30. Магниевые литейные сплавы. Классификация и литейные свойства.

Из конструкционных материалов, производимых в промышленном масштабе, магний является самым лёгким. В течение многих лет он применялся в очень малых количествах из-за того, что в чистом виде характеризуется низкой коррозионной стойкостью, недостаточной однородностью свойств и относительно лёгкой воспламеняемостью.

Развитие производства сплавов. Магниевые сплавы по удельной прочности приближаются к наиболее прочным алюминиевым сплавам. При использовании их в конструкциях вес деталей уменьшается по сравнению с алюминиевыми сплавами примерно на 20 – 30 % и на 50 – 75 % по сравнению с чугуном и сталью.

Применение магниевых сплавов в различных областях техники связано главным образом с успешным использованием их в авиации.

В настоящее время в технике широко используют сплавы магния с алюминием, цинком, марганцем и другими элементами.

В настоящее время известно большое количество различных композиций магниевых литейных сплавов, используемых в машиностроении, приборостроении, авиации, ракетной технике и т. п.

Условно магниевые литейные сплавы могут быть разделены на следующие группы:

I – сплавы на основе системы магний – марганец (МЛ2);

II – сплавы на основе системы магний – алюминий – цинк (МЛ3,МЛ4,МЛ6,МЛ7-1);

III – сплавы, легированные редкоземельными металлами и цирконием (Мл9, МЛ10,МЛ11, МЛ12, ВМЛ3);

IV – сплавы, содержащие торий и некоторые другие элементы (МЛ14,ВМЛ1 и др.).

Некоторые особенности производства отливок из магниевых сплавов. Отливки из магниевых сплавов могут быть получены любым методом. Однако в процессе их производства в значительно большем масштабе, чем при производстве отливок из других сплавов, применяются различные методы литья в металлические, гипсовые и другие формы.

Получение качественных отливок из магниевых сплавов осложнено вследствие малой теплоемкости расплава, его низкой плотности и небольшой разницы в плотностях жидкого магния и его различных соединений (главным образом окислов), а также большой химической активности магния.

Исключительно большую опасность в различных стадиях процесса производства сплавов и их заливки в формы представляет образование окислов и попадание их в заливаемую форму.

В связи с этим приготовление магниевых сплавов, процесс изготовления литейных форм и заливка их требуют особых отличающихся от применяемых при изготовлении отливок из большинства других сплавов приемов.

Все вредные примеси из магниевых сплавов трудно удалить в процессе плавки. Поэтому требуются тщательный контроль качества исходных материалов и высокая степень их чистоты.

Магний и компоненты, входящие в состав его сплавов, легко окисляются. Поэтому при выплавке магниевых сплавов в промышленности широко применяют различные флюсы.

В состав флюсов в большинстве случаев входят хлористые и фтористые соли. Применение этих флюсов преследует двоякую цель: во-первых, предохранить расплав от окисления и возгорания; во-вторых, вывести из расплава неметаллические включения (окислы, нитриды и др.). Флюсы, как правило, составляются из двух-трех компонентов, состав которых подбирается таким образом, чтобы был обеспечен эвтектический или близкий к нему состав. Требуемые физические свойства флюса (вязкость, жидкотекучесть, поверхностное натяжение и т. п.) корректируется различными дополнительными добавками.

При выплавке сплавов системы магний- марганец, магний-алюминий-цинк, магний-цинк-цирконий используют флюсы, содержащие хлористый магний.

Основой ряда флюсов является плавленый карналлит с добавкой фтористого кальция (плавикового шпата).

При необходимости производства магниевых сплавов с повышенной коррозионной стойкостью применяют двойную обработку: с начала хлористыми, а затем бесхлористыми флюсами. Компонентами бесхлористых флюсов могут быть фтористые алюминий, кальций, магний и марганец, а также борная кислота.

Должны быть созданы необходимые условия и для обеспечения удаления из магниевых сплавов твердых неметаллических включений. Эти включения, имеющие большую, чем расплав, плотность, могут при достаточно высокой температуре расплава (около 750°С) и выдержке осесть на дно тигля. Используя флюсы, можно процесс очистки значительно сохранить.

Для удаления нежелательных металлических примесей при производстве магниевых сплавов применяют и рафинирование. Например, для удаления из расплава железа могут быть использованы вводимые в расплав марганец, церий и цирконий.

С целью дегазации расплавов используют продувку инертным газом, азотом, хлором, смесью хлора с четыреххлористым углеродом. Последний вид обработки ( хлором и четыреххлористым углеродом) в связи с токсичностью хлора требует специальных мер предосторожности и применяется ограничено.

Для получения качественного литья должны быть приняты специальные меры при заливке форм. Заливка является одной из наиболее ответственных стадий технологического процесса изготовления отливок из магниевых сплавов. Ее следует производить в таких условиях, которые бы исключили возможность попадания в форму остатков флюса и окисления расплава. Поэтому при заливке песчаных форм рекомендуют применять стальные литые или штампованные литниковые чаши. Каналы литниковой системы должны быть устроены так, чтобы исключалась возможность образования завихрений.

Наилучшие результаты достигаются тогда, когда жидкий металл подводится в нижнюю наиболее толстую часть отливки с помощью щелевого питателя, сечение которого должно быть в данном месте больше сечения тела отливки.

В основании стояка помещают металлические сетчатые экраны из жести толщиной 0,2÷0,3 мм. Для предупреждения окисления металла в форме в состав формовочных смесей вводят серу, борную кислоту, фтористый аммоний, мочевину и т.п.

Так как магниевые сплавы имеют значительную склонность к образованию трещин, стержни должны быть податливыми и затвердевание равномерным. Для равномерного затвердевания металла в различных сечениях применяют холодильники

Содержание

1. Классификация литейных сплавов. 1

2. Плавление. Особенности плавления двухкомпонентных сплавов. 2

3. Неметаллические включения. Источники появления неметаллических включений в металлах и сплавах. 3

4. Кристаллизация литейных сплавов. Зарождение и рост кристаллов. 3

5. Строение металлического слитка. 5

6. Легирование. Схема промышленных методов легирования. Влияние легирующих элементов на свойства сплавов. 6

7. Модифицирование. Живучесть модификатора. Модификаторы первого и второго рода. 8

8. Жидкотекучесть. Виды жидкотекучести. Факторы, влияющие на жидкотекучесть. Методы определения жидкотекучести. 9

9. Усадка. Периоды усадки. Линейная, литейная, объемная усадка. Усадочные раковины. Усадочная пористость. 12

10. Ликвация. Дендритная и зональная ликвация. Виды зональной ликвации. 15

11. Основные особенности железоуглеродистых сплавов. Степень эвтектичности и углеродный эквивалент. 16

12. Роль графита в чугуне. 18

13. Влияние элементов на структуру и механические свойства чугунов. 19

14. Особенности производства высокопрочного чугуна. 26

15. Легированные чугуны. Общая характеристика. Низко-, средне- и высоколегированные чугуны. 30

16. Термическая обработка чугуна. Назначение термической обработки. Снятие напряжений, отжиг. 32

17. Ковкий чугун. Схема графитизирующего отжига ковкого чугуна для получения ферритной и перлитной матриц. 34

18. Углеродистая сталь для отливок. Классификация по химическому составу, структуре, назначению, способу выплавки. 37

19. Основные виды термической обработки для стальных отливок. 39

20. Легированные конструкционные литейные стали. 40

21. Высоколегированные литейные стали со специальными свойствами. 42

22. Общая характеристика медных сплавов. Основные свойства. Маркировка сплавов. 42

23. Влияние элементов на свойства медных литейных сплавов. 44

24. Бронзы для отливок. Оловянные бронзы. Безоловянные бронзы. 46

25. Латуни для отливок. Основные свойства. Область применения. Литейные свойства. 47

26. Литейные свойства медных сплавов. 48

27. Алюминиевые литейные сплавы. Общая характеристика. Основные свойства. Область применения. 50

28. Литейные сплавы на основе системы алюминий – кремний. Общая характеристика. Основные свойства. Область применения. 50

29. Литейные сплавы на основе системы алюминий – магний. Общая характеристика. Основные свойства. Область применения. 51

30. Магниевые литейные сплавы. Классификация и литейные свойства. 52

54