Влияние примесей на свойства железоуглеродистых сплавов.

 

В сплавах углерод находится главным образом в связанном состоянии в виде цементита. В свободном состоянии в виде графита он содержится в чугунах. С увеличением содержания углерода возрастают твердость, прочность и уменьшается пластичность.

Сера является вредной примесью, при кристаллизации сплава увеличение содержания серы (более 0,06%) приводит к образованию трещин и надрывов. Это явление носит название красноломкость.

Фосфор ухудшает пластические свойства сплава, вызывая явление хладноломкости. В сталях допускается содержание фосфора не более 0,08%. В чугуне – до 0,3%Р.

Азот, кислород и водород присутствуют в сплавах в составе оксидов, нитридов или в свободном состоянии, которые служат концентраторами напряжений и могут снижать механические свойства (прочность, пластичность).

Водород растворяется в стали при расплавлении, при охлаждении сплава концентрация водорода может уменьшается и он накапливается в микропорах, что может служить причиной образования внутренних надрывов в металле и трещин.

Кремний повышает предел текучести и уменьшает склонность к хладноломкости.

Марганец немного повышает твердость и прочность феррита (Fe – железа).

В сталях содержание кремния не более 0,4% и марганца – 0,8%.

7) Специальные способы литья

Из специальных способов литья в настоящее время распространены литье в металлические формы, центробежное литье, литье под давлением, точное литье по выплавляемым моделям, литье методом вакуумного всасывания и литье в оболочковые формы.

Усовершенствование и внедрение специальных видов литья дает возможность получить отливки настолько близкие к окончательному виду изделия, что механическую обработку можно ограничить лишь чистовой и шлифованием.

Литее в металлические формы (кокильное литье)

При литее в металлические формы получаются отливки с хорошими механическими качествами благодаря мелкозернистому строению металла вследствие быстрого остывания. Отливки имеют довольно точные очертания, почти не требующие обработки, а если в них и предусматривается припуск на обработку, то в несколько раз меньше, чем при отливке в песок. При литье в металлические формы отпадают земельное хозяйство, опоки, сушильные печи, а условия работы становятся более гигиеничными (нет пыли от формовочной земли). Из-за массивности металлической формы вес отливаемых деталей ограничен.

Материал для изготовления металлической формы берется в зависимости от заливаемого в него сплава; обычно применяют серый чугун, реже — малоуглеродистую сталь. Температура формы перед заливкой должна быть не ниже 200 ^oC для стали; для чугуна — 200-300 ^oC; для алюминиевых сплавов — 250-350 ^oC; для медных сплавов — 150-200 ^oC (при массивных отливках — 120-150 ^oC).

Центробежное литье

При центробежном литье во вращающуюся форму заливают расплавленный металл, который под действием центробежных сил прижимает ее к стенкам и, застывая, принимает желаемую форму. Отливки получаются плотными, так как посторонние включения, равно как и газы, будучи легче металла, оттесняются центробежной силой к внутренней поверхности формы, а основное тело отливки приобретает плотное здоровое строение.

При центробежном литье формы делают из чугуна и хромоникелевой стали. С внутренней стороны поверхности смазываю тих слоем огнеупорного материала.

Удлиненные детали (цилиндры, втулки) отливают на машине с горизонтальной осью, а зубчатые колеса, круги, кольца, гребни винты и арматуру — на центробежной машине с вертикальной осью.