Литейные свойства сплавов

 

Производство отливок обусловлена технологическими литейными свойствами сплавов. К литейным свойствам относятся:

· Жидкотекучесть;

· Усадка;

· Ликвация (неоднородность);

· Склонность к поглощению газов;

· Склонность к образованию трещин.

 

При усадке, в зависимости от интервала кристаллизации (который связан с химическим составом), возможны два вида дефектов:

1. Усадочная раковина (сплавы эвтектического состава) – кристаллизация при постоянной температуре;

2. Усадочная пористость + усадочная раковина – кристаллизация в интервале температур.

 

Усадочную раковину можно «вынести» за пределы отливки, установкой прибыльных надставок (или прибылью), т.е. дополнительным объемом жидкого металла.

Для борьбы с усадочной пористостью регулируется интенсивность охлаждения с целью сокращения 2-х фазной области. Склонность к поглощению газов проявляется при выплавке сплава и заливке литейной формы. Наиболее часто взаимодействие расплава происходит с кислородом и водородом.

Варианты взаимодействия:

1) Раствор газа в металле.

2) Образование химических соединений: оксидов, гидридов, нерастворимых в расплавах – неметаллических включений.

3) Формирование собственной газовой фазы, как результат перенасыщения, связанный с понижением температуры приводит к образованию газовой пористости.

 

Поэтому при выплавке контролируется содержание газов, и производится дополнительное рафинирование расплава: вакуумирование (при заливке форм), обработка специальными шлаками.

В стальных отливках жестко контролируется концентрация водорода:

.

В противном случае атомарный водород накапливается в коллекторах (пустотах) отливки и образует флокены (внутренние разрывы в виде трещины).

Технологичными считаются сплавы, обладающие высокой жидкотекучестью и низким коэффициентом усадки. Оба эти фактора позволяют получить тонкие стенки в отливках при незначительных усадочных напряжениях.

Склонность к образованию трещин вызвана следующими напряжениями:

1. Усадочными напряжениями , обусловленными механическим торможением усадки формой или стержнем.

2. Температурными напряжениями , обусловленными градиентом температур по сечению.

3. Фазовыми напряжениями , возникающими вследствие неодновременного протекания фазовых превращений.

Если отливка находится в 2_х фазном состоянии (ж + тв. фаза), то сумма перечисленных напряжений, превышающая предел прочности, вызовет горячие трещины ().

Холодные трещины, образующиеся после полной кристаллизации, вызваны .

Борьба с трещинами:

а) Горячими:

· Снизить содержание вредных примесей (например, серы в сталях);

· Снизить температуру заливки сплава;

· Обеспечить формирование одинаковой зернистой структуры в различных сечениях отливки (модифицированием);

· Увеличить податливость формы и стержня. Если металл в двух фазной области выдерживает деформацию , где – коэффициент линейной усадки, то горячих трещин не будет.

б) Холодными:

· Равномерное охлаждение отливки во всех точках объема. Достигается изменением теплофизических свойств формы (например: установка холодильников в массивных частях).

· Выбор пластичных сплавов.

· Выполнение отпуска для снятия напряжений.

· Снижение содержания вредных примесей (например, фосфора и водорода в сталях).