2. Влияние перегрева расплава, модифицирования и скорости охлаждения на формирование структуры стали в отливках.

Высокая температура заливки уменьшает ширину твердой, твердо-жидкой фазы и увеличивает ширину жидкой фазы, следовательно, зоны мелкозернистых и крупных равноосных кристаллов уменьшается, а зона узких дендритных столбчатых кристаллов увеличивается.

При высоких скоростях охлаждения зона мелких равноосных кристаллов увеличивается, а зоны столбчатых и крупных равноосных кристаллов уменьшаются. Если отливки заливаются в формы, изготовленные из различных материалов (b_ф1>>b_ф2), то поверхностный слой отливки й будет охлажден до более низких температур и зона мелкозернистых кристаллов будет шире. В случае 2 в отливке формируется узкая зона мелкозернистых кристаллов.

Модифицирование – процесс направленного изменения структуры литого металла под воздействием малых количеств (до 0,1%) специально вводимых добавок или физических методов обработки жидкого и кристаллизующегося расплава. Различают 2 группы модификаторов:

1) вещества, которые образуют в рапславе высокоуглеродистую взвесь. Частицы этой взвеси служат зародышами кристаллизации, вокруг которых образуются и растут кристаллы.

2) ПАВ, способные адсорбироваться на поверхности растущих кристаллов и тормозить их рост. Наилучшее модифицирование – при вводе комплексных модификаторов: Ti-B-Ca, Ti-Ce-B, Mg-Zr-Ce и др. При этом уменьшается величина зерна, измельчаются ветви и сами дендриты и фазовые составляющие сплава.

3. Варианты технологического процесса получения отливок из ковкого чугуна с заданной структурой металлической матрицы.

Ковкий чугун-это конструкционный материал, который используется для получения тонкостенных отливок.

Получение КЧ: в результате графитизации БЧ. Матрица: П, Ф, либо П-Ф.

Преимущества КЧ: а) высокая δ и σВ (обусловлено формой Г); б) практически в отливках отсутствуют напряжения.

Ферритный КЧ – повышенная δ и σВ в связи с формой Г. Перлитный КЧ – более высокая σВ, но меньшая δ.

Особенности хим.состава: низкое содержание С, кремния, очень мало серы, не допускается хрома более 0,08%.

Углерод уменьшает пластичность, прочность и Е (модуль упругости). Кремний увеличивает твердость Ф. Марганец для удаления серы, увеличивает прочностные свойства Ф, уменьшает пластичность и относительное удлинение ψ, повышает твердость. Сера увеличивает количество П. фосфор увеличивает пластические свойства. С уменьшением количества Р уменьшается порог хладноломкости. Медь немного увеличивает прочность и δ. Может не полностью произойти распад эвтектоидного Ц при содержании хрома более 0,08%.

- износостойкость (перлитные чугуны)

- коррозионностойкость (можно увеличить повышением легирования медью)

- обработка резанием высокая за счет равномерной структуры.

- КЧ склонны к образованию хол.и горяч.трещин.

- на свойства КЧ влияет материал формы.

Виды КЧ по характеру излома: 1) черносердечный; 2) белосердечный. 1) цель отжига: разложение свободного Ц и обезуглероживание только поверхностного слоя (менее 0,5 мм), содержание С по сечению не меняется. 2) отжиг: наря-ду с графитизацией происходит обезуглероживание. На по-верхности обезуглероженный слой, а затем содержание С по сечению уменьшается. В центре–исходное количество С.

Отливки загружаютв печь для прохождения 1 и 2 стадии графитизации. Мех.свойства чугуна определяются количеством включений хлопьевидного Г. Чем меньше содержание С, тем выше мех.свойства.

Для получения качественных отливок из КЧ основные размеры ограничены:

-толщина стенок 3-40 мм.

- толщина ребер 2 мм.

- соотношение толщин сопрягаемых элементов отливки от 1 до 2.

- радиусы галтелей 2-6 мм.

4. Выплавка чугуна в вагранках. Металлургические и технологические процессы плавки. Коксовые вагранки. Особенности плавки с основной футеровкой. Методы интенсификации плавки. Использование кислорода при плавке.

Вагранка представляет собой шахтную печь непрерывного действия, работающую по принципу противотока, в которой металл соприкасается с твердым топливом и продуктами его горения. Металлическая шихта, опускаясь вниз, нагревается и плавится за счет теплоты поднимающихся газов и затем перегревается при дальнейшем контакте с раскаленным коксом.

Вагранки бывают: открытые, закрытые, полузакрытые. По использованному топливу бывают: коксовые, газовые, коксогазовые. По использованию тепла отходящих газов: без использования, с использованием физического и химического тепла, с использованием химического тепла.

Вагранку можно разделить на 5 зон: 1) зона перегрева шихты. Здесь газы движутся навстречу шихтовым материалам и нагревают их. Кокс, нагреваясь до 100 ⁰С, теряет влагу. Загружается известняк, полностью диссоциируется: СаСО₃→СаО+СО₂.

2) плавильная зона. Шихта плавится с поверхности. Капли металла уходят вниз, проходят через холостую колошу и попадают на подину горна. Здесь происходит перегрев металла, образование шлака и его перегрев. Изменение хим.состава металла происходит за счет угара или пригара каких-либо элементов и происходит сгорание кокса.

3) восстановительная зона.

4) окислительная зона

Капли металла перегреваются вследствие излучения раскаленного кокса, а также высокой температуры газов. Повышается температура чугуна за счет теплоты окисления примесей чугуна.

5) горновая зона. Зона горна для накопления металла, уменьшается температура, изменяется хим.состав за счет контакта с углеродом из кокса и насыщение серой.

Футеровка: шамотная (35% оксида алюминия, 60% оксида кремния).

Шихта: доменный чугун (литейный, передельный), стальной лом, чугунный лом, ферросплавы.

Билет №11.