Дати визначення рафінування та охарактеризувати як воно впливає на якісь виливок.

Для улучшения свойств металла применяют различные способы рафинирования (очистки) расплавов. Через расплавы продувают газы, вакуумируют, ведут обработку расплавов порошкообразными веществами, шлаками. Применяют электрошлаковый, вакуумно-дуговой, плазменно-дуговой, электроннолучевой переплав. Это позволяет очистить металл от вредных газов, неметаллических включений, нежелательных элементов. Кроме стали, рафинируют сплавы цветных металлов для улучшения их свойств. При производстве отливок необходимо очистить металлы и сплавы от содержащихся в них нежелательных газов, вредных элементов, неметаллических включений. Очищают расплавы материалов шлаками, вдуваемыми по-

рошками, продувкой аргоном, применяют электрошлаковый и электроннолучевой переплав. Наибольшее применение получило рафинирование металла шлаком.

Следует отметить, что плавка в основных вагранках не нашла широкого практического применения в связи с большей сложностью процесса, высокой стоимостью и дефицитностью футеровки.

В нашей стране металлургические вагранки не нашли широкого применения, так как задача получения качественного чугуна на низкосортной шихте решается применением электрических печей.

Важнейшим достоинством дуговых печей для плавки чугуна является возможность наиболее полного удаления серы в печах с основной футеровкой. Это объясняется тем, что в дуговых печах существуют наилучшие технологические возможности реализации условий успешного протекания процесса десульфурации:

высокая температура дуги позволяет проводить плавку при максимальной основности шлака и при сохранении его хорошей текучести и активности;

высокотемпературный режим плавки обеспечивает высокую активность углерода как восстановителя, а следовательно, и низкую окисленность металла и шлака.

В результате этого в чугуне, выплавленном в дуговой печи с основной футеровкой, содержание серы удается снизить до 0,010...0,03 %, что позволяет получать современные высокопрочные чугуны с шаровидным графитом.

К модификаторам I рода относят добавки титана для стали, алюминиевых и медных сплавов или добавки ванадия и хлористого натрия для алюминиевых сплавов и др.

Нерастворимые тугоплавкие дисперсные примеси, не обладающие структурным соответствием и всегда присутствующие в реальных сплавах, также влияют на процесс зарождения кристаллов. В основном к ним относятся оксиды и другие неметаллические включения. Такие примеси называют активированными, или активными.

Активирование примесей происходит, как правило, после повторного расплавления. Предполагается, что в результате затвердевания сплава на поверхности примеси образуется пограничный активированный слой закристаллизовавшегося вещества, который обладает структурным сходством с этим веществом.

С активированием примесей и их дезактивацией при большом перегреве связывают явление наследственности, заключающееся в соответствии размеров зерна в чушках и отливках. Как правило, такое соответствие наблюдается при небольших перегревах сплава. При увеличении перегрева происходит дезактивация пограничного слоя, действие примесей исчезает, и в большинстве случаев в результате образуется крупнозернистая структура.

Для некоторых сплавов после дезактивации примесей при небольшом перегреве (например, при перегреве 50 °С для алюминиевых сплавов) наблюдается измельчение зерна при значительном увеличении перегрева (например, 200 °С для тех же алюминиевых сплавов). Объясняется это тем, что в период заполнения формы поток металла разрушает ветви дендритов и обломки твердой фазы действуют модифицирующе на сплав, так как в этом случае имеется полное структурное соответствие.

Гораздо большее значение имеют модификаторы II рода, являющиеся поверхностно-активными к кристаллизующейся фазе веществами, неограниченно растворимыми в жидкой фазе и мало растворимыми (0,01...0,1 %) в твердой. Малые добавки этих веществ вызывают резкое уменьшение переохлаждения, поверхностного натяжения, интервала ]\1етастабильности и приводят к измельчению зерна из-за самопроизвольного (гомогенного) зарождения центров кристаллизации.

Модификаторы II рода не только измельчают зерно, но и изменяют его форму. При кристаллизации сплава поверхностно-активные вещества, имеющие низкие температуры плавления, оттесняются на поверхности растущих кристаллов, тормозя их рост. Они препятствуют развитию игольчатых и пластинчатых кристаллов, придавая им округлые формы.

Примерами могут служить добавки натрия в алюминий-кремниевые сплавы (эта мера приводит к изменению игольчатой формы выделений кремния в эвтектических колониях на глобулярную) и магния в чугуны с шаровидным графитом.

Кроме раздельного использования модификаторов I и II рода в последние годы применяют комплексные модификаторы, включающие вещества, которые воздействуют на структуру сплавов комплексно — одновременно как модификаторы I и II рода. Примерами таких модификаторов являются железо-кремний-магниевая лигатура ФСМг5 для модифицирования высокопрочного чугуна (в том числе в литейной форме), модификатор Fe—Si—Ca с добавками AI, Ti, Се и La для модифицирования серых чугунов.

К комплексным модификаторам можно отнести одновременную добавку 0,003 % В, 0,003 % Bi и 0,01 % AI в ковш при производстве ковкого чугуна, использование которого в настоящее время сильно сокращается. В последнем примере основным компонентом является бор, который связывает растворимый в расплаве азот, препятствующий графитизации при отжиге ковкого чугуна.

Процесс модифицирования может не дать положительного результата, если в расплавах содержится даже малое количество веществ, называемых демодификаторами. Например, наличие в чугунах титана, висмута, свинца, сурьмы, мышьяка, олова препятствует образованию шаровидного графита при модифицировании их магнием или его лигатурами.