Исследование влияния химического состава и структуры на герметичность чугуна
Экспериментальные исследования с целью изучения химического состава и структуры чугуна на его герметические свойства состояли из опытных плавок, проведенных на лабораторной индукционной печи с емкостью тигля 50 кг. Опытные плавки отличались собой по химическому составу чугуна. Из каждой опытной плавки отливались образцы и технологические пробы для определения структуры, механических и герметических свойств чугуна. Состав шихты для опытных плавок приведен в Таблица 8 -3:
Таблица 8-3
|
№ |
Лом чугунный, % |
Ферросилиций 75%,% |
Присадка сурьмы, % |
|
1 |
100 |
0.5 |
0.0 |
|
2 |
100 |
0.5 |
0.05 |
|
3 |
100 |
0.5 |
0.1 |
|
4 |
100 |
0.5 |
0.2 |
|
5 |
100 |
0.5 |
0.4 |
|
6 |
100 |
0.5 |
0.6 |
|
7 |
100 |
0.5 |
0.8 |
|
8 |
100 |
0.5 |
1.0 |
Получение сурьмянистого чугуна осуществляется путем введения небольшого количества металлической сурьмы на дно ковша с жидким металлом. Сурьма применяется как присадка при производстве антифрикционных чугунов [25] и способствует образованию в чугунах более плотной перлитной структуры, что должно способствовать повышению герметичности отливок.
Введение сурьмы в жидкий чугун протекает совершенно спокойно, без выброса металла, выделения газов, а так же не сопровождается световым и пиротехническим эффектом.
Температура плавления сурьмы 630 °С, температура кипения 1635°С [6]. Т.к. температура кипения превышает температуру выпуска чугуна из индукционной печи, то испарение ее при введении в жидкий чугун не имеет места. Сурьма очень хрупкий металл и легко истирается в порошок. При обычной температуре сурьма на воздухе не окисляется, а при нагревании ее выше точки кипения сгорает с выделением белого дыма, состоящего из окислов сурьмы. Сурьма является очень хорошим антикоррозионным материалом.
Сурьма образует сплавы с большинством металлов, в том числе и с железом, образуя хрупкие соединения легко истирающиеся в порошок. Диаграмма состояния системы Fe - Sbприведена на Рис. 8 -4 [25].
Из приведенной диаграммы состояния системы видно, что сурьма и железо в жидком состоянии полностью растворяются друг в друге образуя 2 химических соединения FeSb2иFe3Sb2. Температура плавления первого химического соединения равна 732°С, а второго 1014. Железо в твердой сурьме не растворяется, а сурьма в твердом железе имеет ограниченную растворимость, до 5%по весу. Сурьма сильно увеличивает интервал затвердевания твердого раствора. Один процент сурьмы понижает температуру начала затвердевания железа на 10.5°С, а конец затвердевания на 105°С [25].
Рис.8-4. Структурная диаграмма состояния системы Fe-Sb
Известно, что при введении сурьмы в чугун температура выделения первичного аустенита и затвердевания эвтектики понижается.
Присадка сурьмы способствует стабилизации перлита и повышению твердости, сдвигает критическую точку S на диаграмме Fe - Sbвлево [25].
Таблица 8-4
|
№ |
Химический состав, % | |||||
|
|
Sb |
C |
Si |
Mn |
S |
P |
|
1 |
0.0 |
3.47 |
1.18 |
0.61 |
0.083 |
0.185 |
|
2 |
0.05 |
3.47 |
1.18 |
0.61 |
0.083 |
0.185 |
|
3 |
0.1 |
3.47 |
1.18 |
0.61 |
0.083 |
0.185 |
|
4 |
0.2 |
3.47 |
1.18 |
0.61 |
0.083 |
0.185 |
|
5 |
0.4 |
3.47 |
1.18 |
0.61 |
0.083 |
0.185 |
|
6 |
0.6 |
3.47 |
1.18 |
0.61 |
0.083 |
0.185 |
|
7 |
0.8 |
3.47 |
1.18 |
0.61 |
0.083 |
0.185 |
|
8 |
1.0 |
3.47 |
1.18 |
0.61 |
0.083 |
0.185 |
Простота получения сурьмянистого чугуна дает возможность производить его в любом литейном цехе без установки какого-либо дополнительного оборудования и без усложнения технологии литых деталей.
Для исследования структуры и свойств сурьмянистого чугуна, установления его оптимального химического состава, в литейной лаборатории были проведены опытные плавки, во время которых отливались образцы для механических испытаний, технологические пробы и опытные детали для производственных испытаний.
Химический состав исследуемых чугунов опытных плавок приведен в Таблица 8 -4.