье под давлением (1) и в песчаные формы (2) приведены ниже:
Отливки из серого чугуна отжигают в течение 2 ч при 954 °С. После отжига на месте отбеленного слоя образуется структура ковкого чугуна. Зерно чрезвычайно мелкое, что и является причиной резкого уменьшения времени отжига до 2 ч по сравнению с обычным отжигом (48 ч) отливок на ковкий чугун.
Использование модификаторов и кратковременного высокотемпературного отжига дает возможность применять для литья под . давлением чугуны с шаровидным графитом, содержащие 3,8-4,4 % С.
Приводятся данные по использованию для ЛПД углеродистых, легированных (ЗОХНЗЛ, 35ХГСЛ и др.) и высоколегированных сталей марок 1Х13Л, 2X1ЗЛ, 3X1ЗЛ, 1X18Н9, Х24Н12СЛ, 1Х17Н25В5Ю2ПР, ЭП703, ЭП813, ЭП56 и др.; инструментальных сталей марок У8А, 50ХГ, 60С2, 60С2ГА, 60С2ХА и др.
Сплавы на основе никеля типа ЖСЗ, ЖС6, ЖС6К, АНВ300, ЭП803, ЭП765 и др. склонны к трещинам, поэтому при получении отливок из этих сплавов необходимо проведение специальных мероприятий. К сожалению, способ литья под давлением жаропрочных сплавов пока не нашел широкого применения в производстве.
В перспективе литье под давлением стали совершенствуется за счет создания новых материалов для форм, нового оборудования и обработки режимов технологии.
Разработан промышленный способ ЛПД титана (марок ВТ5-Л и ВТ9-Л) с применением для оформления глубоких полостей разовых стержней из графитосмоленой смеси.
