4.2.5.2. Плавка сплавов с рзм

Все магниевые сплавы, начиная с МЛ8 по МЛ19, легированы цирконием. В состав некоторых из них входят лантан и другие РЗМ.

Цирконий и РЗМ требуют бережного отношения при плавке. Если не предпринимать специальные меры защиты, то будет происходить повышенный угар этих дорогих металлов. Максимальный угар наблюдается при плавке в отражательных печах, меньше всего потерь при плавке в тигельных печах. Металлический цирконий (Т_пл = 1850 ^оС) трудно вводится в расплав. Эту операцию можно упростить путем применения лигатуры Mg – Zr, соли – фторцирконата калия или шлак-лигатуры, которую получают сплавлением фторцирконата калия с магнием. При использовании лигатуры Mg – Zr расплав необходимо перегреть до температуры не ниже 850 ^оС. Экономически целесообразнее вводить цирконий в виде солей. Преимуществом шлак-лигатуры перед фторцирконатом калия является то, что плавку можно вести при температуре 800 ^оС, вместо 900 – 920 ^оС. Усвоение циркония зависит от наличия металлических примесей в сплаве. Незначительные количества алюминия, кремния и в меньшей степени марганца приводят к резкому снижению содержания циркония. В связи с этим требуется высокая чистота исходных шихтовых материалов. При использовании возврата необходимо исключать возможность попадания в шихту отходов сплавов, содержащих алюминий. Не следует вести плавку магниевоциркониевых сплавов в тиглях, в которых ранее плавили сплавы Мл3, МЛ4, МЛ5 и МЛ6.

Шлак-лигатуру получают сплавлением 50 % K₂ZrF₆ c 25 % карналлита и 25 % Mg. Сначала расплавляют карналлит и при 720 – 730 ^оС в него вводят фторцирконат калия. В другом тигле плавят магний и приливают его в расплавленную соль. При температуре 720 ^оС сливают солевую часть и разливают лигатуру. Содержание циркония в ней колеблется от 25 до 50 %.

Как было показано выше, при плавке под флюсами ВИ2 или ВИ3 наблюдаются повышенные потери лантана и других РЗМ: лантана 20 – 25 %, неодима и цериевого мишметалла по 10 – 15 %. Эти потери можно сократить в 2 – 3 раза, если использовать бесхлоридные флюсы.

Для введения в расплав РЗМ применяют чистые лантан и неодим или лигатуры Mg – La и Mg – Nd, содержащие до 40 % этих металлов.

Для введения церия применяют мишметалл, содержащий 50 – 65 % Се.

Порядок плавки рассмотрим на примере сплава МЛ10. В качестве шихты применяются: чистый магний Мг95 или Мг90, неодим металлический или лигатура Mg – Nd, шлак-лигатура Mg – Zr и возврат сплава МЛ10 (очищенные от загрязнений бракованные отливки, крупные и мелкие выпоры и т.п.). Расчет шихты производится на средний состав. При использовании возврата необходимо компенсировать потери Zr и Nd (по 10 – 15 % каждого) в ходе их переплава.

Порядок плавки принимается следующий. В тщательно очищенный и подогретый до темно-красного каления тигель загружают магний, возвраты и шлак-лигатуру. Плавку ведут под флюсами ВИ2 в стационарных тиглях или ВИ3 в выемных тиглях. В шлак-лигатуре уже есть хлориды, поэтому и используют такие же хлоридные флюсы. При 780 ^оС производят тщательное перемешивание расплава в течение 5 мин для лучшего усвоения циркония. Затем вводят лигатуру Mg – Nd и рафинируют расплав свежими флюсами. К разливке приступают через 15 – 20 мин.

Вопросы для самоконтроля

1. Как взаимодействует магний и его сплавы с газами печной атмосферы?

2. Чем характеризуется окисление магния?

3. В каких тиглях плавят магниевые сплавы?

4. Какие флюсы используют для защиты от окисления?

5. Для чего вводят компоненты – утяжелители во флюсы?

6. Каково назначение промывочных флюсов?

7. Какие защитные атмосферы применяют при плавке?

8. Для чего в магниевые сплавы вводят бериллий?

9. Почему при плавке сплавов с РЗМ рекомендуются бесхлоридные флюсы?

10. Какие газы можно использовать для плавки под защитными атмосферами?

11. Что собой представляет элегаз?

12. Как рафинируют магниевые сплавы?

13. Как проверяют качество рафинирования?

14. Как модифицируют магниевые сплавы?

15. В чем механизм модифицирования перегревом?

16. Чем устраняют очаги горения магниевых расплавов?