Свойства литейных сплавов
Литейные сплавы
ЛИТЬЕ
Литьё- технологический процесс получения заготовок или деталей в результате свободной или принудительной заливки расплавленного металла в полость литейной формы, которая соответствует конфигурации получаемого изделия (отливки).
Масса отливок от нескольких граммов до 350 тонн.
Отливки получают из чугуна, стали , цветных и тугоплавких металлов и сплавов.
Чугунные отливки составляют около 80 % всех отливок. Из серого чугуна получают самые дешевые отливки (в 1,5 раза дешевле, чем стальные, в несколько раз – чем из цветных металлов).
Сталь, как литейный материал, применяют для получения отливок деталей, которые наряду с высокой прочностью должны обладать хорошими пластическими свойствами. Чем ответственнее машина, тем более значительна доля стальных отливок, идущих на ее изготовление.
Отливки из цветных и тугоплавких металлов и сплавов применяются для изготовления деталей, обладающих особыми свойствами (износостойкость, антифрикционные свойства, коррозионная стойкость). При этом отливки из алюминиевых сплавов составляют около 70 % цветного литья.
К основным свойствам литейных сплавов относятся жидкотекучесть, усадка, газопоглощение, ликвация, склонность к образованию трещин.
Жидкотекучесть- способность метала в расплавленном состоянии заполнять полость литейной формы, точно воспроизводя ее очертания.
Жидкотекучесть зависит:
1- от температуры заливаемого метала (чем выше температура , тем лучше жидкотекучесть)
2- от температуры литейной формы (чем выше температура , тем лучше жидкотекучесть)
3- от материала литейной формы (если материал литейной формы обладает высокой теплопроводностью и теплоотдачей, форму подогревают до температуры от 50-300 °С для повышения жидкотекучести)
4 - от структуры металла ( твердые растворы обладают низкой жидкотекучестью, механические смеси -высокой)
5- от химического состава сплава (с увеличением содержания неметаллических включений, серы, кислорода и хрома жидкотекучесть снижается, а с повышением содержания фосфора, кремния, углерода и алюминия, наоборот, возрастает);.
6- от интервала кристаллизации (чем уже интервал кристаллизации, тем выше жидкотекучесть)
Жидкотекучесть определяется по специальной технологической пробе, называемой спиралью (рис.1Л)
Рис. 1Л Технологическая проба (спираль)
|
| 1- спираль; 2- верхняя плуформа; 3- нижняя полуформа Спирал 1 формируется в литейной форме, состоящей из верхней 2 и нижней 3 полуформ (рис. 1Л, б) после заливки в нее расплавленного металла. Жидкотекучесть оценивается по величине l (рис. 1Л,а). Чем больше l , тем лучше жидкотекучесть. При низкой жидкотекучести в отливке могут возникать такие дефекты, как недоливы и спаи. |
Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшаться в объеме при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды (20°С). Усадка подразделяется на объёмную и линейную.
Объёмная усадка (εv)– уменьшение объёма сплава при его охлаждении от температуры заливки до температуры окружающей среды. Изменение объема зависит от химического состава сплава, температуры заливки, конфигурации отливки.
Линейная усадка (εл) – уменьшение линейных размеров отливки при её охлаждении до температуры окружающей среды. Линейная усадка составляет: для серого чугуна - 0,8…1,3%; для углеродистых сталей - 2…2,4%; для алюминиевых сплавов - 0,9…1,45%; для медных сплавов - 1,4…2,3%.
εv ≈ 3εv
В результате усадки могут образовываться такие дефекты, как концентрированная усадочная раковина, усадочная пористость, горячие и холодные трещины, коробление
Газопоглощение - способность литейных сплавов в расплавленном состоянии растворять водород, азот, кислород и другие газы. Газопоглощение приводит может привести к появлению таких дефектов, как газовые раковины и пористость.
Ликвация -неоднородность химического состава литого материала в различных частях отливки. Ликвация образуется в процессе затвердевания отливки, из-за различной растворимости отдельных компонентов сплава в его твердой и жидкой фазах. В сталях и чугунах заметно ликвируют сера, фосфор и углерод. Различают дендритную и зональную ликвации (см. строение слитка стали) Ликвация вызывает неоднородность механических свойств в различных частях отливки.
Склонность к образованию трещин - дефектов в виде надрывов усадочного происхождения. Склонность к образованию трещин усиливается при наличии в расплаве газов (водород, азот, кислород), примесей (сера, фосфор) и неметаллических включений (FeO, MnO, Al2O3,SiO2), а также при перегреве металла перед заливкой.