Тугоплавкие сплавы.

К тугоплавким относятся сплавы на основе следующих металлов – титана, ванадия, хрома, циркония, ниобия и вольфрама, температура которых выше температур плавления железа. Тугоплавкие сплавы находят широкое применение в промышленности благодаря специфическим свойствам, особенно благодаря коррозионной стойкости во многих средах, высокой прочности при повышенных температурах, где не применимы сплавы на основе железа, никеля, кобальта. Ракетная, космическая, авиационная и автомобильная техника, атомная энергетика, радиоэлектроника, приборостроение, химическое машиностроение – далеко не полный перечень областей применения тугоплавких литейных сплавов.

Титановые сплавы.

Сплавы титана, обладающие малой плотностью, высокой прочностью и стойкостью против химического воздействия влаги, морской воды, органических и минеральных кислот, успехом используются во многих направлениях производства. Использование в современной авиации жаропрочных сплавов титана объясняется тем, что в нем сочетается высокая удельная прочность и химическая стойкость при нормальной и повышенных температурах (300-500 ^оС). Однако титан и его сплавы в жидком состоянии чрезвычайно химически активны. Они энергично растворяют кислород, азот, водород и углерод, вступают в химические реакции и восстанавливают окислы различных элементов, из которых состоят формовочные смолы и огнеупорные материалы. Поэтому плавить и разливать титан и его сплавы необходимо в условиях вакуума или в атмосфере нейтрального газа (например аргон). При этом в качестве тигля в котором плавится титан и его сплавы, применяется водохлаждаемый, чаще всего медный сосуд. При плавке внутреннюю поверхность тигля заранее облицовывают слоем твердого титана, называемого гарниссажем, который благодаря соответвующему регулированию теплового режима сохраняют в процессе всего периода плавки. Таким образом, расплавленный титан и его сила находится в контакте со слоем твердого титана, достигающей толщину 25мм и никакими примесями не загрязняется. Литейные титановые сплавы по структуре делятся на однофазные α-сплавы (ВТ1Л,ВТ5Л) и двухфазные α+β сплавы(ВТ3-1, ВТ6Л, ВТ14Л и ВТ20Л).

Основой однофазных сплавов является схема Ti-Al, двухфазных система Ti-Al-Mo-(Cr, V, Zr, Sr).

Наиболее широкое применение получили для производства фасонных отливок. Сплав ВТ5Л, аналогично и сплав ВТ1Л. Сплавы ВТ3-1Л, ВТ9Л и ВТ4Л –двухфазные, обладают повышенной жаропрочностью и находят широкое применение для литья деталей авиационных двигателей.

Никелевые и кобальтовые сплавы.

Из этой группы сплавов рассмотрим только жаропрочные, имея в виду важность их применения для изготовления отливок. Жаропрочные сплавы обладают высокой длительной прочностью при заданных температурах. Основой жаропрочных сплавов является нихром, обладающей высокой окалиностойкостью. Для дисперсного упрочнения вводят добавки алюминия и титана; дисперсное упрочнение достигается при типовой т.о.: высокотемпературной закалке (от1150-1230 ^оС) и последующем искусственным старением при температуре, близкой к рабочей, т.е. при 800-850 ^оС (например, сопловые лопатки и цельнолитые роторы, работающие при температурах 800-1050 ^оС). К этим относятся сплавы ЖС-3, ЖС3-Д, ЖС6, ЖС6-К и ЖС6-КП, ВЖ36-Л и ВЖ36-Л2.

К специальным никелевым сплавам относят магнитные сплавы (79НМ, 50НХС, 80НХС). Эти сплавы обладают высокой магнитной проницаемостью в слабых полях. Отливки из сплавов на основе кобальта весьма дороги и применяют для деталей, работающих в особо тяжелых условиях (например, для деталей ракет).

Шихтовые материалы.

Металлическая шихта и исходные материалы при плавке чугуна и сталей.

При плавке чугуна в различных плавильных агрегатах применяются следующие исходные: металлическая шихта, флюсы, топлива и науглероживающие добавки – карбюризаторы.

В состав металлической шихты выходят:

-первичные и вторичные металлы;

-возврат собственного производства;

-ферросплавы;

-присадочные материалы.

К первичным материалам относятся:

-чугуны литейные ГОСТ 4832-95;

-чугуны литейные рафинированные ГОСТ 4832-95;

-чугуны передельные ГОСТ 805-80;

-чугуны высококачественные передельные рафинированные ТУ 14-15-5-80;

-чугуны природнолегированные ТУ 14-15-77-79 и ТУ 14-15-84-79 М4М СССР.

Вторичные материалы ГОСТ 2787-86:

- чугунный и стальной лом;

- стружка стальная брикетированная;

- отходы углеродистой стали;

- отходы динамной и трансформаторной стали;

- Возврат собственного производства (литники, прибыли, бракованные отливки и пр.) применяют по действующей на заводах нормативно – технической документации.

Для доводки по химическому составу и модифицирования чугуна применяют различные ферросплавы, чистые металлы и специальные сплавы, например: ферросилиций (ГОСТ 1415 – 93), ферромарганец (ГОСТ 4755 – 91) и др. Состав этих материалов приведен в справочной литературе.

Так как стоимость основных материалов для литейного производства и энергии на их переработку составляет свыше 60% стоимости отливок, то одним из важнейших вопросов повышения эффективности плавки чугуна является выбор наиболее дешевых шихтовых материалов. На одну тонну годных чугунных отливок в России расходуется 1416 кг металлошихты, в том числе 665 кг наиболее дорогих чушковых чугунов. В других странах расход чушковых чугунов существенно ниже. В ФРГ он составляет 240 кг, а в США лишь 190 кг.