34) Производство заготовок литьём по выплавляемым моделям;

Качество отливок характеризуют точностью размеров, шероховатостью поверхности, структурой, механическими и физическими свойствами металла, а также наличием или отсутствием в отливках внутренних и наружных дефектов (например, раковин, засоров, трещин).

Технология получения отливок существенно влияет на их качество и, как следствие, определяет принципы, которыми следует руководствоваться при конструировании. Преимущества способа могут быть реализованы, если отливки технологичны для изготовления литьем по выплавляемым моделям.

Технологична такая конструкция литой детали, при которой можно изготовить отливку, отвечающую требованиям, предъявляемым к точности, шероховатости поверхности, физико-механическим свойствам иструктуре металла при наименьших затратах на производство. При этом учитывают издержки производства при изготовлении отливки и последующей ее механической обработке.

Часто на литье по выплавляемым моделям переводят детали, изготовлявшиеся ранее из поковок, штампованных заготовок или проката. Эти детали могут иметь большие непрерывные плоскости, местные утолщения, не вызываемые условиями их службы, жесткие допуски на размеры, без особого труда получаемые механической обработкой, но трудно выполняемые в отливках. Поэтому при переводе на изготовление детали литьем по выплавляемым моделям необходимо изменять конструкцию ее с учетом специфики этого способа, особенно когда в одной отливке объединяют ряд деталей, соединявшихся ранее вузел сваркой, пайкой или механическим креплением.

При переходе от штампованных или кованых заготовок на отливки по выплавляемым моделям следует учитывать также особенности литого металла, механические свойства которого, как правило, ниже, чемметалла обработанного давлением. Для получения литых деталей, равнопрочных с деталями, обработанными давлением, рекомендуют заменять марку сплава, например применять для литой детали низколегированнуюсталь вместо обычной углеродистой, из которой изготовляли поковки.

2.4. Стали и сплавы особого назначения

В связи с развитием производства газотурбинных двигателей, паровых турбин с высокими параметрами пара, различных электрических машин и химического машиностроения за последние, годы все большее применение находят отливки по выплавляемым моделям из сталей и сплавов особого назначения (табл. 2.4, 2.5). К ним относят коррозионно-стойкие стали, жаростойкие, жаропрочные и износостойкие стали и сплавы, nbsp;а также магнитные сплавы.

Коррозионно-стойкие (кислотостойкие) стали характеризуются высокой стойкостью к воздействию кислот и других реагентов. К ним относятся хромистые и хромоникелевые стали с относительно большим содержаниемхрома и никеля. Коррозионная стойкость этих сталей тем выше, чем больше они содержат хрома и однороднее их структура. Присадка небольшого количества титана, молибдена, меди повышает коррозионнуюстойкость этих сталей.

Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы характеризуются высокой химической стойкостью к окислению при высокой температуре [17]. Сопротивление окислению при высоких температурах зависит от химическогосостава сталей и сплавов, стойкости образующихся на их поверхности окисных пленок и состава газовойсреды, в которой происходит окисление. Жаростойкие стали и сплавы близки по основным составляющим к коррозионно-стойким сталям, но содержат большее количество легирующих элементов и имеют более сложный фазовый состав. С увеличением содержания хрома повышается окалиностойкость сталей.

Стали, содержащие 10—13 % Сг, имеют хорошую жаростойкость до температуры 750 °С; содержащие 15—18 % Сг — до 900 С°; содержащие 22—25 % Сг — до 1100 °С. Присадка к хромистым и хромоникелевым сталями сплавам алюминия, кремния и небольшого количества титана, ниобия, бериллия, еще больше повышает жаростойкость. Повышению жаростойкости способствует образование на поверхности металлов и сплавовтугоплавких, плотных окисных пленок в результате соединения хрома, никеля, алюминия, кремния с кислородом. Эти пленки плотно прикрывают поверхность сплава и препятствуют двусторонней диффузииатомов кислорода и металла (см. табл. 2.4).

Жаропрочные стали и сплавы (см, табл. 2.5) отличаются свойством противостоять пластической деформациипод воздействием напряжений при высокой температуре [99].

На жаропрочность большое влияние оказывает природа твердого раствора основы сплава, ее температураплавления и тип кристаллической решетки. Чем выше температура плавления основы, тем вышежаропрочность сплава. сплавы аустенитного типа на основе железа с гранецентрированной решеткой имеют большую жаропрочность, чем сплавы феррнтного типа с объемноцентрированной   решеткой.

Повышению жаропрочных и других свойств сталей и сплавов способствует также легирование. Наибольшийэффект достигается при одновременном легировании многими элементами. Введение таких элементов, как алюминий, титан, вольфрам, молибден, ниобий, бор, сильно увеличивает Сопротивление сплавов пластическойдеформации при высоких температурах вследствие образования высокодисперсных интерметаллидных фаз и блокировки плоскостей скольжения при выделении этих фаз из твердого раствора. Кроме того, присутствие этих элементов в твердом растворе задерживает диффузионные процессы, и сплав при высоких температурахне разупрочняется.

При введении большого количества легирующих элементов в сплавы наряду с повышением их жаропрочностиснижается пластичность и ухудшается их ковкость. Поэтому наиболее жаропрочны литые сложнолегированные сплавы с гетерогенной структурой. Так как такие сплавы имеют высокую твердость,вязкость и трудно обрабатываются, применение литья по выплавляемым моделям является более целесообразным методом для изготовления деталей сложной формы, например лопаток турбин и соплового венца, крыльчаток, рабочих колес и лопаток турбокомпрессоров.

Свойства жаропрочных сплавов зависят от чистоты шихтовых материалов, применяемых при плавке, иметодов рафинирования. "Сера из шихты, при повышенном ее содержании, вступая в соединение с никелем, образует легкоплавкую эвтектику (температура плавления 645 °С), которая располагается по границам зерен, в результате чего снижается жаропрочность сплава. Еще в большей степени снижаются жаропрочные свойствасплавов при загрязнении их легкоплавкими примесями (висмут, свинец, сурьма и др.), попадающими из шихты. Поэтому шихту тщательно проверяют, а расплав в процессе плавки рафинируют [36, 87].

Жаропрочность крупнозернистых сталей и сплавов более высокая, чем мелкозернистых. Для литых деталей из жаропрочных сплавов характерна  крупнозернистость.

Сплавы принято считать жаростойкими, если при данной температуре за 100 ч испытаний в воздушной средеувеличение массы образцов вследствие образования окалины не превышает 1 г/см3 в 1 ч. сплавы считают жаропрочными, если при данной температуре за заданный срок испытаний они сохраняют требуемый уровень прочности. Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы большей частью обладают также термостойкостью, т. е. стойкостью к воздействию нагрузки в условиях частой смены температур (нагрев — охлаждение).

Магнитными называют сплавы, обладающие магнитными свойствами: магнитной проницаемостью и  восприимчивостью, остаточной индукцией и коэрцитивной силой. Магнитная проницаемость характеризуетсвойство сплава пропускать магнитный поток. Магнитная восприимчивость характеризует способность сплавак намагничиванию. Остаточная индукция характеризует степень остаточной намагниченности сплава после снятия магнитного поля. Коэрцитивная сила представляет собой значение напряженности магнитного поля, необходимого для того, чтобы свести к нулю остаточную намагниченность в магнитных сплавах. Химическийсостав магнитных сплавов, применяемых при литье по выплавляемым моделям, приведен в табл. 2.6.