9.11 Производство отливок из цветных металлов

Кроме чугуна и стали, в машиностроении широко используются для получения отливок сплавы цветных металлов, особенно на основе меди, алюминия и магния.

Чистая медь отличается плохими литейными свойствами. Из числа медных сплавов для получения отливок применяют бронзы и латуни. Литейными оловянистыми бронзами служат сплавы меди с содержанием олова до 10%, а также бронзы, содержащие, кроме олова, еще цинк, свинец, фосфор и другие элементы. Из безоловянных6poнз пользуются алюминиевыми бронзами, т. е. сплавами меди с 10—12% алюминия.

Латуни как сплавы меди и цинка для литья применяются редко. Полноценными заменителями оловянистых бронз являются кремнистая латунь ЛК80-3 с 2,5—4,5% кремния, используемая для отливок арматуры, зубчатых колес и др. и марганцовистая латунь ЛМЖ с содержанием 3—4% марганца и 0,5—1,5% железа. Последняя служит для изготовления арматуры, работающей под давлением до 100 am [0,1 Мн/м²]и при температуре до 300⁹С.

Из числа алюминиевых сплавов для отливок, особенно в авиастроении, пользуются силуминами (сплавами алюминия и кремния).

Высокими литейными свойствами обладают также сплавы на основе: алюминий — медь; алюминий — медь — кремний; алюминий — магний.

Магний в чистом виде не имеет удовлетворительных литейных и механических свойств. Из числа сплавов магния с другими элементами применяют для литья сплавы системы магний — алюминий — цинк и магний — алюминий. Данные сплавы, отличаясь сравнительно высокими механическими свойствами, имеют плотность в 4 раза меньше, чем сталь.

9.11 Производство отливок из чугуна

Серые чугуны обладают хорошими литейными свойствами: высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой (до 1 %), незначительным влиянием газосодержания на механические свойства, достаточно высоким сопротивлением образованию горячих трещин, малой склонностью к образованию усадочных раковин и пористости. Литейные свойства чугуна существенно зависят от его химического состава. С увеличением содержания углерода жидкотекучесть доэвтектических чугунов повышается, а заэтектических уменьшается. При увеличении содержания кремния и фосфора жидкотекучесть чугуна повышается, влияние марганца и серы на жидкотекучесть металла несущественно.

Линейная усадка чугунов зависит от химического состава и скорости охлаждения: перлито-ферритные чугуны со структурой (П+Ф+Гр) имеют усадку 0,7 – 0,9, перлитные – 1,1 – 1,15, белые – 1,65 –1,75%.

Трещиноустойчивость чугунов возрастает с повышением содержания углерода и кремния; увеличение содержания серы снижает трещиноустойчивость чугунов; увеличение содержания марганца до 0,9% повышает трещиноустойчивость, а при дальнейшем увеличении его содержания вероятность появления трещин возрастает. Опасность появления трещин резко возрастает при наличии в чугуне более 0,2% фосфора.

Чугунные отливки, полученные в кокилях, меньше поражены газовыми раковинами, чем отливки, полученные в песчаных формах, так как вследствие высокой скорости охлаждения металла в кокилях газы не успевают выделяться из расплава. Однако неправильная конструкция вентиляционной и литниковой систем, нарушения при окраске кокилей и подготовке расплава повышают вероятность образования газовых дефектов в отливке.

Чугун в большей степени, чем другие сплавы, способен изменять структуру в зависимости от скорости охлаждения и затвердевания отливки. Поэтому, управляя скоростью охлаждения чугуна, можно получать отливки с любой структурой. Большое влияние на структуру чугуна оказывает также его химический состав. В свою очередь, от структуры чугуна зависят механические свойства, износостойкость, герметичность, обрабатываемость отливки. Повышение скорости охлаждения отливки при литье в кокиль приводит к уменьшению количества и размеров графитных включений, к увеличению содержания перлита и уменьшению его зерна, что повышает механические и другие служебные свойства отливок.