Кристаллизационные процессы формирования отливок, страница 12

Действие другой вредной примеси – фосфора в сталях заключается в придании свойства хладноломкости или синеломкости сталей, т.е. повышенной хрупкости стальных деталей при низких отрицательных температурах. Механизм охрупчивания сталей при отрицательных температурах состоит в том, что в твердом состоянии железа в области температур ниже - 30°С резко снижается растворимость фосфора и происходит выделение фосфидов железа в самостоятельную фазу в виде неблагоприятных кристаллических структур: полиэдров, пластин. Эти кристаллические структуры снижают сечение металлической основы и служат концентраторами напряжений, снижая прочностные и особенно пластические свойства сталей.

Основные направления предупреждения вредного действия неметаллических включений на свойства литых сплавов:

а) выполнение технологических параметров выплавки и разливки сплавов с целью обеспечения минимальной возможности попадания экзогенных неметаллических включений в металл отливки;

б) проведение эффективных технологических операций рафинирования, десульфурации, дефосфорации сплавов для максимального удаления примесей, способных образовывать неметаллические включения;

в) соблюдение порядка и приемов раскисления металлов и сплавов с целью уменьшения вредного влияния неметаллических включений – оксидов;

г) проведение более совершенных технологий рафинирования и раскисления, которые позволяют изменять геометрическую форму неметаллических включений из неблагоприятной (полиэдрической, пластинчатой) в более благоприятную глобулярную: комплексное раскисление, рафинирование жидкими синтетическими шлаками и флюсами, электрошлаковый переплав и др.

4.6. Структурообразование при кристаллизации сплавов в отливках

Механические и другие эксплуатационные свойства литых сплавов, обрабатываемость отливок резанием во многом зависят от структуры металла отливок, от состава фаз и структурных составляющих. Последние экспериментально изучаются средствами металлографии, т.е. на шлифах под микроскопом с различной степенью увеличения, но чаще от 100 до 1000 раз. Диаграммы состояния сплавов позволяют предсказать наличие тех или иных фаз структурных составляющих для каждого конкретного сплава. В то же время следует иметь в виду некоторую ограниченность такого предсказания по двум причинам. Во-первых, достаточно хорошо изучены только двойные диаграммы состояния, тогда как литейные сплавы являются по преимуществу многокомпонентными. Во-вторых, диаграммы состояния сплавов дают представление о структурных составляющих для равновесного состояния. В то время как при кристаллизации сплавов в отливках равновесное состояние не достигается. За счет большой скорости охлаждения фазовые переходы не успевают протекать в полной мере, и реальное соотношение фаз отличается от соотношения, описываемого равновесной диаграммой состояния. Тем не менее, диаграммы состояния используют для предсказания фаз и структурных составляющих в литых сплавах.

Многокомпонентные или сложнолегированные сплавы анализируются по структурообразованию на основе двойных диаграмм состояния: металл основы – легирующий элемент, имеющий максимальную концентрацию в сплаве. Действие других легирующих элементов на структуру сплава учитывается приближенно в виде коэффициентов приведения к основному легирующему элементу. Так в чугунах все другие легирующие элементы приводятся к основному легирующему – углероду. И величина коэффициентов приведения для процесса графитизации представлена в табл. 12.

Таблица 12

Коэффициенты приведения для структуры чугуна