Бураков (550672), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Железо и цементит в чугунном кокиле образуют микрогальванопару, в которой в качестве анода выступает Ре, а в качестве катода Ре,С. Во влажной среде работа микрогальванопары заключается в следующем, Железо, теряя два электрона, превращается в катионы Ре". Поскольку адсорбированная вода, будучи слабым электролитом, при диссоциации образует ионы ОН, происходит следующая реакция: Ре+" + 2ОН вЂ” Ре(ОН),. В поверхностном слое длительно работавшего кокиля было обнаружено 50 г4 гидрозакиси железа [107 ). Гидр озакись железа окисляется во влажной среде до Ре(ОН),. Одновременно происходит восстановление ионов водорода до свободного газообразного водорода.
Таким образом возникает источник насыщения чугуна водородом. Литеаньи свойгтва Другим источником насыщения чугуна газом является разложение Ре(ОН), по реакции Ре(ОН), - РеО -1- Н,О. Закись железа, в свою очередь, реагирует по схеме РеО -1-С =Ре +СО с образованием угарного газа. Кроме того, возможна реакция РеО -1- Ре,С =. 4Ре -1- СО. Что же касается выделения газа при нагреве кокильных покрытий, то оно зависит от их состава и режима нанесения. Некоторые сведения по этому вопросу приведены в гл. Ч1. Для исключения опасности образования в отливке газовых раковин из-за воздуха, находящегося в объеме рабочей полости кокиля, последний должен иметь систему вентиляционных каналов.
Для расчета площади сечения этих каналов рекомендуется формула (130). Неметаллические включения в чугун могут вноситься извне и образовываться при взаимодействии примесей и газов, находящихся в металле. При литье в кокиль борьба с растворимыми включениями облегчается: с увеличением скорости затвердевания количество примесей и их размеры уменьшаются. Особенности микроструктуры. Повышенная скорость охлаждения отливки при литье в кокиль уменьшает степень графитизации, увеличивает количество и дисперсность перлита, измельчает графитные включения, что приводит к улучшению механических и специальных свойств серого чугуна. Однако большая скорость охлаждения и ее неравномерность по сечению отливки могут 1при определенном химическом составе чугуна) привести к образованию особых структур, неодинаковых в разных слоях с необычным их чередованием в отливках.
Наиболее характерно для чугунных деталей, отлитых в кокиль, — наличие отбела в результате образования структуры белого чугуна па поверхности отливки. Интенсивность теплообмена и переохлаждение способствуют выделению в структуре связанного углерода (Ре,С), что и обусловливает образование отбсла. Проблема предупреждения отбела чугунных отливок при литье в кокили — одна из наиболее важных технологических проблем, решению которой посвящены работы многих исследователей 152, !05, 107, 148 и др. ).
Методы предупреждения отбела рассматриваются ниже. Как аномальное расположение структур чугуна часто встречается следующее чередование их в отливках, полученных в кокилях: в наружном слое П -1- Ц, за ним — Ф + Гр, в центральной части П -1- Гр. При определенных условиях в наружном слое отливки может образоваться структура Ф +- Гр, во внутренних Литье серого чугуна слоях — П + Гр. Образование ферритно-графитной структуры в„местах:, повышенной скорости охлаждения па первый взгляд представляется явлением аномальным.
В действительности такое явление обычно, оно обусловлено наличием дисперсного эвтектического графита (графита переохлаждения), который способствует при перлитном превращении полному распаду аустенита и выделению феррита. Наличие в структуре чугуна ферритографитной эвтектики заметно снижает некоторые его свойства (износостойкость, прочность и т. д.). Однако в ряде случаев феррито-графитная эвтектика оказывается полезной; она улучшает обрабатываемость отливок, повышает их герметичность, а иногда и повышает их термическую выносливость.
Так как условия образования феррито-графитной эвтектики еще недостаточно изучены, то управление процессом структурообразовапия с целью ее предупреждения или стабильности формирования представляет собой сложную проблему. Получение при литье в кокили благоприятной структуры чугуна (включая и наличие некоторого количества цементита, устраняемого последующим отжигом отливок) гарантирует отливкам более высокие, чем в случае литья в песчаные формы, механические свойства и герметичность. Литье чугуна в кокиль повышает его свойства до уровня, сопоставимого со свойствами литой и сортовой стали, а трудоемкость получения деталей при этом снижается почти на 50% 11521. 2.
ПОДГОТОВКА МЕТАЛЛА Примерные составы чугунов для литья в кокиль даны в табл. 22. С целью предупреждения в отливках отбела и уменьшения склонности к трещинам чаще всего увеличивают содержание углерода и особенно кремния. Однако следует помнить, что при содержании кремния свыше 2,5% и большой скорости затвердевания в чугуне обнаруживается силикокарбидпая фаза, а при содержании кремния свыше 3,2% — жидкотекучесть сплава заметно падает. Существенное влияние на предупреждение отбела оказывает модифицирование чугуна.1При модифицировании в расплаве может образовываться большое число центров кристаллизации. Некоторые модификаторы нейтрализуют влияние вредных примесей.
Широко используемые ца практике модификаторы указаны в табл, 22. Кроме них применяют силикокальций и графит. При высоком содержании углерода в качестве модификатора рекомендуется ферроцерий. В указанном случае другие модификаторы вызывают появление графитовой спели. Количество модификатора обычно вводят до 0,4% от массы жидкого металла.
Исключение составляет ферроцерий. Как видно из рис. 100, при 233 Подготовка металла Рнс. 100, Влнкнве модификаторов чугуна н» глубину а отбела технологнческой пробы: ! — алюмнквй; У в склккокальцнй; г — спла» фЦМ.5 5 5 Таблица 22 Химический состав !%) серого чугуна Моднфк- катары Х ар актер к стн ка отлн вон 51 То йа коксн— в плаую печь д выда- метал0,05% М. 5 — в лнвочй ковш То тур ств нн Ма кы % А! % А1, фС 75 содержании ФЦМ-5 свыше, пример- по 0,2%, глубина отбела л увеличивается. На том же рисунке приведены данные о графитизирующем действии алюминия и силикокальция. 2 Наиболее сильное воздействие на качество чугуна оказывают комплексные модификаторы.
Последние не только изменяют параметры процесса кристаллизации, но и рафинируют расплав. Анализ экспериментальных данных показывает, что при 1380'С более половины введенного 8! растворяется в чугуне; 26% идет на раскисление и 17% — на образование карбида кремния. Кальций же и церий в основном взаимодействуют с серой и кислородом, растворенным в металле.
Алюминий в количестве 79% расходуется на образование окислов. Углерод в основном переходит в раствор. Уменьшение глубины отбела при модифицировании связано с уменьшением переохлаждения сплава. Следует ожидать, что элементы, которые в большей степени уменьшают переохлаждеиие, окажутся более активными модификаторами, предупреждающими отбел. Целесообразно сочетать модификаторы, образующие активные зародыши и расширяющие зону критического переохлажде- ния (148!.
234 Литье серого чугуна В предыдущем параграфе рассматривались аномальные структуры чугуна. При борьбе с ними следует руководствоваться следующими данными. Наиболее надежным способом получения перлитной структуры является применение специального модифицирования и легирования, в том числе и микролегирования. Весьма эффективными являются присадки в чугун сурьмы и олова, обеспечивающих получение перлнтной структуры по всему сечению отливки (исследования И. П.
Гладкого). Для предупреждения образования феррито-графитной эвтектики требуется присадка до 0,15о( Вп. Сурьма является более эффективным перлитизатором, чем олово. Чтобы получить в чугуне перлитную структуру, достаточно 0,05 — 0,1',6 ВЬ, при этом не образуется междендритное строение графита. Более эффективна комплексная присадка в чугун: олово и ферроцерия одновременно. Положительные результаты по изиосостойкости получены после обработки чугуна присадкой ФЦМ-5. Износостойкость чугуна с присадкой олова и сурьмы, залитого в кокиль, на 10% выше, чем износостойкость чугуна, отлитого в песчаные формы.
3. ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ Различные типы литннковых систем чугунных отливок приведены на рис. 101. В практике наибольшее распространение получил верхний подвод металла. При этом стойкость кокилей в 2 — 3 раза выше, чем прн сифонпой заливке. Кроме того, обеспечивается направленное затвердевание отливок и сокращается расход металла,на литники.
Примеры конструкций производ- Рис. 101. Схемы литииковых систем Лл» получеип» отливок из серого чугуна в кокил»к с вертнкальпоа (и) н горизонтальной (пу плоскостями развема Лтттниниитте систезтое ствепных кокилей с верхним подводом металла показаны на рис. 69, а; 70 и 72 и с боковым — на рис. 71. Для уменьшения разбрызгивания падающего с большой высоты металла кокиль иногда наклоняют на несколько градусов. В кокиле более всего изнашиваются зоны, образующие литяиковую систему, и часть формы, на которую попадает первая порция металла. В связи с этим рекомендуется рассредоточенный подвод металла и плавное, безударное заполнение формы.
Целесообразно в форме выполнять две литниковые системы для поочередного использования каждой или предусматривать возможность перехода на новую. Отливки из серого чугуна получают в кокилях обычно без прибылей. В основе расчетных формул для расчета площади сечения элементов литниковых систем лежит известное из курса гидравлики выражение, устанавливающее расход жидкости при вытекапии через затопленное отверстие: т1 = 11Р р' 2~Н, (134) где р — коэффициент расхода; Р— площадь отверстия; д— ускорение свободного падения; Н вЂ” высота уровня жидкости над центром тяжести отверстия. Если считать, что в процессе заливки Н не изменяется, то, очевидно, Мз == р(Т,Ар Р' 2йН, (136) где М, — масса отливки; рз — плотность жидкого металла; Є— площадь сечения питателя; 1, — продолжительность заливки. Небольшим значением величины 11 может быть период, в течение которого температура металла при движении в полости кокиля изменяется от Т„, до Т„т„.
Учитывая это из уравнения (1), полагая в нем г =-0 (фронт потока), находим (136) ссзф тзать т т ф где К, — приведенный размер полости формы. В соответствии с рассуждениями, приведенными в параграфе 2 гл. 11, можно положить а1 = )ь,р/Х„р и Т,.ф =-: Т„. Тогда из уравнений (136) и (136) окончательйо находим (137) с,' (р,')Чт,р 1и "'" зн )' 2ф! Тззть ~ьн Величина Рн, найденная с помощью формулы (137), является минимальной. Поэтому потребное сечение питателя определяется по выражению Р;, =йР„, где й — коэффициент запаса, й > 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
