Составы сплавов и их влияние на литейные характеристики Часть первая

Состав сплава играет важную роль в его литейных характеристиках и напрямую влияет на такие свойства, как прочность, твердость, пластичность, текучесть и восприимчивость к дефектам. При литье важно понимать, как конкретные элементы в сплаве влияют на его поведение на стадиях расплавления и затвердевания, а также на конечные свойства литого изделия. Вот как различные составы сплавов влияют на литейные характеристики:

1. Текучесть

Определение: Текучесть относится к тому, насколько легко расплавленный металл течет в форму. Это важно для заполнения сложных полостей формы без дефектов, таких как пропуски или холодные затворы.

Влияние состава сплава:

oНизковязкие сплавы: Сплавы с низкими температурами плавления и низкой вязкостью (например, алюминиевые сплавы, сплавы на основе свинца), как правило, легче текут в формы, улучшая способность заполнять сложные или тонкие секции.

oВысоковязкие сплавы: сплавы, такие как чугун или некоторые стальные сплавы, более вязкие, что может затруднить заполнение сложных форм. Их более высокая вязкость может привести к таким проблемам, как неполное заполнение или холодные затворы, если температура заливки не отрегулирована должным образом.

oЛегирующие элементы: некоторые легирующие элементы, такие как кремний в алюминиевых сплавах, повышают текучесть за счет снижения температуры плавления. Богатые кремнием сплавы, такие как сплавы Al-Si, известны хорошей текучестью, что делает их идеальными для сложных отливок.

2. Усадка и пористость

Усадка: по мере охлаждения металлов они сжимаются. Если сплав имеет высокую скорость усадки, это может привести к внутренним пустотам или трещинам (усадочным раковинам), особенно если металл затвердевает слишком быстро или неравномерно.

Влияние состава сплава:

oАлюминиевые сплавы: эти сплавы обычно имеют более низкую усадку по сравнению с другими металлами, такими как железо. Однако сплавы Al-Si (содержание кремния) имеют меньшую усадку по сравнению с чистым алюминием, и они затвердевают более равномерно.

oЧугун: чугун, особенно серый чугун, демонстрирует более высокую скорость усадки. Добавление кремния и углерода помогает снизить усадку за счет образования графитовых чешуек, которые обеспечивают более равномерную усадку. Однако избыток углерода может вызвать образование пористости.

oНержавеющая сталь: сплавы нержавеющей стали, как правило, имеют более высокую усадку и могут быть более склонны к образованию дефектов усадки. Ферритные стали обычно демонстрируют более равномерную усадку по сравнению с аустенитными сталями, которые могут образовывать больше пористости во время охлаждения.

oСплавы с высокой усадкой: сплавы, такие как цинк и некоторые латунные составы, могут быть более склонны к усадке. Стояки и литниковые системы разработаны для того, чтобы гарантировать, что отливка остается полностью заполненной во время затвердевания, чтобы избежать дефектов.

3. Скорость затвердевания и кристаллизация

Скорость затвердевания: различные сплавы затвердевают с разной скоростью, а скорость охлаждения может влиять на размер и тип кристаллов, которые образуются в отливке. Скорость затвердевания влияет на механические свойства (например, прочность, ударную вязкость) и риск возникновения дефектов, таких как горячие разрывы или трещины.

Влияние состава сплава:

oЛегирующие элементы: присутствие определенных легирующих элементов может изменить скорость затвердевания. Например, медь в бронзе и латуни может способствовать более медленному охлаждению, что приводит к образованию крупных зерен. Напротив, кремний в алюминиевых сплавах может ускорить затвердевание, что приводит к более мелким зернам.

oСтруктура зерна: быстрое охлаждение (как при литье под давлением) может привести к более мелким зернам, что может повысить прочность и твердость. Медленное охлаждение (как при литье в песчаные формы) может привести к более крупным зернам, что может обеспечить большую пластичность, но меньшую прочность.

oЭвтектические системы: эвтектические сплавы (например, Al-Si) затвердевают при одной температуре и часто имеют более однородную структуру, что обеспечивает лучшие литейные характеристики и меньшую усадку.