Титов (550695), страница 41

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 41)

Для предупреждения образования механического пригара на крупных стальных отливках применяют специальные облицовочные смеси, которые приготовляют с добавкой хромистого железняка, просеянного через сито с ячейкой 3 х 3 мм. Иногда при использовании некачественных формовочных ма. териалов с недостаточной огнеупорностью на поверхности отливки вследствие расплавления или шлаковання формовочной смеси образуется термический пригар. Этот пригар устраняется заменой формовочных материалов более огнеупорными. й в.

КРистдллиздций сплАВОВ В ФОРме Залитый в форму металл при охлаждении начинает кристаллизо- ' ваться. Кристаллизация — это процесс образования кристаллов; при переходе из жидкого или газообразного состояния в твердое, а также при превращении одной фазы в другую в процессе остывания затвердевающего сплава.

Образование кристаллов при переходе из жидкого илп газообразного состояния в твердое называют п е р - . вичной кристаллцзапией, а изменение формы кристаллов в твердом состоянии называют в т о р и ч и о й к р ис т а л л и з а ц и е й. От первичной кристаллизации зависят и вторичная кристаллизация. Поэтому первичная кристаллизация является важнейшим фактором, определяющим механическяе и другие свойства отливки. Для образования кристалла из расплава необходим зародыш или центр кристаллизации.

При определенных условиях из зародыша вырастает кристалл. Зародыши кристаллизации могут иметь различное происхождение. Некоторые зародыши образуются самопроизвольно в переохлаждепном расплаве при быстром охлаждении. 210 В жидком состоянии атомы движутся беспорядочно и при уменьшении свободной энергии (охлаждении сплава) опи способны образовать группы в виде зародышей кристаллизации. Однако центрами кристаллизации могут стать только зародыши некоторой критической величины. Кроме самопроизвольно образующихся зародышей в сплаве всегда присутсзвуют зародыши в виде примесей — продуктов реакций металлургических процессов в ванне печи и на поверхности футеровки. Эти зародыши также являются центрами кристаллизации.

Для начала кристаллизации необходимо уменьнппь свободную энергию, т. е. переохладить сплав, отвести некоторое количество теплоты, чтобы на имеющихся в сплаве зародышах начался рост кристаллов. Такое переохлаждение сплава н максимальное число центров кристаллизации наблюдается вблизи стенок формы. Поэтому затвердеванпе отливки всегда начинается у стенок формы. Рост первичного кристалла.

Из зародыша кристаллизации может вырасти кристалл, если сплав продолжает охлаждаться. Форма, и внутреннее строение первичного кристалла зависят от скорости , охлаждения, поверхностного натяжения на границе между твердой и жидкой фазами и от числа активных зародышей в единице объема расплава. Чем больше центров кристаллизации, тем мельче будут кристаллы, и наоборот. Вследствие быстрого охлаждения сплава на поверхности отливки образуются мелкие кристаллы; в средней части отливки, где охлаждение медленное, происходит более свободный рост столбчатых кристаллов по направлению к центру отливки. В центральной части отливки образуются более крупные равноосные кристаллы, ориентированные беспорядочно.

В зависимости от различных факторов, влияющих на первичную кристаллизацию, строение отливки определяется видом и взаимным расположением кристаллов затвердевающего сплава. Структура отливки, затвердевшей в песчаной или металлической форме, может иметь кристаллы трех видов: столбчатые или дендритные, с параллельным расположением больших осей, глобулярные (шаровые)— округлой или шестигранной формы и смешанные с беспорядочной ориентацией осей. Если столбчатые кристаллы простираются до оси симметрии сечения отливки, то такую структуру называют транскристаллической (рнс.

151, б), а процесс образования такого строения — т р а н ск р и с т а л л и з а ц и е й. Кроме того, по величине кристаллов различают мелкозернистое и крупнозернистое строение. Наибольшей прочностью и пластичностью обладают отливки с мелкими, шаровидными кристаллами. Худшими свойствами обладают отливки, имеющие столбчатую кристаллическую или транскрисзаллнческую структуру. В фасонных отливках обычно присутствуют кристаллы трех видов. Наружная зона Т около стенок формы состоит из шаровидных 211 зерен, а иногда даже из тонких игл; средняя зона П вЂ” из дендри тов, а центральная зона 111 — из равноосных беспорядочно ориеиь тнрованных кристаллов.

Стальные и чугунные отливки имеют боле' развитую зону смешанных кристаллов, а отливки из цветных сила вов — все перечисленные зоны. Это объясняется составом сплаво н их свойствами. На структуру отливок влияет большое число факторов, главным из которых являются следующие: свойства шихтовых материалов условия плавки, температурный интервал кристаллизации, примеси содержащиеся в сплаве, условия подвода сплава в форму и охлажде ния отливки в форме, механическое воздействие на процесс кристал лизации.

Рис. 15К Кристаллическое строение отливки: а — нормальное; б — прн транскрнсталлнаацнн Влияние свойств шихтовых материалов и условий плавки, Основные составные элементы шихтовых материалов почти целиком переходят в расплав, а затем в отливку. Поэтому кристаллическое строение отливки зависит от состава и состояния пшхты, от температур-, ного режима плавки, раскисления металла. Установлено, что наиболее благоприятное кристаллическое строение имеют стальные отливки при ведении плавки с интенсивным кипением ванны, а также при тщательном рафинировании.

Влияние температурного интервала кристаллизации. Академик А. А. Бочвар установил, что в сплавах с узким температурным интервалом кристаллизации, т. е. небольшой разницей между температу«рами ликвидуса и солидуса, чаще всего образуются столбчатые кристаллы. В сплавах с широким интервалом кристаллизации образуются беспорядочно расположенные дендриты. Поэтому от- ' ливки из чистых металлов, низкоуглеродистых сталей, латуней, белого чугуна имеют развитую зону столбчатых кристаллов. Влияние примесей. Акад.

А. А. Байков установил, что нерастворимые примеси, содержащиеся в расплаве, играют роль центров кристаллизации, если параметры их кристаллической решетки близки к параметрам решетки металлической основы сплава, Благодаря этому строение сплава получается мелкозернистое, свойства а!2 его улучшаются. Однако при перегреве сплава выше определенной температуры происходит разрушение активного слоя на границе примеси и сплава н ее дезактивация. Выяснение роли примесей в кристаллизации сплавов позволило направленно изменять кристаллическое строение отливок, т. е. модифицировать сплав, улучшая его свойства.

Влияние модифицирования, М о д и ф и ц и р о в а н и е — это обработка жидких сплавов малыми специальными добавками (модификаторами) перед заливкой их в формы с целью измельчения кристаллов в процессе первичной кристаллизации. В результате модифицирования сплав становится однородным, отливки — плотными. Различают модифицирование 1 и П рода. При модифицировании 1 рода модификатор, являясь поверхностно-активным веществом, препятствует росту кристаллов и способствует получению мелко.

зернистой структуры, Прн моднфицированни П 'рода модификатор искусственно увеличивает число зародышей кристаллов. Например, этот эффект модифицирования достигается при введении бора, алюминия и других элемен!ов в сталь. Влияние условий заполнения формы и охлаждения отливки. Металл, заливаемый в форму, отдает теплоту стенкам формы. Однако вблизи пнтателя жидкий металл прогреет стенки формы больше, в результате чего к моменту окончания заполнения температура металла в форме н температура в разных местах формы будут, различные.

Поэтому в фасонных отливках тепловые условия кристаллизации металла и кристаллическое строение его будут различные. Скорость кристаллизации тонких и массивных частей отливок различна, поэтому онн имеют различное кристаллическое строение. В тонких местах отливки строение кристатлов глобулярное, а в толстых — дендритное. С увеличением скорости кристаллизации величина первичных кристаллов уменьшается. Поэтому отливки, полученные в металлических формах, имеют мелкозернистое строение. Большое влияние на величину зерна оказывает температура, заливки. С уменьшением температуры заливки величина зерна уменьшается. Влияние механического воздействия.

Впервые Д. К. Чернов указал на возможность управления кристаллическим строением слитка с помопгью его кантования при затвердеваннн, а также перемешнвания жидкого незатвердевшего объема слитка. Механическое воздействие на кристаллизуюшийся сплав способствует разрушению растущих дендрнтов, обломки которых могут быть дополннтельными центрами кристаллизации, изл!еняющими строение отливки. На этом принципе основаны такие способы управления кри; сталлпзацией отливок, как заливка в вибрируюшне формы, электРомагнитное перемешнвание и т. д. Зтн способы позволяют получать фасонные отливки с мелкозернистой структурой из сплавов, склонных к транскристаллизацин.

й 4.-вииреииин илпряжеиия в отливклх В отливках при их затвердевании и охлаждении возникают внутренние напряжения, причиной которых является усадка ме. галла. Эти напряжения могут приводить к короблению отливо а иногда и к появлению в них горячих и холодных трещин. Одной из основных причин образования трещин в отливках я ляется торможение усадкн формой. Во время усадки отливка дави своими выступающими частями на стержень или форму. Одновр менно форма препятствует усадке, вызывая напряжения в отливке. Величина этих напряжений зависит от податливости формы и стержней. Чем выше податливостьформь1 и стержня, тем меньше напряжения в отливке и меньше вероятность образования в ней трещин. Если величина напряжений превзойдет предел прочности сплава в данном участке отливки, то в отливке появится трещина.

Характеристики

Список файлов книги