5.2. Химический пригар

Химический пригар возникает в результате химического взаимо­действия отливки с материалами литейной формы. Возникает он в основном на поверхности отливок из сплавов с высокой температу­рой плавления. В отличие от механического пригара зерна песка в пригоревшем слое связываются главным образом продуктами хи­мических реакций, протекающих при высоких температурах, пре­имущественно силикатами.

Процесс образования химического пригара разделяется на три условных этапа: оксиление поверхности металла; смачивание по­верхности формы оксидами металла; образование соединений меж­ду оксидами металла и оксидами формы (образование промежуточ­ного соединения, пригарного слоя).

На поверхность раздела «металл - форма» оксиды компонентов сплава поступают двумя путями: в небольшом количестве - в виде оксидов, растворенных в расплаве и образующихся во время выплавки и заполнения формы, а главным образом - вследствие окис­ления раскаленной затвердевающей поверхности отливки.

Образующаяся на поверхности отливок закись железа FeO имеет температуру плавления 1380 °С, поэтому на поверхности даже за­кристаллизовавшейся стальной отливки она может находиться в жидком состоянии довольно долгое время. Оксиды железа хорошо смачивают кварцевый песок и под действием капиллярного давле­ния легко проникают в поры литейной формы, вступая в реакцию с кремнеземом:

2FeO + 2SiO₂ -> 2FeO * SiO₂. (5.4)

В сплавах с высоким содержанием марганца образованию прига­ра способствует также аналогичная реакция между закисью марган­ца и кремнеземом:

2MnO + 2SiO₂ -> 2MnO • SiO₂. (5.5)

Образующиеся в результате этих реакций легкоплавкие силика­ты фаялит (2FeO*SiO₂) и тефроит (2MnO*SiO₂) после затвердевания отливки цементируют зерна песка в слой пригара. Чтобы предот­вратить возможность взаимодействия закиси железа и марганца с кремнеземом, на поверхность формы наносят высокоогнеупорные покрытия, инертные к образующимся оксидам металла. Основные пути предупреждения химического пригара: предохранение металла в форме от окисления; создание между поверхностью отливки и коркой пригара пленки оксидов оптимальной толщины с целью по­лучения легкоотделяемого пригара; применение покрытий и фор­мовочных материалов повышенной огнеупорности и химически инертных к металлу и его оксидам.

5.3. Термический пригар

Термический пригар возникает вследствие оплавления материа­ла формы под влиянием теплоты залитого металла и представляет собой спекшуюся массу формовочной или стержневой смеси. В простейшем случае спекание может произойти за счет расплавления или размягчения отдельных недостаточно огнеупорных зерен (примесей), содержащихся в составах исходных формовочных материа­лов. В других, более сложных условиях процесс спекания происхо­дит в результате взаимодействия различных, иногда весьма огне­упорных компонентов смеси и образования при этом новых легко­плавких соединений. Такой пригар большей частью легко отстает от поверхности отливок в виде толстой «шубы», но отливка имеет неровную серую поверхность с точечными включениями нераспла-вившегося кварца. Оплавление формовочного материала сопровож­дается газовыделением и образованием поверхностных газовых ра­ковин. Для предупреждения термического пригара применяют смеси, припылы, краски и пасты, включающие высококачественные кварце­вые пески различной зернистости или материалы высокой огнеупор­ности: циркон, дистенсиллиманит, корунд, хромомагнезит и др.