Литейные свойства специальных чугунов

Жидкотекучесть высокохромистых белых чугунов при оптимальных температурах заливки не уступает жидкотекучести обычного серого чугу­на.

Линейная усадка белых чугунов составляет 1,8 - 2,2 %, а объемная око­ло 8 %, что в ряде случаев требует применения легкоотделяемых прибылей и питающих бобышек. Высокая линейная усадка, плохая теплопровод­ность, сравнительно большой модуль нормальной упругости делают белые чугуны склонными к образованию горячих трещин. Поэтому при разлив­ке стремятся к равномерному заполнению формы при отсутствии резких перепадов температуры.

Хорошие литейные свойства высокохромистых белых чугунов успешно подтверждаются в практике литейного производства. Например, жидкотекучесть белых чугу­нов оценивали путем сравнения ее с жидкотекучестью серого чугуна (3,4 % С; 2,2 % Si; 0,8 % Мn), которая при температуре заливки 1380 °С составляла по длине спирали Кери 800 мм. Жидкотекучесть белых чугунов определя­ли при 1400 °С, при этом технологическая спираль заполнялась на 300 - 560 мм. Отливки из белых чугунов могут поражаться хо­лодными трещинами, если не соблюдены время их охлаждения в форме и условия выбивки. Это объясняется низкой теплопроводно­стью, высокой теплоемкостью и большим модулем нормальной упругости белых чугунов по сравне­нию с серыми.

В табл. 8.9 приведены результаты изучения влияния углерода в преде­лах от 1,53 до 4,15 % и хрома от 12,84 до 31,5 % на литейные свойства белых чугунов при температуре заливки, превышающей на 100 °С температуру ликвидус для соответствующего чугуна.

 

Таблица 8.9

Литейные и физические свойства некоторых специальных чугунов

 

Чугун	Температура, ° С	Плотность, г/см3	Усадка, %	Жидкотекучесть при 1400° С, мм	Балл по склон­ности к го­рячим трещи­нам
ликвидус	солидус	линейная	объ­ем­ная
Нихард-2	1278-1235	1145-1150	7,72	2,0	8,9
ИЧХ28Н2	1290-1300	1255-1275	7 46	1,94	7,5
ИЧХ17НЗГЗ	1280-1300	1240-1265	7 63	2,0	7,5
Белый пер­литный     ИЧХ12М	1280-1295	1140-1225	7,6	11,8	7,75		-
ИЧХ12М	1295-1305	1220-1225	7,66	1,83	7,8
ИЧ230Х30Г3	1290-1300	1270-1280	-	1,8	-		-

 

С увеличением содержания углерода жидкотекучесть хромистых чугу­нов повышается, а линейная усадка снижается. С увеличением содержания хрома до 18 % жидкотекучесть чугунов повышается (в интервале 18 - 30 % Сr жидкотекучесть практически не изменяется). Повышение жидкотекучести с увеличением содержания хрома объясняется снижением теплопро­водности расплава. На рис. 8.2 приведена зависимость жидкотекучести чу­гуна ИЧХ12М от температуры перегрева.

Хромистый чугун ИЧ210Х30ГЗ имеет температуру солидус 1280 °С, а интервал кристаллизации 20 – 40 °С. Жидкотеку­честь по спирали Кери при температуре заливки 1450° С равна 375 - 400 мм, а свободная линейная усадка 1,6 - 1,8 %.

 

Рис. 8.2. Зависимость жидкотекучесть чу­гуна ИЧХ12М от температуры перегрева: 1-серый чугун, 2 - ИЧХ12М

 

При исследовании склонности хро­мистых чугунов к трещинообразованию установлено, что уровень остаточ­ных напряжений зависит от степени эвтектичности, определяемой содержанием углерода и хрома. Остаточные напряжения в чугунах с 12% Сr (230 - 370 МПа) значительно выше, чем в чугунах с 30% Сr (100 – 130 МПа), и уменьшаются по мере приближения чугуна к эвтектическому составу (рис. 8.3).

Легирование белого чугуна 4 – 5 % V несколько улучшает его жидко­текучесть. Однако стабильно получать тонкостенные отливки при темпе­ратуре заливки 1380° не удается, и лишь при 1450° С спиральные пробы заполняются на всю длину (1100 мм). Поэтому оптимальная температура заливки при получении тонкостенных отливок из ванадиевого белого чу­гуна составляет около 1450 °С.

Повышенной жидкотекучестью обладают чугуны, легированные комп­лексом Сr + V + Мn. Эти чугуны при 1400 °С заполняют спираль Кери на длину от 800 до 1000 мм. Оптимальная температура заливки форм для отливок с толщиной стенки до 10 мм составляет 1380 - 1400 °С, а для бо­лее толстостенных отливок 1360 – 1380 °С.

Особенностью комплексно-легированных белых чугунов с эвтектиками на базе карбидов Ме₇С₃ и МС, как и высокохромистых, является их повышенная линейная усадка (около 2%), что в ряде случаев также требует применения прибылей или литниковых систем, обеспечивающих принцип направленного затвердевания.

 

 

Рис. 8.3. Остаточные напряжения в отливках из специальных чугунов с различной степенью эвтектичности

 

Склонность к образованию горячих трещин у отливок из комплексно-легированных чугунов значительно меньше, чем у отливок из чугунов с большим содержанием хрома, что обусловлено по-видимому, повышен­ной пластичностью первых не только в холодном, но и в горячем состоя­нии. Часто причиной трещинообразования в отливках из хромистого чугуна является их ранняя выбивка из формы. Для устранения опасности возник­новения внутренних напряжений в процессе охлаждения отливки при 550 °С возвращают в печь и медленно охлаждают с печью.