СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
7
ГЛАВА 1. ЛИТЬЕ В ТОНКОСТЕННЫЕ
МЕТАЛЛООБОЛОЧКОВЫЕ ФОРМЫ
Качество металла, его механические и служебные свойства во многом
определяются условиями охлаждения и скоростью затвердевания отливок в
форме. Скорость охлаждения оказывает влияние на размер кристаллов и их
свойства, на поведение примесей, на интервал кристаллизации, на ликвацию,
питание и др. Чем больше скорость охлаждения, тем тоньше и мельче строение
кристаллов, тем меньше влияние интервала кристаллизации, тем лучше питание,
плотнее структура металла и сплава, тем меньше влияние примесей и
загрязнений на характер кристаллизации.
Исследования Б.Б. Гуляева [1] показали, что характер и количество
неметаллических включений, в частности сульфидов, в значительной мере
зависят от скорости затвердевания. Объемный процент и размер сульфидных
включений резко уменьшаются при увеличении скорости затвердевания. Это
связано с тем, что сера, находясь в жидкой стали в состоянии раствора, при
затвердевании образует самостоятельную фазу в виде сульфидов. Так как при
увеличении скорости затвердевания уменьшаются размеры ячеек между осями
дендритов, то частицы сульфидной фазы, выделяющиеся в межосных
пространствах в процессе избирательной кристаллизации, уменьшаются в
размерах. Уменьшение количества включений связано с частичной фиксацией
серы в растворе при увеличении скорости затвердевания. Объемный процент
оксидных включений не зависит от скорости затвердевания. Но происходит их
укрупнение при медленном затвердевании из-за коагуляции в жидкой стали.
Количество силикатных включений не зависит от скорости затвердевания. В
этой же работе приводятся экспериментальные данные, показывающие
зависимость механических свойств стальных отливок и слитков от скорости
затвердевания и количества неметаллических включений. При уменьшении
скорости затвердевания происходит резкое падение пластичности, менее резкое
падение ударной вязкости и еще меньшее понижение прочности литой стали.
При увеличении скорости затвердевания механические свойства могут быть
выше, даже в случае большего содержания неметаллических включений в
металле отливки. Повышение механических свойств при ускоренном охлаждении
связывается с измельчением структуры, снижением пористости, переводом
сульфидов в метастабильный раствор и повышением однородности металла.
В работах [1…3] приводятся многочисленные исследования изменения
механических свойств по сечению отливок и слитков из легированных сталей.
По мере удаления от поверхности отливки с уменьшением скорости
затвердевания относительное сужение заметно снижается. В центральных зонах
эта величина уменьшается на 50…70% и более, при этом временное
сопротивление на разрыв снижается на 30%. Это объясняется тем, что
пластические свойства наиболее чувствительны к дефектам ликвационного
происхождения и пористости. Падение свойств Cr-Ni-Mo стали оказывается
большим, чем в слитках из углеродистой стали, из-за большей склонности
