12. .Литейные стали.

Приготовление литейных сплавов. Приготовление литейных сплавов связано с процессом плавления различных материалов.

Плавление — это переход из кристаллического состояния в аморф­ное. При этом нарушается устойчивость кристаллических решеток, увеличиваются колебательные движения атомов, и кристалличе­ское тело, проходя через область неустойчивых состояний, пре­вращается в жидкое. При плавлении твердые кристаллические тела теряют постоянство формы, объема, а также изменяются их физические свойства. Для получения заданного химического состава и определенных свойств в сплав при приготовлении вводят в жидком или в твердом состоянии специальные (легирующие) элементы, в качестве которых используют Сu, Ni, Mn, Ti, Mg, Mo и др.

Для размельчения структурных составляющих и равномерного их распределения по всему объему литого металла в сплавы вводят малые добавки различных элементов (модификаторов), в качестве которых используют Na, Zn, Mg, Ti, Zr и другие элементы.

Для выплавления чугуна и стали в качестве исходных мате­риалов (шихты) используют литейные или передельные доменные чугуны, чугунный и стальной лом, отходы собственного производ­ства и ферросплавы. Для понижения температуры плавления обра­зующихся шлаков используют флюсы — известняк, доломит и др.

13. .Цветные литейные сплавы.

Для выплавления цветных сплавов используют как первичные (полученные на металлургических заводах), так и вторичные (после переплавки цветного лома) металлы и сплавы, кроме того, применяют лигатуры (специально приготовленные сплавы из двух или нескольких металлов) и флюсы (обычно хлористые и фтори­стые соли щелочных и щелочноземельных металлов).

Для плавления стали и чугуна широко применяют индук­ционные высокочастотные печи (рис.20 а), позволяющие нагревать металл до высокой температуры, регулировать состав газовой атмосферы, создавать вакуум для получения металла высокого качества с минимальными затратами. Для размещения расплава / предназначен тигель 2, выполненный из кварца или магнезита с последующим спеканием. Нагрев производится при помощи мед­ного или алюминиевого водоохлаждаемого индуктора 3. При пропускании тока высокой частоты через индуктор в шихте, за­груженной в тигель, наводятся вихревые токи, выделяется большое количество теплоты, расплавляющей шихту и нагревающей расплав до нужной температуры..

Рис.20. Схемы устройства плавильных печей:

а — индукционной высокочастотной; б — сопротивления.

Для плавления цветных сплавов широко применяют индук­ционные печи промышленной частоты, электрические печи сопро­тивления

(рис.20 б) и др. Электрическая печь сопротивления выполнена в виде сварного цилиндрического кожуха 3, облицо­ванного (футерованного) шамотным кирпичом 4. Между кожухом и футеровкой предусмотрена теплоизоляционная набивка 5 из легковесных материалов и асбестовых листов. В качестве нагрева­телей 6 используют нихромовые спирали. Сплав приготовляют в литом тигеле 2 из жаропрочного чугуна. Сверху печь закры­вается крышкой.

14. .Исходные материалы для получения литейных сплавов.

Литейные свойства характеризуют способность металла или сплава заполнять литейную форму, обеспечивать получение от­ливки заданных размеров и конфигурации без пор и трещин во всех ее частях. Железо в чистом виде редко находят в поверхностных слоях земной коры. Благодаря большой склонности к окислению в земной коре встречаются обычно окислы железа в смеси с окисленными соеди­нениями других элементов. Насчитывается около 200 различных минералов, содержащих железо. Наиболее крупные и богатые окисленными соединениями железа скопления минералов называют месторождениями железных руд. Рудами называют горные породы, которые технически возможно и экономически целесообразно пере­рабатывать для извлечения содержащихся в них металлов.

К железным рудам относят красный, бурый, магнитный и шпа­товый железняки. Эти руды содержат значительное количество руд­ного вещества или соединений железа, из которого оно извлекается, и относительно небольшое количество пустой породы, легко отде­ляющейся при переработке.

В зависимости от количества рудного вещества различают бога­тые и бедные руды. Железные руды принято называть бога­тыми, если они содержат более половины железа; но это поня­тие меняется со временем. Пустой породой руды называют такие минералы, которые не вносят серьезных технологических осложнений в метал­лургическую переработку и легко отделяются от рудных минералов или в процессе обогащения или переходят в шлаки при плавке. Пустой породой в железных рудах чаще всего являются: кремнезем, каолин, реже доломит и магнезит. В рудах обычно выде­ляют вредные примеси, которые осложняют металлургичес­кие пределы, и, загрязняя основной металл, снижают его свойства. В железных рудах к вредным примесям обычно относят: серу, мышьяк и фосфор.

Основными рудообразующими минералами железа являются гематит, лимонит, магнетит и сидерит.