Варіант 22

а) Для выплавки чугуна можно применять практически все известные типы плавильных агрегатов, обеспечивающие получение расплава необходимого состава, перегрева и использование крупногабаритной шихты. Более стабильные результаты и гибкость производства обеспечиваются в цехах, оборудованных дуговыми и индукционными печами. При отливке двуслойных валков необходимо иметь расплавы различных составов для наружного слоя и сердцевины. Отбеливаемость чугуна при выплавке его для валков проверяется по специальной технологической пробе. Этот метод является одним из основных методов оценки качества состава. Технология получения двуслойных валков часто предусматривает промывку формы. Сначала ее полость заполняется чугуном, предназначенным для формирования рабочего слоя белого чугуна (легированного). После определенного времени форму промывают через ту же литниковую систему нелегированным (высококремнистым) чугуном, из которого формируют сердцевину валка, его шейки.

б) Для повышения прочности чугуна, а также получения чугунов со специальными свойствами проводят их легирование различными элементами. Чаще всего для этой цели применяют хром, никель, молибден, медь, алюминий, титан, ванадий. Влияние этих факторов на кристаллизацию и структуру чугуна различно и во многом зависит от характера их распределения между структурными составляющими чугуна, а также их воздействия на положение основных критических точек диаграммы. Все легирующие элементы можно подразделить на три группы. К первой относятся элементы, которые в основном образуют растворы с ферритом (аустенитом). Эти элементы понижают растворимость углерода в жидком и твердом растворах, а также содержание углерода в эвтектике и эвтектоиде, повышают эвтектическую температуру, одновременно снижая эвтектоидную. Это обусловливает графитизирующее влияние элементов. В то же время никель, способствуя графитизации структурно свободных карбидов, тем самым стабилизирует перлит и способствует повышению его дисперсности.

В более слабой степени влияет на графитизацию медь.

Варіант 23

а) Легирующие элементы, воздействуя на кристаллизацию чугуна, обеспечивают повышение механических свойств. Особенно сильно влияние молибдена, ванадия хрома, обусловливающее размельчение графитовых включений и упрочнение металлической матрицы. Никель и медь увеличивают прочность в меньшей степени. Их положительная роль связана только с повышением количества и дисперсности перлита и выравниванием свойств в тонких и толстых сечениях отливки.

Введение легирующих элементов в чугун, находящийся в ковше, позволяет снижать потери элементов в результате окисления и регулировать свойства чугуна после выдачи его из печи. Ковшовым легированием можно получить широкий диапазон марок чугунов, обладающих различными свойствами, но выплавленных на единой шихте. Полнота растворения легирующих добавок зависти от температуры чугуна при выпуске из печи, а также от усвояемости вводимых материалов, которая определяется их составом и размером кусков.

б) Скорость охлаждения отливки зависит от ряда факторов. В первую очередь, к ним относятся приведенная толщина отливки, коэффициент теплоаккумулирующей способности формы, температура заливки. Независимо от того, под влиянием каких факторов изменилась скорость охлаждения, ее повышение увеличивает переохлаждение и повышает дисперсность структурных составляющих. В зависимости от химического состава и жидкого состояния чугуна, при известной степени переохлаждения, эвтектическая кристаллизация может частично или полностью проходить по метастабильной системе. Скорость охлаждения в интервале эвтектоидного превращения определяет соотношение перлита и феррита, а также степень дисперсности последнего.

Связь между структурой чугуна и толщиной отливки, в наибольшей степени влияющей на скорость охлаждения, можно проследить по диаграмме. Скорость охлаждения изменяет структуру и тем самым влияет на механические свойства чугуна.

Наряду с химическим составом чугуна и скоростью его охлаждения на кристаллизацию чугуна влияют физические свойства жидкого расплава.