Экзаменационный билет № 20

1. Отливки из хладостойких сталей. Особенности технологического процесса их изготовления.

Из таких сталей изготавливаются отливки ответственного и особо ответственного назначения для деталей, которые работают в зоне низких температур до - 60°С. Отливки из таких сталей обязательно проходят термическую обработку, после чего они должны иметь механические свойства не ниже заданных, в том числе по твердости и ударной вязкости при температуре испытаний -60°С.

Термообработка способствует выравниванию состава и свойств по сечению отливки. Цель: снять внутренние напряжения; улучшить кристаллическое строение; снижение или устранение внутризеренной ликвации; снятие остаточных напряжений и повышение физико-механических свойств.

Виды т/о: отжиг; нормализация; нормализация + отпуск; двойная нормализация с промежуточным и конечным отпусками, без отпуска; закалка + отпуск; двойная закалка с 2 или 1 конечным отпуском; гомогенизация; химико-термическая обработка.

В ряде случаев для отл. ответственного назначения проводят предварительную термическую обработку. Ее цель: снять внутрение напряжения; снизить твердость стали для облегчения механической обработки; подготовить структуру стали к окончательной термической обработке.

Предварительная т/о, как правило состоит из гомогенизации, нормализации или нормализации с отпуском.

2. Как формируется зональная ликвация элементов в отливках ? Можно ли её уменьшить или устранить ?

Различают ликвации дендритную и зональную. Зональная ликвация – это хим. неоднородность в пределах всей отливки в целом, дендритная - в пределах 1 дендрита.

Причина ликвации – изменение растворимости компонентов стали в процессе кристаллизации. Склонность к ликвации тем сильнее, чем больше разница в его растворимости в жидкой и твердой стали.

Наблюдаются 2 разновидности зональной ликвации: осевая ˅-образная (прямая ликвация) и внеосевая ˄-образная (обратная ликвация).второй вид неоднородности обычно называют «усы».

Осевая неоднородность образуется вследствие усадочных перемещений жидкости, обогащенной примесями в осевой части отливки. Такое перемещение происходит в условиях затрудненного питания осевой 2-хфазной зоны, когда отдельные кристаллиты, растущие навстречу друг другу, смыкаются и под ними начинает образовываться усадочная полость. В усадочную полость засасывается ликват, обладающие пониженной температурой плавления. Для уменьшения и предотвращения такой неоднородности следует ускорить охлаждение отливки, способствующее уменьшению ширины двухфазной зоны, и усилить степень направленности затвердевания.

Внеосевая неоднородность образуется между первой поверхностью и осевыми зонами кристаллизации. Она формируется также в двухфазной зоне затвердевания, перемещающейся к центру стенки. И хотя на этой стадии в центральной части сечения стенки есть еще свободный жидкий металл, питание затвердевающего металла затруднено двухфазной зоной. В этой зоне образуются отдельно изолированные объемы жидкого металла, в которых возникают усадочные пустоты, куда стекает из выше расположенных объемов обогащенная примесями жидкость. Особенность расположения внеосевой неоднородности объясняется наличием торцевого эффекта охлаждения снизу. Так в нижней части отл. раньше всего образуется двухфазная зона, что обуславливает ликвацию ликватов вблизи боковой поверхности отливки. По мере перемещения двухфазной зоны от поверхности к оси и всплывания ликватов зона образования ликвационных шнуров также перемещается вверх, приближаясь к осевой части отливки.

В качестве мер борьбы с внеосевой ликвацией используют: ускорение охлаждения с помощью наружных и внутренних холодильников, понижение температуры заливки и активация перемешивания металла в процессе заполнения формы.

Наиболее радикальное средство против ликвации обоих видов – снижение содержания в стали ликвирующих элементов: S, P, C. Рекомендуется обеспечивать содержание S и P в стали по 0,01 – 0,015% каждого. При этом следует учитывать зависимость склонности данных элементов к ликвации от содержания С.

О степени развития ликвации (в отл. из углеродистой стали) можно судить по толщине стенки отливки. В отл. с толщиной стенки до 60 - 80 мм ликвация S, P и C не достигает опасных значений, при толщине отл более 80 м следует принимать меры по предотвращению ликвации.