36. Модификаторы в литейных сплавах. Влияние модифицирования на структуру сплавов.

Модифицирование металлов и сплавов - введение в расплавленные металлы и сплавы модификаторов, небольшие количества которых резко влияют на кристаллизацию, например, вызывают округление или измельчение структурных составляющих без изменения их распределения. В результате модифицирования улучшаются механические свойства сплава.

Различают модифицирование металлов и сплавов первого рода (модификаторы препятствуют росту кристаллов) и модифицирование металлов и сплавов второго рода (модификаторы увеличивают число зародышей кристаллизации с помощью инокуляторов), инокуляторы (третьего рода) - модификаторы, изменяющие литую структуру за счет уменьшения перегрева кристаллизующегося металлического расплава. Модифицирование металлов и сплавов применяют при производстве отливок из силуминов и других сплавов. В отличие от легирования эффект модифицирования металлов и сплавов кратковременен. Модифицирование проводят твердыми раздробленными модификаторами, смешением жидких металлов, физическими методами воздействия (ультразвук, электромагнитное поле). Способы модифицирования металлов и сплавов также различны.

Было установлено два типа воздействия модификаторов на структуру:

• монотонное измельчение зерна с повышением содержания модификатора. При очень малых концентрациях влияние модификатора несущественно, а при концентрациях более 0,2-0,6% оно стабилизируется, поэтому обычно содержание модификаторов составляет 0,1-0,3%;

• немонотонное измельчение зерна с областью оптимальной концентрации 0,01-0,1%, превышение которой приводит к увеличению размера зерна.

Вариант монотонного уменьшения размера зерна с повы­шением концентрации модификатора характерен для нераство­римых примесей-катализаторов (например, титан в алюминии), а вариант немонотонного измельчения зерна - для поверхностно-активных растворимых примесей (например, магний в цинке).

44. Термические и фазовые напряжения.

Термические напряжения возникают из-за неоднородности температур в объеме отливки, а фазовые из-за неодновременности проте­кания фазовых превращений в отливке (например, перлитного превраще­ния в тонких и толстых частях отливки из Fe-C- сплавов).

Все названные выше напряжения являются временными, исче­зающими при устранении причины, их вызывающей. После выравнива­ния температур (как правило, после полного охлаждения отливок) и окон­чания фазовых превращений также исчезают термические и фазовые на­пряжения. Следствием воздействия временных напряжений являются остаточ­ные напряжения, которые появляются из-за неоднородности пластических (остаточных) деформаций в объеме отливки.

Временные и остаточные напряжения в отливках могут приводить к нежелательным последствиям. Временные напряжения, возникающие в процессе затвердевания и последующего охлаждения, могут вызвать обра­зование горячих и холодных трещин, снижать механические свойства сплавов. В отливках, поперечное сечение которых относительно одной или обеих осей несимметрично, напряжения возникают одновременно с поте­рей прямолинейности (короблением). Остаточные напряжения совместно с термическими напряжениями, образующимися при нагреве под термооб­работку, или в процессе эксплуатации совместно с рабочими могут также вызывать разрушение отливки.

В связи с этим на всех этапах технологического процесса необходи­мо стремиться к уменьшению напряжений, возникающих в отливках. Можно назвать следующие пути уменьшения напряжений в отливках: пра­вильное конструирование отливок, воздействие на процесс их охлаждения в форме и вне формы, увеличение податливости форм и стержней, снятие остаточных напряжений путем отжига. Самым рациональным является правильное конструирование отливок. Рекомендации по конструированию известны. В основе этих рекомендаций лежит принцип одновременного за­твердевания и равномерного остывания отливок. Однако выполнение этого принципа на стадии конструирования не всегда удается, поэтому необхо­димы дополнительные технологические мероприятия по уменьшению пе­репадов (выравниванию) температур в отливке, например, правильный подвод металла, подбор смесей по теплофизическим свойствам, использование холодильников, принудительное охлаждение сжатым воз­духом или водой, ранняя выбивка с последующим охлаждением в печи по заданному режиму.