31.Конструктивная схема дуговой электро печи

Плавильные агрегаты используют для выплавки стали в литейном производстве.Выпускаются ёмкостями 0,5 -200 тонн.

Схема печи ДСП:

1.Кожаный кожух (лист от 13 до 80мм), 2.асбестовый лист, 3.футеровка печи( кислая или основная), 4. рабочее окно., 4а.ложный порог, 5.крышка рабочего окна, 6.сводовое водоохлаждаемое кольцо, 7.свод

8.графитовые электроды, 9.водоохлаждаемые уплотнительные кольца, 10.выпускное отверстие, 11. выпускной желоб, 12.выкатная тележка, 13.зубчатый сигмент, 14.шестерня, 15.муфта, 16. электродвигатель, 17.вольтовая дуга.

32.Плавка стали в основной электрической печи на С-шихте с окислением (с восстановлением). Операции: 1.Заправка печи,удаление остатков Ме ,7-10 мин. 2.Завалка печи 3.Плавление, образование жидкого озерца за время плавления почти полностью окисляется кремний, Mn, частично Fe и углерод.Накполение шлака на зеркале Me.

Шлаки в плавке имеют химический состав :

CaO 35-40%:SiO2 17-20% ; MnO 8-15%; FeO 5-10%;Al2O3 3-7%;P2O5 1.5-2%.

Для Удаления Фосфора

не перегревать Ме.

Изыбток СaO в шлаке

Избыток FeO в шлаке

Расход энергии 400-480 кВТ/час на тонну.

В конце периода плавки сталевар перемешивает Сталь и отправляет образец на анализ.

Окислительный период и его задачи: 1.Окисление примесей P,C и др.; 2.Дегозация Me за счёт кипения,выделение CO и перемешивание одновременно с дегозацией, всплытие неМе включений.

Окисление проводится путём применения присадки( железной руды),окалины,железного агломерата.

33.Выплавка стали в кислых духовых печах.

Электропечи с кислой футеровкой используются в литейных цехах при массовом производстве, при выплавке сталей из фассоного литья. Ёмкость печей 1,5 — 12 тонн. 1.Кислая футеровка имеет более высокую теплостойкость ( нагрев-охлаждение) Это позволяет исп. Печи с перерывами суббота-воскресенье.

2.Стойкость кислых огнеупоров в 2.5 раза меньше чем марганцево-кремнеевых. 3.Длительность плавки меньше,чем в основных, т. к. отсутствует восстановительный период. Кислые материалы имеют более низкую теплопроводность, меньшие потери тепла, отсюда меньше расход электроэнергии и электродов. Главый минус — нельзя проводить операции по удалению серы и фосфора. Завалка производится как и в основных печах.При расчёте шихты содержание серы и фосфора не более 0,01.Шихты должна быть сухой. В период расплавления необходимо следить,чтобы шлак имел следующий состав: Оксид кремния 40-50 %;MgO 10-30% ; Al2O3 2-6%; прочие 5-15%. Задачи окислительного периода: Дегозация Me за счёт кипения и нагрева.Для интенсивного кипения добавка железной руды(руда 0,2% от массы Ме в печи). За время кипения в окислительный период удаляется 0,1-0,2 С.

34.Термическая обработка стальных отл. Термическая обработка является одной из операций в общем технологическом процессе производства фасонного стального литья. Литая сталь в отливках имеет крупнозернистое строение. В структуре ее наблюдаются крупные зерна феррита, расположенные в виде игл, и большие скопления перлита. При такой структуре отливка имеет низкие механические свойства. Кроме того, в отливке остаются внутренние напряжения. Стальные отливки подвергаются отжигу, который проводят с целью измельчения микроструктуры, повышения механических свойств, а также снятия внутренних напряжений. Температура нагрева зависит от содержания углерода и для большинства сталей лежит в пределах 800 — 900° . Вержки отливок при высоких температурах составляет 1 час на каждые 35—50 мм толщины стенки отливки. Охлаждаются отливки вместе с печью до 400°, а затем на воздухе. Когда отжиг не приводит к требуемому измельчению структуры, а следовательно, и к требуемым механическим свойствам, применяют нормализацию . По сравнению с отжигом нормализацию проводят при более ускоренном охлаждении отливок в интервале критических температур. В этот период они охлаждаются на воздухе, вне печи. В этом случае при перекристаллизации стали образуется большое число центров кристаллизации и в результате создаются более мелкие зерна перлита и феррита. Легированные стали, кроме отжига и нормализации, часто подвергают закалке и отпуску и другим видам термообработки. Некоторые легирующие элементы уменьшают теплопроводность стали, поэтому при нагреве и охлаждении в легированных сталях образуются большие внутренние напряжения. Скорость нагрева этих сталей должна быть меньше, чем углеродистой стали. Некоторые легирующие элементы уменьшают скорость диффузии, поэтому при термической обработке легированных сталей требуется давать длительные выдержки, достаточные для полного протекания диффузионных процессов, необходимых для выравнивания химического состава.

35.Плавка стали в индукционных печах.При плавке ст. в кислых индукционных печах шихта дол-жна состоять из чистых неокисленных материалов с минимальным содержанием серы и фосфора; при плавке в основных печах требования по содержанию в шихте в серы и фосфора менее жёсткие , так как в этих печах можно провести процессы дефосфорации и десульфурации.Процесс плавки состоит из загрузки , расплавления, доводки, раскисления и выпуска расплава.Для предохранения тигля от ударовкрупными кусками на его дно целесообразно укладывать часть мелкой шихты, лучше стружку, затем малоокисляемые феррорасплавы и далее крупную шихту.Крупные куски желательно загружать ближек стенкам тигеля и укладывать плотно. При появлении видимых участков жидкого Ме в тигель вводят шлаковую смесь,в результате чего уменьшается окисление и поглощение жидким Ме газов из атмосферы.Для наведения шлака в кислой печи вводят следующие компоненты : 10% молтого стекла,65%шомота,25% извести.При плавке в основном тигеле шлаковую смесь наводят из следующих компонентов : 60-65% извести ,15-20% магнезита, 20-25 плавикового шпата. После расплавления основной массы шихты( 80-95%) берут пробу Ме на химический анализ.В процессе плавки шихты в основном тигле происходит частичная дефосфорация Ме.Для предотвращения восстановления фосфора необходимо удалить шлак и навести новый.После полного расплавления шихты подводимую мощность снижают до 30-40% от максимальной мощ-ности, стараясь не допустить перегрев.После анализа Ме приступают к раскислению и легированию. При плавке стали в индукционных печах ферросплавы присаживают обычно в следующем порядке. Основное количество ферровольфрама, феррохрома и ферромолибдена вносят в завалку. Для корректировки эти сплавы загружают в тигель не позднее чем за 20 мин до выпуска,что обеспечивает их расплавление и равномерное распределение легирующего элемента по обЪёму металла.Феррованадий, ферромарганец и ферросилиций присаживают за 7-10 минут до выпуска.Феррованадий с целью уменьшения угара присаживают в последнюю очередь. Алюминий и титан вводят в Ме непосредственно перед выпуском или в ковш.Угар легирующих элементов зависит от состава стали и метода введения их.При описанной выше технологии легирования и раскисления Ме угар вольфрама состовляет около 2% , марганца ,хрома и ванадия 5-10%, кремния 10-15%, титана 70%.Индукционные плавильные печи являются экономичными плавильными агрегатами, они позволяютвыплавлятьсредне-ивысоколегированные сталипри минимальных потерях легирующих элементов.

36. Контроль качества стальных отливок. Общие требования. Контроль качества отливок осуществляется в процессе их производства в целях выявления и устранения обнаруженных отступлений от технологии их изготовления и при приемке отливок.

1.2. В процессе производства отливок контрольными службами предприятия-изготовителя контролируются: 1) качество шихтовых и шлакообразующих материалов и их подготовка; 2) соблюдение требований проведения процессов выплавки и выпуска стали из печи; 3) подготовка разливочных ковшей и их подогрев перед разливкой; 4) состояние модельной оснастки; 5) качество и свойства исходных формовочных материалов; 6) качество и свойства формовочных и стержневых смесей; 7) сушка форм и стержней; 8) качество сборки форм и продолжительность простаивания собранной формы до заливки; 9) температура жидкого металла в ковше перед заливкой; 10) продолжительность охлаждения отливки в форме;

11) качество исходных материалов (расходуемых электродов, затравок, флюсов, сварочных материалов, раскислителей, модификаторов) для ведения процесса ЭШВ; 12) качество подготовки к работе оснастки (кристаллизатора поддона, инвентарной головки) для ведения процесса ЭШВ; 13) соблюдение технологического процесса ЭШВ; 14) соблюдение требований по отбору проб для определения механических свойств и химического состава стали; 15) соблюдение требований проведения термической обработки;

16) соблюдение требований выполнения сварочных операций при исправлении дефектов, а также соответствие применяемых при исправлении отливок сварочных материалов требованиям документа "Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварка и наплавка. Основные положения (ПНАЭ Г-7-009-89)". 17) квалификация сварщиков.

3.1. Контроль химического состава металла

3.2. Контроль механических свойств металла

3.3. Контроль коррозионных свойств сталей аустенитного класса и высокохромистых сталей

3.4. Контроль содержания ферритной фазы в стали аустенитного класса

Внешний осмотр. Контроль размеров, массы и качества поверхности отливок

37. Производство отливок из цветных сплавов. Цветные металлы имеют красную, жёлтую и белую окраску, обладают большой пластичностью, малой твёрдостью, относительно низкой температурой плавления, для них характерно отсутствие полиморфизма.

Лёгкие металлы – бериллий, магний, алюминий, обладающей малой удельной плотностью. Легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец, кадмий и висмут и др. Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы. Полублагородная медь. Обладают высокой устойчивостью к коррозии.

Цветная металлургия – отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления различают металлургию лёгких металлов и металлургию тяжёлых металлов.

38. Состав и свойства литейных алюминиевых сплавов. Аl обладает многими ценными свойствами: небольшой плотностью - около 2,7г/см­³, высокой теплопроводностью - около 300 Вт/(м ∙ К), температурой плавления 657˚С, кристаллической решёткой ГЦК и высокой электропроводностью 13,8 107Ом/м, хорошей пластичностью и достаточной механической прочностью. Алюминий образует сплавы со многими элементами. В расплавленном состоянии алюминий жидкотекуч и хорошо заполняет формы, в твердом виде он хорошо деформируется и легко поддается резанию, пайке и сварке. Сродство алюминия к кислороду очень большое. При его окислении выделяется большое количество тепла (~ 1670000 Дж/моль). Тонкоизмельченный алюминий при нагревании воспламеняется и сгорает на воздухе. Алюминий соединяется с кислородом воздуха и в атмосферных условиях. При этом алюминий покрывается тонкой (толщиной ~ 0,0002 мм) плотной пленкой окиси алюминия Al₂O₃, защищающей его от дальнейшего окисления; поэтому алюминий стоек против коррозии. Поверхность алюминия хорошо защищает от окисления этой пленки и в расплавленном состоянии.

Из сплавов алюминия наибольшее значение имеют дюралюминий и силумины. В состав дюралюминия, кроме алюминия, входят 3,4 - 4% Сu, 0,5% Мn и 0,5%Mg, допускается не более 0,8% Fe и 0,8% Si. Дюралюминий хорошо деформируется и по своим механическим свойствам близок к некоторым сортам стали, хотя он в 2,7 раза легче стали (плотность дюралюминия 2,85 г/см^З). Силумины - литейные сплавы алюминия с кремнием. Они обладают хорошими литейными качествами и механическими свойствами.

39. Плавка алюминиевых сплавов. Получать алюминий очень сложно. Его рудный концентрат — глинозем (оксид алюминия) плавится при 2050° С (это почти в 2 раза выше температуры плавления меди), да еще не отдает кислород углероду. Поэтому, чтобы снизить температуру плавки, приходится растворять глинозем в расплавленном криолите — минерале, в состав которого входят алюминий, натрий и фтор. Точка плавления этого раствора ниже 1000° С, а с такой температурой уже можно работать.

В электролитической ванне молекулы глинозема распадаются на составные части — ионы алюминия и кислорода. Электрический ток разносит их в разные стороны. Алюминий осаждается на катод, которым является угольное дно самой ванны. Отсюда его потом и собирают. Алюминий более высокой степени чистоты в промышленном масштабе получают путем последующего электролитического рафинирования жидкого алюминия по так называемому трехслойному методу. Электролизная ванна имеет стенки из магнезита, угольную подину и подвешенные сверху графитированные катоды. На подину через боковое отверстие порциями заливают исходный алюминий, поддерживая здесь анодный слой определенной толщины; выше него располагается слой электролита из фтористых и хлористых солей, а над электролитом - слой очищенного алюминия, который легче электролита; в этот слой погружены концы катодов.

Для того чтобы рафинируемый алюминий находился внизу, его утяжеляют, формируя в анодном слое сплав алюминия с медью. В процессе электролиза ионы А1³⁺ перемещаются из анодного слоя через слой электролита в катодный слой и здесь разряжаются. Накапливающийся на поверхности ванны чистый катодный металл вычерпывают и разливают в слитки. Этим способом получают алюминий чистотой 99,95%. Расход электроэнергии равен ~ 18000 кВт , ч на 1 т алюминия. Более чистый алюминий получают методом зонной плавки или дистилляцией через субгалогениды.

Самый распространенный на Земле металл — называют летающим металлом. Из него, вернее из его сплавов, самый известный из которых дуралюмин (сплав алюминия с медью, магнием и марганцем), делают фюзеляжи и крылья самолетов. Из сплавов алюминия была изготовлена оболочка нашего первого в мире искусственного спутника Земли.

Алюминий широко применяют в различных отраслях промышленности и в строительстве. Многие детали самых разных машин, перекрытия, наружная облицовка и оконные рамы высотных зданий, аппаратура для производства кислот и многих органических веществ, резервуары для хранения жидкого кислорода, моторные и весельные лодки, посуда, мебель — все это делается из алюминия.

40. Термическая обработка алюминиевых сплавов. Термическая обработка алюминиевых сплавов заключается в закалке с 500˚С в воде с последую-щим естественным старением (в течении 5-7 дней) или искусственным старением, которым предшествует 2-3 часовой инкубационный период. В течении этого времени сплав сохраняет высокую пластичность.

41. Сплавы для отливок латуни и бронзы. Медь - это металл с удельной плотностью 8.94 Мг/м' . Кристаллическая решетка ГЦК. Температура плавления 1083 °С. Характерными свойствами меди является её высокая теплопроводность и электропроводность (ρ= 0,0178 Ом∙мм²/м), поэтому медь находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется М00 (99,99 % Си ). МО (99,97 % Си), М1 (99,95 % Си ) и т.д. Механические свойства меди относительно низки. Так, в литом состоянии σ_ь = 150-200 МПа, δ = 15-25 %. Поэтому применять медь в качестве конструкционного материала нецелесообразно. Повышение механических свойств достигается созданием разных сплавов на медной основе. Различают две группы медных сплавов: латуни и бронзы. Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. Практическое применение имеют медные сплавы с содержанием цинка до 45 %. В зависимости от содержания цинка различают однофазные α – латуни и двухфазные α + β' – латуни. Однофазные латуни (до 39 % Zn ) находят применение для изготовления деталей деформированием в холодном состояния, так как они имеют хорошую пластичность. Из них изготавливаются ленты, радиаторные трубки, проволока, гильзы патронов. Двухфазные α + β' – латуни, содержащие цинка от 39 до 45 %, используются для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500˚С. так как эти латуни имеют низкую пластичность в холодном состоянии. Из двухфазных α + β' – латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой получают детали. Латуни маркируются буквой Л и последующим числом, показывающим содержание меди в процентах, например, в сплаве Л62 имеется 62 % Си и 38 % Zn. При наличии других элементов после буквы Л ставятся буквы, являющиеся начальной буквой элементов (О - олово, А - алюминий. К - кремний, С - свинец, Н - никель, Мn - марганец, Ж - железо). Количество этих элементов обозначается цифрами. Присутствующие в латуни элементы повышают твердость и снижают пластичность латуней, особенно однофазных. Двухфазные латуни нередко легируют Al, Fe, Ni, Si, Mn, Pb и другими элементами. Такие латуни называют специальными или многокомпонентными. Так, свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства (ЛС 59-1). Алюминий повышает прочность, твердость и коррозионную стойкость латуни (ЛА 77-2). Кремний улучшает жидкотекучесть, свариваемость и способность к деформация (ЛК 80-3). Никель повышает растворимость цинка в меди и улучшает механические свойства (ЛИ 65-5). Олово повышает сопротивление коррозии в морской воде (ЛО 70-1 - морская латунь). Все латуни по технологическому признаку подразделяются на деформируемые, из которых изготавливают листы, ленту, трубы, проволоку (ЛАЖ 60-1-1. ЛЖМц 59-1-1. ЛС 59-1) и литейные для фасонного литья (ЛК 80-ЗЛ, ЛАЖМц 66-6-3-2, ЛКС 80-3-3), из которых изготавливают детали в судостроении и общем машиностроении. Бронзами называют сплавы меди с различными элементами, в числе которых, но только наряду с другими, может быть и цинк. Название бронзам дают по основным элементам. Так. их подразделяют на оловянные, свинцовые, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые и др. Бронзы маркируются буквами Бр ( бронза), за которыми следуют буквы, а затем цифры, обозначающие название и содержание в процентах легирующих элементов. Например, Бр.04Ц2С2,5 содержит 4 %Sn , 2 %Zn, 2,5 % Pb . Сплавы меди с никелем имеют названия: мельхиоры, куниали, нейзильберы. Оловянные бронзы (ГОСТ5017-74 и 1 ОСТ 613-79). Оловянистые бронзы обычно легируют Zn, Fe, Р, Pb, Ni и другими элементами. Цинк улучшает технологические свойства и удешевляет бронзу. Фосфор улучшает литейные качества, повышает твердость, прочность, упругие и антифрикционные свойства. Никель повышает механические свойства, коррозионную стойкость и плотность отливок. Железо измельчает зерно, но ухудшает технологические свойства Свинец снижает механические свойства, но повышает плотность отливок, улучшает обрабатываемость резанием и антифрикционные свойства. Различают деформируемые (Бр О6,5Ф0,15; Бр 04ЦЗ; Бр 04Ц4С2.5) и литейные бронзы ( Бр ОЗЦ7С5Н1. Бр ОЗЦ12С5, Бр 05Ц5С5, Бр О10). Из деформируемых бронз изготавливают прутки, трубки, ленту, проволоку. Литейные бронзы применяют, главным образом, для изготовления пароводяной аппаратуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов, червячных колес, вкладышей подшипников скольжения. Свинцовые бронзы.Свинец не растворяется в меди, поэтому сплавы после кристаллизации состоят из кристаллов меди и включений свинца. Последние располагаются по границам зерен или заполняют междендритные пространства. Такая структура бронзы обеспечивает высокие антифрикционные свойства. Это предопределяет широкое применение свинцовых бронз для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давлениях. По сравнению с оловянными бронзами теплопроводность бронзы Бр С30 к 4 раза больше, поэтому она хорошо отводит теплоту, возникающую при трении. Из-за низких механических свойств (σ_b = 60 МПа, δ = 4 %) бронзу Бр СЗО наплавляют тонким слоем на стальные ленты (трубы). Вследствие большой разницы в удельной плотности меди (8.94 Мг/м³) и свинца (11.34 Мг/м³) и широкого интервала кристаллизации бронза Бр С30 склонна к ликвации (неоднородности химического состава) по плотности. Уменьшить ликвацию можно высокой скоростью охлаждения отливок. Нередко свинцовые бронзы легируют никелем и оловом, которые растворяясь в меди, повышают механические свойства (σ_в = 150-200 МПа, δ = 3-8 %).

42. Плавка медных сплавов. Термообработка. Медь и большинство медных сплавов упрочняющей термической обработке не подвергают, поэтому для таких сплавов рекристаллизационный отжиг становится основным видом термической обработки, определяющим качество изделий. Температурный порог рекристаллизации меди от 180 до 230 °С. Для двойных латуней и бронз он составляет 300 - 400 °С, для сплавов меди с никелем (мельхиоров, нейзильберов), а также хромовых бронз - 400 - 500 °С. Температуру рекристаллизационного отжига меди выбирают 500 - 700°С, что существенно в большую сторону отличается от рекомендаций А.А. Бочвара. Для двойных латуней и бронз температура отжига 600 - 700 °С, а медно-никелевых сплавов и хромовых бронз - 700 - 850°С. Скорость охлаждения меди и большинства двойных сплавов на ее основе практически не оказывает влияния на результаты отжига, поэтому может применяться любой. На практике такие сплавы часто охлаждают в воде, за счет чего достигается очистка поверхности полуфабриката (проволоки, ленты и др.) от окалины. Двухфазные латуни и бронзы таким образом охлаждать нельзя, поскольку во многих из них могут происходить мартенситные превращения либо формирование метастабильных фазовых составляющих с пониженной пластичностью.

43. Особености плавки магниевых сплавов. Магний имеет плот­ность 1,74 кг/дм³,t_пл = 650 °С и t_кип 1100°С (при атмосферном давлении). Магний имеет еще большую удельную теплоемкость, чем алюминий, но несколько меньшую скрытую теплоту плавле­ния, а энтальпия жидкого магния при температуре плавления пре­вышает температуру расплавленной стали (1490 и 1260 кДж/кг соответственно). Плавка магния требует особого внимания и осторожности в связи с его высокой химической активностью. Сплавы магния интенсивно окисляются, а при температуре 430... 600 °С могут вос­пламеняться на воздухе. Магний взаимодействует также с азотом воздуха, образуя нитрид Mg₃N₂. Оксид и нитрид магния образуют на поверхности твердых кусков рыхлую пленку, которая не защи­щает металл от дальнейшего окисления.

Расплавленный магний имеет меньшую плотность, чем его оксид и нитрид, поэтому эти соединения осаждаются на дно ван­ны. Оставшиеся в отливках частицы оксидов и нитридов снижают механические свойства отливок и способствуют образованию в них пористости. Кислород и азот не растворяются в магниевых расплавах, а водород растворяется в количестве, значительно большем, чем в алюминии. Особенно опасно взаи­модействие магния с влагой, так как при этом выделяется водо­род, образующий с кислородом воздуха гремучий газ. Для защиты жидкого магния от воздействия атмосферы при­меняют один из следующих методов: защита покровными флюса­ми, защита нейтральной по отношению к магнию атмосферой и защитное легирование микродобавками. В зависимости от объема производ­ства и массы отливок плавку ведут монопроцессом в тигельных печах или дуплекс-процессом: пламенная отражательная печь— тигельная печь. Плавка с приме­нением покровных и покровно-рафинирующих универсальных флюсов. Плавку магниевых сплавов начинают с проверки состояния тигля. В тигель, нагретый до 400...500 °С, загружают флюс в количестве около 10 % от металлоемкости тигля. После расплавле­ния погружают в толщу расплавленного флюса магний первич­ный, возврат и легирующие элементы. Марганец вводят в виде хлористого марганца МпС1₂, цирконий — в виде фторцирконата калия K₂ZrF6 или лигатуры магний — цирконий. РЗМ добавляют в чистом виде или в виде миш-металла. Рафинирование под флюсами проводят путем перемешивания расплава движениями мешалки вниз — вверх в течение 5...6 мин при температуре 700...720°С. При этом на поверхность металла добавляют порции сухого измельченного флюса. Расплавленный флюс обволакивает нежелательные примеси, содержащиеся в металле, и при последующей выдержке металла осаждает их на дно тигля. Рафинирование считается законченным, когда поверх­ность металла приобретает блестящий зеркальный вид. После это­го наносят свежий флюс и выдерживают под ним металл в тече­ние 10... 15 мин при 750...800°С. Затем снижают температуру до 700 °С и выдают металл из печи. Модифицирование проводят для измельчения зерна и повыше­ния механических свойств магниевых сплавов. Сплавы, содержа­щие алюминий, модифицируют одним из трех способов: 1. Перегревом расплава в стальном тигле до 900 °С и выдержкой при этой температуре в течение 15...20 мин. Во время выдержки расплав магния растворяет в себе небольшое количество железа из стального тигля. При последующем быстром охлаждении до 700 °С в расплаве образуются мелкодисперсные частицы FeAl₃, являющиеся цен­трами кристаллизации для твердого раствора алюминия в маг­нии. 2.Введением углеродсодержащих добавок в расплав. При 720...750 °С модификаторы (табл. 15.4) разлагаются с выделением углекислого газа, углерод которого восстанавливается магнием. Вступая в реакцию с алюминием, углерод образует тонкодисперс­ные твердые карбиды, являющиеся центрами кристаллизации. 3.Сплавы, не содержащие алюминий, модифицируют присад­кой циркония (0,5...0,7%) или кальция (0,05...0,15%).

44. Титановые сплавы. Титан и его сплавы Титан - серебристо-белый легкий металл с удельной плотностью 4,5 Мг/м3 и температурой плавления 1668 °С. При температуре 882 °С ти-тан претерпевает полиморфное превращение Tiα (ГПУ) →Тiβ (ОЦК). Чистый титан имеет ζb = 270 МПа, δ = 55 %, Е = 112000 МПа. С уменьшением чистоты титана (марки ВТ1-00, BT1-0, BT1-1) прочностные свойства повышаются (ζb = 300-550 МПа); пластичность падает (δ = 15-25 %). Титан является химически активным металлом, но на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных окислов, благодаря чему имеет высокую стойкость в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах. Чистый титан находит применение в авиации и ракетостроении, а также в химической промышленности. Металлургической промышленностью изготавливается в виде листов, труб, прутков, проволоки и других полуфабрикатов. Повышение прочностных характеристик титана может быть достигнуто за счет легирования его Al ,Мо, V, Мn, Сг, Sn, Zr, Nb. Упрочнение титана при легировании сопровождается снижением его пластичности. Легирующие элементы оказывают большое влияние на температуру полиморфного превращения. Такие элементы, как Al, O, N повышают тем-пературу полиморфного превращения и расширяют область α, их называют α-стабили-заторами. Практическое значение для легирования титана имеет только алюминий, так как кислород и азот сильно охрупчивают сплавы. Такие элементы, как Мо, V, Мn, Cr, Fe понижают температуру по-лиморфного превращения и расширяют область существования β-фазы; их называют β-стабили-заторами. При легировании титана Мn, Fe, Сг, Si в сплавах протекает эвтектоидное превращение. Образование эвтектоида ох-рупчивает сплав. В соответствии со структурой различают: 1) α-сплавы со структурой твердого раствора легирующих элементов в α-титане; основной легирующий элемент в α-сплавах - алюминий (ВТ-5, ВТ 5-1, ОТ-4); 2) α+β-сплавы, состоящие из α и β-твердых растворов; содержат кроме алюми-ния 2-4 % β-стабилизаторов, таких как Сг, Мо, Fe и других (ВТ6, ВТ8, BTI4); 3) β-сплавы, имеющие структуру твердого раствора легирующих эле-ментов в β-титане; эти сплавы содержат большое количество β-стабили-заторов (BT15, ВТ22, BT3-1). Современные промышленные α-сплавы сравнительно малопластич-ны, охрупчиваются при термической обработке. β-сплавы наиболее пластичны, но наименее прочны: при нагреве не испытывают фазовых превращений. Сплавы α+β более прочны, чем однофазные, хорошо куются и штампуются, поддаются термической обработке. К этому классу принадлежат большинство промышленных сплавов. Наличие у сплавов титана высокотемпературной модификации β-твердого раствора, способной к значительному переохлаждению, обусловливает получение разнообразных структур в зависимости от peжимов термической обработки. Полиморфное β→α превращение может иметь два различных механизма. При высоких температурах, т.е. при небольшом переохлаждении относительно равновесной температуры β→α перехода, превращение проис-ходят обычным диффузионным путем, а при значительном переохлаждении, и, следовательно, при низкой температуре, когда подвижность атомов мала, - по бездиффузионному мартенситному механизму. В первом случае образует-ся полиэдрическая структура α-твердого раствора, во втором - игольчатая (пластинчатая) мартенситная структура, обозначаемая как α/. Легирующие элементы, снижающие температуру β→α превращения, способствуют полу-чению мартенсита. При низком легировании для этого требуется интенсив-ное охлаждение. При очень высоком содержании β-стабилизаторов темпера-тура β→α превращения снижается до нуля и β-твердый раствор охлаждается до комнатной температуры без превращения. Образование мартенсита в ти-тановых сплавах по сравнению с закалкой углеродистой стали сопровождает-ся сравнительно невысоким ростом прочностных свойств. Титан и α-сплавы титана подвергают только рекрнсталлизационному отжигу, α+β-сплавы могут быть упрочнены закалкой с последующим старением. Микроструктура титанового сплава ВТ5, который относится к α-сплавам, после отжига однофазная, состоящая из зерен α-твердого раствора. Сплав ВТ5 легирован алюминием в количестве 5 %. В отожженном состоянии он имеет следующие механические свойства: ζb= 750-900 MПа; δ = 10-14 %, KCU = 3-6 МДж/м2. Из этого сплава изготавливают следующие полуфабрикаты: поковки, штамповки, прутки, профили. Важнейшими областями использования титановых сплавов являются следующие: - авиация и ракетостроение, где из титановых сплавов изготавливаются корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла, диски, лопатки компрессоров, детали крепежа, фюзеляжа и т.д.; - химическая промышленность (компрессоры, клапана, вентили для агрессивных жидкостей); - оборудование для обработки ядерного топлива; 96 - морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок, торпед); - криогенная техника ( при отрицательных температурах до -250 °С). Расширение области применения титана и его сплавов сдерживает высокая стоимость. В земной коре содержится много ( ~ 0,6 %) титана, т.е. среди конструкционных металлов по распространенности он занимает четвертое место после алюминия, железа и магния. Основной сдерживающий фактор широкого практического использования титана - сложность процесса получения титана из руд, что бесспорно будет устранено в будущем.