1 Промышленная классификафия ме­талов и металических сплавов. Металлические материалы делятся на 2 гр.: железо и сплавы железа (сталь и чугун) называют черными металлами, а остальные металлы и их сплавы — цветными. Все цв. металлы,в свою очередь, делятся на сл.группы: -легкие металлы Mg, Ве, Аl, Ti с плотностью до 5 г/см³,

-тяжелые металлы Pb, Мо, Ag, Au, Pt, W, Та, Iг, Os с плотностью, превышающей 10 г/см3;

-легкоплавкие металлы Sn, Pb, Zn с температурой плавления 232; 327; 410°С соответст.;

-тугоплавкие металлы W, Мо, Та, Nb с температурой плавл. выше, чем у железа (>1536°С);

-благородные металлы Au, Ag, Pt с высокой устойчивостью против коррозии;

-урановые металлы или актиниды, используемые в атомной технике;

-редкоземельные металлы – лантаноиды, применяемые для модифицирования стали;

-щелочные и щелочноземельные металлы Na, К, Li, Са в свободном состоянии применяются в качестве жидкометаллических теплоносителей в атомных реакторах; натрий также используется в качестве катализатора в производстве искусственного каучука, а литий — для легирования легких и прочных алюминиевых сплавов, применяемых в самолетостроен.

2.Примеси — Химич. элементы, к-рые не вводятся в сплав спец. и присут. в нем в неб. кол-вах. Один и тот же элемент может бытьлегир. или случ. п., полезной или вредной примесью. П. в жид. металле могут находиться в виде атомов, молекул или ионов; образовывать разные соедин., жид. и тв. р-ры.

- Л.Э.-Э.,спец. вводимые в металы и спл.в опред. кол-вах с целью изм. их структуры и св-в;

- Постоянные примеси —пост, присутствие к-рых в сплавах оп-редел. класса связ. с технологией получения этих сплавов (напр., в сталях к этой группе относятся Mn, Si, A1, часто Ti, примен. в кач-ве раскислителей и присутст. в любой хорошо раскисл, стали. К п. п. относятся тж. S и Р, к-рые не удается полн. удалить при масс, произ-ве стали. П. п. в стали м.б. полезными, улучш. ее св-ва (напр., Мп и Si), и вред., ухудш. св-ва ( S и Р);

- Скрытые примеси—практ. присутст. в любой стали в очень малых кол-вах и обычно не регламент, технич. документацией. К этой группе обычно относят газы (О2, Н2, NJ) и п. нек-рых цв. металлов (РЬ, Sb, Sn, Bi, As). Однако, учит, значит, влияние с. п. на формир. структуры и св-в стали и сплавов, в поел, время их содержание регламент, стандартами для ряда спец. сталей и сплавов (напр., для подшил, стали, жаропрочных сплавов и др.);

- случайные примеси), попад. в сплав из вторичного сырья или руд (напр., в низкоуглерод. конструкц. стали: Си, Ni, Сг, Pb, Sb, Sn, As и др.). Для каждой марки стали в технич. до-кум, на поставку обычно указ, регламент, с. П

- модификаторы

3. Основные требования предъявляемые к литейным сплавам. 1. Состав должен обеспечивать в отливке заданный физ. Физ-хим, физ-мех. св-ва. 2.Св-ва и структуры должны оставаться стабильными в процессе эксплуатации. 3. Обладать хор. лит-ными св-вами. 4. Легко обрабатываться резанием и хорошо свариваться. 5.Обеспечивать технологичность в условиях массового производства. 6.Отходы при производстве отл. должны быть минимальными

4. Свойства сплавов.К основным литейным св-вам сплавов относят жидкотекучесть,усадку, ликвацию, склонность к образованию трещин и отбелу.

Жидкотекучесть – способность металла в расплавленном состоянии заполнять литейную форму, четко воспроизводя ее контуры и поверхность.При низкой жидкотекучести движение расплава в форме может прекратиться раньше, чем она будет заполнена. На жидкотекучесть оказывают влияние многие факторы, связанные со св-ми, состоянием и строением расплава (его природа, температура при заливке, вязкость, поверхностное натяжение,теплоемкость и теплопроводность, наличие включений и др.). Жидкотекучесть определют по технологической пробе и оценивают по длине спирального (или прямолинейного) канала, заполненного расплавом в контрольной форме.

Усадка – св-во металлов и спл. уменьшать объем при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды. Различают объемную и линейную усадки, выражаемые в процентах. Результатом объемной усадки являются усадочные раковины и поры в отливке. Усадку сплава определяют на специальных технологических пробах и оценивают по разности размеров (или объема) сплавов до затвердевания и после охлаждения.

Ликвация – неоднородность химического состава сплава в различных местах сечения отл., возникшая при ее затвердевании. Ликвацию определяют химическим способом или спектральным анализом. Склонность сплавов к образованию трещин проявляется в процессе затрудненной усадки при охлаждении.

Отбел – склонность чугуна к выделению структурно свободных карбидов сверх необходимого для образования перлитной структуры. Величина отбела зависит в основном от скорости охлаждения отливки и химического состава чугуна. Чем выше скорость охлаждения, тем больше склонность чугуна к образованию отбела. Химическими элементами, уменьшающими отбел, являются углерод, кремний, алюминий, титан и др.; увеличивающими – ванадий, марганец, молибден, хром и др. Толщина проб для определения склонности чугуна к отбелу связана с преобладающей толщиной сечения стенок отливки.

5. Общая классификация чугунов для отливок.

а)по химическому :1.нелигированные до 2%Mg, 4 Si,хрома и никеля не более 0,1%.2.низколегированные не более 3% легирующих элементов. 3. среднелегированные лег-х элементов не более 10%. 4. высоколегированные от 10%

б)по излому(по стр-е и условию образования графита,по степени граф-ции,формам графита и усл. образования): 1. белый чуг.-белый,блестящий излом, т.к. в структуре отсутвует свободный Графит,а присутствует Фе,Пе,Це.Не получили широкое примен ение;получили износостойкие отливки-Мет. шары, цилиндры,жерлова.(-)-очень хрупкие. 2.половинчатый или отбеленный чуг. имеет переходное стр. от белого к серому хар-ся появлением точечного графита.(в пром-сти прокатные валки)3.серый чуг.- в изломе мышиный серый цвет.Осн. машиностроительный чуг. (имеет место пласт-ый графит,отсутв. тв. Це и Ле)

в)по св-ам: 1.мех-ие: 1.1.по твердости(-мягкие до 149НВ, -средние 149-197НВ,-повышенной197-269, трвердые более 269),1.2.по прочности(-обыкновенной Gp=200Мпа,-повышенной 200-380,-высоко от 400), 1.3.по пластичности(-не пластичные Δ до 1%,-мало от 1 до 5,пластичные от 5 до 10,повышенно от 10),1.4.по спец. св-ам(-изност-е,-жароп-е,-кислот-е,антифрик-е,жарос-е);

г)по способу пр-ва:1.чугунные отливки и их обработка(-ваграночный способ,-электропечной(индук печь),-доменные),2.по хар-ру заливки(-обычная (в Песч. Глини.Формы),-кокильная,-центроб,-точное, изложничная).3.в зав-ти от тер.обр (-оттожен-ная, -закаленная, -азотированная). 4.по обл-ти пром-го прим-ия(-станочное,-автомоб,-тракт, -цилиндровое, подш-ое,-отбеленные,-изложницы.

6. Чугун, краткая характеристика. Чуг-сплав железа с углеродом сод-ем 2,14%.В промыш. чуг, кроме угл. содержится кремний в значит кол-ве, поэт чуг. рассматр как многокомпонентный сплав с добав. и примесями др. эл-ов.Гл. особен. явл. форм. Граф,Ау или Ау-Пер эвктектики(Ледебурит).Нелигир. чуг. для произ. фасон. отл имеет след. хим. сост:угл 2-4,5%, кремний от 1-3,5,магний 0,5-1.Примеси:фосфор 0,2-0,3,сера до 0,15.Чуг(сер) получили шир-ое прим в пром-ти благодаря высокой технологичности и удачному сочетанию св-тв:-хор. обрабатываем,-плохая свари-ть;Эксплт-ые св-ва:-спец. св-ва (жаропрочн, жаростой),-технико-эконом показатели (себестоимость). Чуг. обл выс. чувствит к скорости охл,он может кристалл как по стабил-ой диаграмме состояния,так и не по стабильной .

7. Основные структурные составляющие основы чугуна. Аустенит-нас. раст-р в гамма железе. Период охл. чугуна период эвтектич. превращен(от 1103) до эвтектойдного превр-я,происх выдел вторичных фаз,аустенит не сохр. образ Перлит.

Перлит-смесь Фе с Це.В чуг. сод в ТВ рас-ре,значит кол-во кремния которое упрочняет и делает хруп Фе.

Графит-стаб-ая фаза обр при медлен охл в чуг. отл. Хар-ся сложн строением и резкой анизотропией св-тв, слоистое строение,невысок прочн,поэтому независимо от формы выд-гося Гр,сам Гр не может быть упрочняемой фазой,его следует рассмат-ть как пустоты. Умен живое стр-ие отл снижая прочность в этом сечении.

Цементит-не стаб. фаза. В твер-жидком состоянии (при охл) в интервале t от ликвидус до t эвтектич превращ,доэвтект и заэвтектич чуг происходит выделение первичных фаз.А при t эвтект превращ. происходит крист-ия эвтектики.В зав-ти от хим сост-ва чуг и скорости охл,каждое превращ может идти по стаб-ому и не стабил-ому образу(образ Це,что приводит к образ 3-х видов доэвтект чуг Ф+Г,Ф+Г+П,П+Г).

Кроме перечисл фаз в структуре чугуна могут сущ малые фазы:фосфидная эвтектика((Fe3P)-пов. тв НВ 450-550 и хруп,tпл =930-950,след затвердев позже других фаз и распол по границам эвтектики ослабляя границы,поэт фосфор вред-я примесь), сульфиты (FeS,MgS-самост фазы имеют разные формы,чаще распол по границам дендритов,формир при t=1200-1250,резко снижаю пластич и прочност св-ва), нитриты(соед эл-ов с азотом (Т,N –азот)),оксиды(в чуг предст оксиды Feo,MgO,Al2O3 и др.

8. Влияние химического состава и других факторов на кристаллизацию и структурообразование чугуна в отливках.Влияние хим состава на др факторы: -кристаллизацию,-структру образца. Крист чуг в отл явл фун-ей большого кол-ва факторов:-хим состава,-скорости охл,-хар-ра жадкого сост-щих чугуна,-терм обр. Все эти факторы оказ влияние как на первич,так и на вторич крист-ю,преодпредел. структуру графита и осн Ме св-ва чугуна. Влияние хим состава.Оказыв сильн влияние на крист чугуна.Меняя хим состав при прочих явных условиях можно получить модиф чугун(от белого хрупкого до мягкого Фе-Гр). Ряд Ершовича (на рис.).