Литейные чугуны

Классификация лит сплавов и требования к ним

Существуют различ классиф-ые признаки лит сплавов: хим состав, стр-ра Ме, их св-ва, назначение и тд

В промышленной класс-ии лит сплавы делятся на черные и цветные.

К черным сплавам относят стали(углеродистые, легированные), чугуны(серые, высокопрочные и тд)

Цветные делятся на:

1. Тяжелые (ρ>5000 кг/м3 – медные, никелевые, цинковые)

2. Легкие (ρ<5000 кг/м3 – литиевые, магниевые алюмин-е, титан-е и тд)

Для обеспеч-я треб-х механич и эксплуатац-х св-в литых деталей в сплавы вводят в опред кол-ве спец добавки (легирующ компоненты). По их содержанию сплавы делят на:

1. Низколегированные (до 2,5 % лег компонентов)

2. Среднелегир (от 2,5 до 10 %)

3. Высоколегир (свыше 10%)

Лит сплавы д.обладать высокими мех, лит-ми, эксплуатац св-вами.

Св-ва, состав и стр-ра сплава д/б постоянными, не изм-ся в процессе эксплуатации детали, по возмож-ти содержать min кол-во дорогостоящих компонентов и вредных примесей.

Сплав – в-во образованное сплавлением 2х или более Ме или Ме с неМе.

В состав сплава входят: основа, легир добавки, примеси.

Основой явл-ся Ме, определяющий его служебные св-ва и стоимость.

Легирующим называют эл-ты кот вводятся в состав спец-но для управления его тех-ми и мех-ми св-вами.

Примесями называют эл-ты содержание кот незначительно и кот попали в сплав из руды, топлива, атмосферы, шлаков.

Модификаторы – в-ва, вводимые в малых кол-вах с целью управления размерами и формой зерна.

К основным критериям качества литого Ме относятся мех-е св-ва, показатели стр-ры, испытания износостойкости, коррозионной стойкости и тд заданные в тех требованиях.

Мех св-ва опред-ся структурой и газоусад пористостью,кот практически всегда образ в отливках.

Литейные чугуны

Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2 % углерода(имеющие в своем составе эвтектику).Чугун обладает более низкими механическими свойствами, чем сталь, но дешевле и хорошо отливается в изделия сложной формы. Различают несколько видов чугуна.

Белый чугун, в котором весь углерод (2,0...3,8%) находится в связанном состоянии в виде Fe3C (цементита), что и определяет его свойства: высокие твердость и хрупкость, хорошую сопротивляемость износу, плохую обрабатываемость режущими инструментами. Белый чугун применяют для получения серого и ковкого чугуна и стали.

Серый чугун содержит углерод в связанном состоянии только частично (не более 0,5%). Остальной углерод находится в чугуне в свободном состоянии в виде графита. Графитовые включения делают цвет излома серым. Чем излом темнее, тем чугун мягче. Образование графита происходит в результате термической обработки белого чугуна, когда часть цементита распадается на мягкое пластичное железо и графит по реакции Fe3C~>--»-3Fe-[-C. В зависимости от преобладающей структуры различают серый чугун на перлитной, ферритной или ферритоперлитной основе.

Свойства серого чугуна зависят от режима охлаждения и наличия некоторых примесей. Например, чем больше кремния, тем больше выделяется графита, а потому чугун делается мягче. Серый чугун имеет умеренную твердость и легко обрабатывается режущими инструментами. Серый чугун, применяемый в строительстве, должен иметь предел прочности при растяжении не менее 120 МПа, а предел прочности при изгибе 280 МПа.

Высокопрочные (модифицированные) чугуны значительно превосходят обычные серые по прочности и обладают некоторыми пластическими свойствами. Их применяют для отливок ответственных деталей.

При испытании серого и высокопрочного чугунов определяют предел прочности при растяжении, изгибе и сжатии, а при испытании ковкого чугуна — предел прочности при растяжении, относительное удлинение и твердость.

При маркировке серого и модифицированного чугуна, например СЧ12—28, первые две цифры обозначают предел прочности при растяжении, последующие две — предел прочности при изгибе.

Ковкие получаемые в результате отжига белых чугунов.

3. Литейные свойства сплавов и их роль в формировании качественных отливок.

К литейным св-вам относят технологические св-ва Ме и сплавов, кот.проявляются при заполнении формы, кристаллизации и охлаждении отливок в форме.

К числу важнейших литейных свойств относятся:

• жидкотекучесть;

• склонность отливок к образованию усадочных раковин и по­ристости;

• линейная усадка сплавов и отливок;

• усадочные напряжения в отливках;. склонность к горячим трещинам;

• склонность к холодным трещинам;

• склонность сплавов к насыщению газами и образованию га­зовой пористости;

• склонность компонентов сплавов к ликвации;

. неметаллические включения и плены в сплавах;

• зависимость механических свойств сплавов от толщины стенки отливок.

Жидкотекучесть

При заливке расплава в форму Ме, протекая по каналам литниковой системы и полости формы, охлаждается, теряет теплоту перегре­ва, т.е., начав затвердевать, его поток может остановиться. При правильном выборе технологических параметров металл в момент окончания заливки должен быть жидким.

Жидкотекучесть-способность распла­ва заполнять форму и воспроизводить контур отливки.

Зависит от темпер-го интервала крист-ции,Т заливки и формы, св-в формы, вязкости и поверх-го натяжения расплава и т.д.

Повышение Т заливки Т л.формы увелич. Жидк-ть сплава. Вязкость и поверх.натяжение практически не оказывают влияния.

Жидк-ть лит.сплавов опред-т с помощью лит.проб

Склонность отливок к образованию усадочных раковин и пористости

Усадка — одно из основных литейных свойств сплавов. Про­цесс усадки сопровождается рядом явлений, определяющих каче­ство отливки. В первую очередь, к ним следует отнести образова­ние усадочной раковины и усадочной пористости, усадочных на­пряжений, горячих и холодных трещин, остаточных напряжений, формирование размеров и коробления отливок. Под усадкой понимают уменьшение объема сплава при охлаждении и затверд-ии.

Усадочные напряжения в отливках

Усадочными называются напряжения, возникающие в от­ливках вследствие усадки из-за ее торможения формой и стерж­нями и неодновременности протекания объемных и линейных из­менений в объеме отливки.

Усадочные напряжения подразделяются на механические, тер­мические и фазовые. Механические напряжения вызывают­ся торможением усадки формой и стержнями. Термические напряжения возникают из-за неоднородности температур в объе­ме отливки, а фазовые — из-за неодновременности протека­ния фазовых превращений в отливке (например, перлитного пре­вращения в тонких и толстых частях отливки из сплавов железа).

Склонность сплавов и отливок к горячим трещинам

Образование горячих трещин происходит, когда возникающие временные усадочные напряжения, главным образом механические, достигают значений временного сопротивления. Разрушение при образовании горячих трещин происходит по границам зерен (межкристаллитный излом).Характерными признаками горячих трещин являются рваные края и значительная ширина. В большинстве случаев горячие трещины образуются в интервале температур кристаллизации, точ­нее, в температурном интервале хрупкости, при этом чем шире интервал кристаллизации, тем вероятнее образование горячих трещин.

Склонность сплавов и отливок к холодным трещинам

Образованиехолодных трещин, так же как и горячих, проис­ходит в тех случаях, когда возникающие усадочные напряжения, временные или остаточные, достигают предела прочности при растяжении (временного сопротивления) в заданных условиях деформирования.

Холодныетрещины могут образовываться в отливке при ее ох­лаждении в форме или после выбивки, при нагреве под термооб­работку, очистке, транспортировке, обработке резанием, хране­нии и эксплуатации.

Склонность сплавов к насыщению газами и образованию газовой пористости

Под склонностью сплавов к насыщению газами понимается их способность к растворению газов, образованию растворов вне­дрения при нагреве и расплавлении и их выделению из сплава при охлаждении и затвердевании.

Следствием выделения газов при затвердевании отливок явля­ется образование газовой пористости и сильное снижение меха­нических свойств.

Склонность компонентов сплавов к ликвации

Ликвацией называется неоднородность химического состава в объеме отливки. Одной из основных причин возникновения лик­вации является отклонение условий кристаллизации сплава в от­ливке от равновесных.

Неметаллические включения и плены в сплавах

Неметаллические включения в сплавах представляют собой глав­ным образом химические соединения металлов с кислородом, серой, азотом и другие неизбежные неметаллические примеси, как, например, шлаковые и песчаные включения.

Неметаллические включения ухудшают качество металла, так как в процессе эксплуатации могут служить очагами разрушения.

Предельное содержание включений регламентируется техничес­кими условиями.

Дата добавления: 2015-07-20