3.2. Сталі для відливок
Для виробництва
фасонних відливок застосовують вуглецеві
і леговані сталі.
Вуглецеві сталі для фасонного литва являють собою сплав заліза з вуглецем, містять 0,12—0,6% вуглецю, 0,2—0,5% кремнію; 0,5—0,8% марганцю, до 0,05% фосфору і до 0,05% сірки. Сталь має більш високі механічні властивості, ніж сірий і ковкий чавуни, а тому застосовується для виробництва різних відповідальних деталей. Структура литої вуглецевої сталі (мал. 2.4.) складається з фериту і перліту. Чим більше в сталі міститься вуглецю, тим більше в ній перліту і менше фериту, тим вище механічна міцність і нижче в'язкість.
Ливарні властивості сталі більш низькі, ніж у сірого чавуна ( усадка вдвічі більше), і тому з неї складніше одержати відливки високої якості, тому що вони при формуванні схильні до утворення усадочних раковин і тріщин.
Леговані сталі відрізняються наявністю спеціальних легуючих (хром, нікель, молібден, титан і ін.) або підвищеним вмістом звичайних (кремній, марганець) елементів, які додають їм спеціальні властивості (стійкість проти корозії, жароміцність і ін.).
4. Кольорові метали та сплави
У ливарних цехах з кольорових сплавів найбільше поширення одержали бронзи, латуні, алюмінієві і магнієві.
Бронзи – сплави міді з 5—13% олова (олов’янисті), а також з алюмінієм, свинцем, марганцем і іншими елементами (спеціальні). Олов’янисті бронзи стійко опираються зносу, дії морської води і перегрітої пари, володіють гарними ливарними властивостями. До їхніх недоліків варто віднести низьку міцність при підвищених температурах і схильність до усадочної пористості в товстих перетинах. Безолов’янисті бронзи відрізняються великою усадкою, схильністю до утворення на поверхні сплаву окісних плівок, що обумовлює нещільність відливок через утворення усадочних раковин і незлитин. Марки бронз позначають буквами Бр, після яких ставлять одну чи кілька букв, які вказують на найголовніші елементи, які сплавляються з міддю, (О - олово, Ц - цинк, С - свинець, А - алюміній, Мц - марганець, Ж - залізо, Н - никель). Процентний уміст цих елементів указують цифри, поміщені після букв у тій же послідовності. Наприклад: БрОЦС 3,5-7-5, БрАЖМц 10-3-1,5
Латуні – сплави міді з 15—45% цинку, у які можуть входити свинець, олово й інші метали. Латуні мають гарні ливарні й антикорозійні властивості. Марки латуней позначаються буквою Л, за якою стоять цифри і вказують на середній процентний уміст міді. При цьому вміст цинк – решта (до 100%). Якщо в латунь, крім міді і цинку, входять інші елементи, то в марки входять букви, які позначають назву цих елементів (А-алюміній, К-кремній, Ж-залізо й ін.), середнє вміст яких указується цифрами, поміщеними після перших двох цифр ( які вказують на вміст міді) у тій же послідовності. Наприклад: ЛМцЖ 55-3-1, ЛА 67-2,5
Алюмінієві ливарні сплави відрізняються малою щільністю, гарними ливарними властивостями, досить високою міцністю і легко обробляються різцем. Алюмінієві сплави з зміцнюючими добавками (мідь, магній) мають питому міцність (відношення міцності до щільності), рівну міцності сталі. Тому їх використовують для виробництва тонкостінних відливок, призначених для деталей складних і великих авіаційних моторів, блоків автомобільних моторів, деталей апаратури і т д
Алюмінієві ливарні сплави по хімічному складу підрозділяються на 35 марок, які входять до 5 груп:
I – сплави на основі системи компонентів алюміній - магній (марки АЛ8, АЛ13),
II – алюміній —кремній (АЛ2, АЛ4, АЛ9 й ін),
III— алюміній – мідь (марки АЛ7, АЛ 12 і ін.),
IV— алюміній – кремній – мідь (марки АЛ3, АЛ5, АЛ6 і ін.);
V— алюміній – нікель – цинк – залізо (марки АЛ1, АЛ11 і ін.).
На практиці найбільше поширення одержали сплави алюмінію з кремнієм, які називаються силумінами, які мають кращі з всіх алюмінієвих сплавів ливарні властивості.
Магнієві ливарні сплави є більш легкими, чим алюмінієві, відрізняються високою міцністю і пластичністю, легко піддаються механічній обробці. Найбільше застосування вони знайшли в авіації, автомобілебудуванні і приладобудуванні. Недоліком магнієвих сплавів є їхня схильність до окислювання при нагріванні і здатність самозагоратися при температурі близько 600° С, а також нестійкі проти корозії на повітрі.
Сплави на основі титана, ніобію, нікелю, молібдену і других металів, як і леговані сталі, дозволяють одержувати відливки, які володіють спеціальними властивостями. Найбільше застосування в авіаційній і реактивній техніці, у машинобудуванні й інших галузях промисловості одержали титанові сплави. Велика популярність титанових сплавів не випадкова: вони в 2—3 рази міцніші алюмінієвих, у 5 разів міцніші магнієвих і перевершують по міцності деякі леговані сталі. Титанові сплави значно легше сталі (їхня густина коливається в межах 4,43—4,6 г/см3). Питома міцність титанових сплавів є найвищою серед інших сплавів, застосовуваних у промисловості. Заміна сталі титановими сплавами дозволяє скоротити масу конструкцій приблизно на 40%, зберігши колишню міцність. Висока температура плавлення (1600 - 1700° С) і корозійна стійкість титанових сплавів у ряді середовищ є також їхньою позитивною якістю. Позитивною їхньою властивістю також є здатність зберігати міцність при нагріванні до температури 430° С. До недоліків титанових сплавів варто віднести їхню важку оброблюваність різальним інструментом.