Литейные свойства сплавов

Литейные сплавы и их свойства.

Литейные сплавы должны обладать высокими литейными, механическими  и эксплутационными свойствами; по возможности содержать минимальное  количество дорогостоящих компонентов; их структура и свойства не должны меняться в процессе эксплуатации готового изделия и т.д.

Литейными называют технологические  свойства сплавов, который проявляются  при заполнении формы, кристаллизации и дальнейшем охлаждении заливки.

Наиболее важные свойства:

- жидкотекучесть;

- усадка (объемная и литейная);

- склонность к ликвации, образованию  трещин, поглощению газов, образованию  газовой и усадочной пористости.

Жидкотекучесть – способность расплавленного металла заполнять линейную форму. Жидкотекучесть измеряют при помощи специальной литейной формы, имеющей спиралевидный канал, в который заливается испытуемый сплав. Чем выше жидкотекучесть, тем более длинный участок спирали заполняется металлом.

Жидкотекучесть сплава зависит  от его природы (химического состава) и физических свойств (вязкости и поверхностного натяжения). Наибольшей жидкотекучестью обладают чистые металлы и сплавы эвтектического состава, а также составы с узким интервалом кристаллизации (<30^° C). Это объясняется тем, что при их затвердевании образуются кристаллы постоянного сплава, растущие от поверхности литейной формы сплошным фронтом и поэтому поток металла может свободно внутри полости формы. Подвижность таких расплавов сохраняется до образования в отливке  60-80 % твердой фазы.

В сплавах, образующих твердые сплавы (сталь) и затвердевающих в широком интервале температур (>100°C), кристаллизация протекает с образованием тонких дендридов, проникающих в отливку и значительно затрудняющих движение металла. При движении потока металла они смываются, скапливаясь в головной части потока и при наличии 20-30% твердой фазы поток останавливается.

Химический состав сплава существенно  влияет на его жидкотекучесть: кремний, фосфор и углерод увеличивают  жидкотекучесть чугуна, а хром, молибден и титан – понижают.

Вязкость сплава зависит от его  состава, наличия включений и его температуры. Твердые включения и продукты раскисления увеличевают вязкость сплава, неметаллические включения с температурой плавления меньше температуры плавления основного металла уменьшают ее. С повышением температуры расплава вязкость снижается и, соответственно, повышается жидкотекучесть. При понижении температуры вязкость повышается.

Поверхностное натяжение – в основном связано с наличием сплошных и плотных оксидных плен на поверхности головной части потока расплава, что ухудшает жидкотекучесть, особенно при заполнении тонких каналов.

Увеличение теплопроводности материала  формы снижает жидкотекучесть. Так, песчаная форма отводит теплотк  медленнее, и расплавленный металл заполняет ее лучше, чем металлическую  форму.

Наибольшей жидкотекучестью обладают слумины (алюминиево-кремниевые  сплавы) и серый чугун, наименьшей – сталь и магниевые сплавы.

Усадка – свойство литейных сплавов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении.

Различают линейную и объемную усадки.

Линейная усадка – уменьшение линейных размеров отливки при ее охлаждении от температуры, при которой на ее поверхности образуется плотная корка, до температуры окружающей среды.

Объемная усадка – уменьшение объема сплава при его охлаждении в литейной форме от температуры заливки до полного охлаждения отливки.

Объемная усадка приблизительно равна  утроенной линейной усадке.

Ликвация – неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки.

Возникает в процессе затвердевания  отливки из-за различной растворимости  отдельных компонентов сплава в ее твердой и жидкой фазах. С увеличением ширины температурного интервала кристаллизации склонность к ликвации возрастает, причем наблюдается ликвация тех компонентов, которые наиболее сильно влияют на ширину интервала кристаллизации. В сталях и чугунах заметно ликвирует углерод, сера фосфор.

Ликвация вызывает неоднородность металлических свойств в различных  частях отливки. Различают дендритную (в пределах одного зерна) и зональную  ликвацию. Дендридная ликвация устраняется отжигом отливок. Зональная ликвация термической обработкой не устраняется. Для ее уменьшения надо выровнить толщину стенок отливки, увеличить скорость заливки и т.д.

Способгость сплавов  поглащать газы. Металлы и сплавы в жидком состоянии обладают способностью поглащать различные газы (азот, водород, кислород и др.). расплав может насыщаться газом во время плавки (оксиды и влага шихты, продукты сгорания топлива, подаваемое в печь дутье и т.д.), а таеже при заливки форм. Увеличение содержаия газов в сплаве ведет к понижению его литейных свойств и механических свойств готовых отливок, браку отливок по газовым раковинам и пористомти.

Чугунное литье.

Литье из серого чугуна состовляет основную часть продукции литейных цехов. Это объясняется хорошими литейными свойствами серого чугуна (невысокая температура плавления 1100-1200°С, достаточная жидкотекучесть, небольшая усадка около 1%, однородность отливок), его невысокой стоимостью. Ограничивает его применение повышенная хрупкость. Однако многие детали, неиспытывающие больших ударных нагрузок, могут отливаться из чугуна. Белый чугун применяется для отливок с последующим их отжигом на ковкий чугун. Усадка белых чугунов примерно 2%. Для получения высокопрочного чугуна в специальной камере в перегретой до 1400-1500°С в жидкий серый чугун вводят модификаторы.

Основным плавильным агрегатом для плавки чугуна является вагранка, которая представляет собой  шахтную печь, футерованную шамотным кирпичом и имеющую стальной кожух. Для получения литья, заданного химического состава, составляют шихту из определенного количества чушкового чугуна, чугунного и стального лома, собственных отходов цеха, ферросплавов. Топливом служит обычный кокс, а флюсом – известняк.

Для получения высококачественного  чугуна применяют двойные процессы – плавку в огранке и доводку в дуговой или пламенной печи.

Стальное литье.

Сталь имеет значительно  худшие литейные свойства, чем чугун. Она менее жидкотекуча и следовательно  хуже заполняет форму. Усадка стали  до 2% и выше, поэтому в отливках получаются усадочные раковины значительных размеров, температура плавления стали 1400-1540°С.

Однако высокая прочность  и вязкость стальных отливок являются их значительным преимуществом перед  другими видами литья, что и обуславливает  применение стального литья для ответственных деталей.

Для производства отливок  применяются доэфтектоидные (перегретые не выше линии эфтектики) углеродистые стали (сталь Л15-Л55) и лигированные стали. Стали плавят в электрических печах и конвекторах. Основная масса стали плавится в дуговых электропечах.

Литье из сплавов  и цветных металлов.

Для производства отливок  преимущественно применяют бронзы, латуни, сплавы алюминия и магния.

Латунь имеет более  низкую температуру плавления и  лучшие литейные свойства, чем бронза. Это позволяет производить из них отливки разными способами: в песчаные формы, кокиль, литьем под давлением и т.д.

Алюминиевые литейные сплавы имеют хорошие технологические  и механические свойства, которые  изменяются в зависимости от состава  сплава, метода литья и термической обработки.

Для изготовления отливок  из алюминиевых сплавов применяют, в основном,  литье в кокиль и литье под давлением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

основные свойства литейных сплавов…………………………………………3

чугунное литье……………………………………………………………………5

стальное литье…………………………………………………………………….6

литье из сплавов цветных  металлов……………………………………………..6

список используемой литературы………………………………………………..7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНОБОРОННАУКИ РОССИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный  педагогический университет им. К. Минина»

(НГПУ)

 

 

 

Кафедра строительства и современных технологий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по базовым технологиям машиностроения

 
Тема: «ЛИТЕЙНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка IV курса

Группа ПЗ-09-1

Беззубова Е.П.

 

Проверила:

Г.Н. Китова.

 

 

 

 

Н.Новгород

2013 г.