10.4.3. Факторы, влияющие на горячеломкость сплавов

При рассмотрении влияния отдельных факторов на горячелом­ кость сплава следует учитывать, что в большинстве случаев это влияние сложное, так как под действием одного фактора может из­ меняться целый комплекс свойств сплава, да и сами факторы взаимо­ связаны между собой.

10.4.3.1. Форма и размеры зерен

Форма и размер зерна влияют на горячеломкость сплавов через два других фактора - величину линейной усадки и пластичность. Из­ вестно, что переход от столбчатых кристаллов к равноосным и из­ мельчение зерна снижают температуру начала линейной усадки и тем самым уменьшают ее абсолютную величину. Это приводит

куменьшению усадочных напряжений. Одновременно повышается пластичность сплава в твердожидком состоянии. Все это приводит

куменьшению горячеломкости сплавов.

10.4.3.2. Газосодержание сплавов

Как было показано выше, газонасыщенность сплавов снижает линейную усадку, а следовательно, и горячеломкость.

10.4.3.3. Состав сплава

L

Зависимость горячеломкости от состава сплава установлена сравнительно давно. В работах А.А. Бочвара по связи литейных свойств с диаграммами состояния приводятся сведения и по горяче­ ломкости. Такая зависимость приведена на рис. 141.

При увеличении содержания в сплаве второго компонента воз­ растает эффективный интервал кристаллизации, что усиливает уса­ дочные напряжения и повышает горячеломкость. При этом пластич­ ность сплава в твердожидком состоянии несколько увеличивается, но она не может «перекрыть» влияния усадочных напряжений. При дальнейшем увеличении содержания второго компонента в структу­ ре сплава увеличивается количество эвтектики. Усадка сплава сни­ жается, а пластичность растет из-за роста числа межзеренных про­ слоек. Горячеломкость таких сплавов минимальна.

Температура

начала Неравновесный линейной

элемента

б

Рис. 141. Схема зависимости горячеломкости от состава сплава для равно­ весной (а - по А.А. Бочвару) и неравновесной (б - по И.И. Новикову) крис­ таллизации

В схеме, приведенной на рис. 141, а, не учитывается влияние неравновесных условий кристаллизации и дендритной ликвации. Максимум горячеломкости по А.А. Бочвару совпадает с точкой предельной растворимости, соответствующей максимальному интер­ валу кристаллизации. В работах И.И. Новикова [19] предложена схе­ ма зависимости горячеломкости от состава с учетом неравновес­ ной кристаллизации (см. рис. 141, б). Некоторое несовпадение мак­ симального эффективного интервала кристаллизации с максимумом горячеломкости объясняется тем, что при малом легировании темпе­ ратурный интервал хрупкости невелик и возрастает по мере леги­ рования.

10.4.3.4. Зональная ликвация

Зональная ликвация, усиливая неоднородность распределения легирующих элементов по сечению отливки, способствует увеличе­ нию горячеломкости, так как в сплаве появляются участки, состав которых будет отличаться от среднего состава и соответствовать концентрации с максимальной горячеломкостью.

10.4.3.5. Примеси

Примеси влияют на горячеломкость через изменение пластич­ ности. Легкоплавкие примеси, как правило, расширяют температур­ ный интервал хрупкости и повышают горячеломкость. Известны, на­ пример, красноломкость стали и никеля, содержащих серу; красколомкость меди, содержащей висмут, кислород, свинец. Раскисление меди всегда снижает ее горячеломкость.

Примеси наряду с пластичностью сплава в твердожидком со­ стоянии могут изменять величину и форму зерна, форму второй фа­ зы. Поэтому при рассмотрении их влияния на горячеломкость необ­ ходимо учитывать весь комплекс факторов.

10.4.4. Пути снижения горячеломкости

Меры борьбы с горячими трещинами можно подразделить на три группы:

•оптимизация состава сплава;

•модифицирование структуры сплава:

•регулирование технологических факторов.

Первый способ заключается в том, что, регулируя состав сплава в пределах допуска, можно увеличить количество эвтектической со­ ставляющей сплава, понизить температуру начала линейной усадки, уменьшить или увеличить в пределах допуска количество легкоплав­ кой примеси. Так, рост содержания алюминия в магниевом спла­ ве МЛ5 от нижнего предела (7,5 %) к верхнему пределу (9,0 %) сни­ жает брак литья по горячим трещинам в 2 раза. Это объясняется по­ вышением количества эвтектики в сплаве и снижением /н.л.у.

Воздействие второго способа заключается в измельчении зерна при модифицировании.

К технологическим факторам, способствующим снижению горячеломкости, относятся:

•сокращение времени от момента заливки формы до извлече­ ния отливки из формы;

•снижение температуры расплава;

•упрочнение слабых мест в отливке ребрами жесткости, уста­ новкой холодильников, использование плавных переходов в сопря­ жениях;

•увеличение податливости формы за счет применения соответ­ ствующих формовочных смесей;

•наложение давления на кристаллизирующийся расплав. Выбор способов снижения горячеломкости определяется

конкретными условиями литья.

Вопросы для самоконтроля

1.Понятия жидкотекучести и заполняемости форм.

2.Виды жидкотекучести.

3.Какие факторы влияют на жидкотекучесть?

4.Связь жидкотекучести с положением сплава на диаграмме состояния.

5.Перечислите и поясните схемы остановки потока в литнико­ вом канале.

6.Перечислите основные пробы на жидкотекучесть и запол­ няемость.

7.Как рассчитать жидкотекучесть?

8.Перечислите методы улучшения жидкотекучести.

9.Как улучшить заполняемость форм?

10.Физические основы усадки металлов и сплавов.

11.Виды усадок.

12.Что такое температура начала линейной усадки?

13.Почему происходит предусадочное расширение?

14.Что может тормозить линейную усадку?

15.Зависимость линейной усадки от положения сплава на диа­ грамме состояния.

16.Как реализуется объемная усадка в сплаве?

17.Что такое газоусадочная пористость?