Литейные свойства сплавов — что это такое?

Металлы и сплавы как литейный материал / Кустарь — сайт для тех, кто всё делает сам

Литье металла – это востребованный технологический процесс, который позволяет изготавливать металлические изделия нужной формы. Проводится отливка из разных сплавов, обладающих той или иной степенью жидкотекучести в расплавленном состоянии.

Такой способ выполнения позволяет выпускать качественную продукцию без применения громоздкого оборудования и огромного количества работников. На современном рынке эта технология пользуется огромным спросом, а также входит в десятку самых эффективных и применяемых в мире.

Общие сведенья

В процессе производства проводится заливка расплавленного материала в специальные формы. После охлаждения он принимает нужную форму и подвергается последующей обработке. Используются такие изделия в различных отраслях экономики:

• автомобилестроение;
• авиационная промышленность;
• машиностроение;
• стоматология;
• ортопедия;
• ювелирное производство.

Для разных видов сплавов используется определенная технология литья, позволяющая добиться нужных качеств в готовом изделии и избежать брака. Для литейного производства используются разные виды компонентов. Они обладают высоким показателем жидкотекучести. Это свойство сплава определяется:

• химическим составом;
• структурой металлического сплава;
• температурой плавления.

Наиболее востребованными в промышленности являются металлы, имеющие низкую температуру плавления, так как их производство менее затратное. Чем ниже температура плавления материала, тем легче производится его отливка.

Металлы для заливки

В нужную форму специалисты могут отлить любой подготовленный сплав в расплавленном состоянии. Проблема состоит в том, что каждый вид материала имеет свою особенную температуру плавления и разную степень жидкотекучести. Чаще всего в промышленном литье используются металлы с низкой температурой плавления.

Компоненты, пригодные для литья, разделяют на черные, цветные и редкоземельные.

К черным относятся сталь, литейный и ковкий чугун. Все остальные сплавы относят к цветным и редкоземельным.

Для каждого вида сплавов используются специальные методы литья, позволяющие изготавливать изделия из следующих материалов:

• стали;
• чугуна;
• алюминия;
• меди;
• латуни;
• золота;
• серебра;
• платины;
• никеля;
• титана;
• бронзы;
• магния.

За все время существования литейного производства было разработано много разных технологических решений с разными условиями отливки.

При отливке изделий из черных металлов используют 5 видов стали с разным содержанием углерода. Изделия с повышенной прочностью отливают из легированной стали.

Это самый распространенный материал, который используется для промышленной заливки.

Методы литья деталей

Для производства деталей станков и иной продукции высокоточного машиностроения используется обычный ковкий чугун и чугун перлитный, обладающей хорошей пригодностью к обработке.

Литейный чугун, который используется в разных сферах производства, делят на четыре вида:

• белый;
• серый;
• отбеленный;
• половинчатый.

Его отливка отличается низкой себестоимостью, сам материал имеет небольшую прочность и обрабатывается при помощи обычного резания.

Более прочным материалом для оливки считается чугун, в состав которого входит шаровидный графит.

Широко применяются для заливки сплавы цветных металлов, прежде всего медь и алюминий. Они отличаются высокой устойчивостью к коррозии и стоят недорого.

Самой дорогой считается технология производства титанового сплава, требующая соблюдения особенных условий заливки и остывания. Такой редкоземельный сплав используется для высокотехнологичных отраслей экономики, таких как авиакосмическая индустрия или медицина.

Сплавы драгоценных металлов используются при отливке ювелирных, медицинских изделий или деталей для электроники.

Литьё металла

Способы отливки изделий из металлических сплавов

Современное литейное производство кроме традиционной технологии заливки жидкого металла в песчаные формы применяют и другие высокотехнологичные, производительные способы литья:

• вакуумный;
• центробежный;
• под давлением;
• центробежный;
• оболочковый;
• многократный;
• ртутный;
• по выплавляемым моделям;
• электрошлаковый.

Высокотехнологичные виды литья позволили создавать металлические изделия с определенными качествами при высокой производительности труда и минимальном браке.

Чаще всего сегодня в промышленных масштабах используются следующие технологии производства:

• в металлические формы (коколь);
• статическое литье;
• отливка под давлением;
• в оболочковые формы;
• в выплавляемые модели.

При выполнении статической заливки используются неподвижные формы, в которые разливают жидкий металл. Готовые изделия достают после того, как они остынут в неподвижной модели.

Производство титана

Для изготовления высокопрочных сплавов из титана и стали применяют вакуумную отливку, позволяющую снизить в металле содержание газов. Таким способом создают более плотную структуру металлического сплава с помощью плавления в вакууме. Затем горячий металл разливают в многократные емкости, в которых он остывает.

Читать статью Кузнечно-прессовое и литейное оборудование ОАО «Кузлитмаш»

При введении технологии отливки под давлением применяется специальное оборудование, с помощью которого заполняют пресс-формы жидким металлом. Он подается под высоким давлением в диапазоне 7–700 МПа.

Такой способ производства выполняется машинами горячего или холодного прессования.

Выполняется эта технология для заливки алюминиевых, медных, цинковых и оловянно-свинцовых сплавов. Все эти металлы обладают низкой температурой плавления, что увеличивает технологические характеристики изделий из них.

Холодные и горячие способы литья под давлением позволяют получать изделие с идеально точными размерами и ровной поверхностью, которую не нужно после завершения процесса дополнительно обрабатывать.

Такая технология позволяет повысить производительность труда. А также она сокращает время всего технологического цикла, упрощает изготовление металлического изделия. У нее имеются также недостатки, к которым относится невозможность производить продукцию сложной конфигурации, так как они могут при вынимании из пресс-формы деформироваться. Таким способом производят только металлическую продукцию, имеющую небольшой диаметр.

При центробежном литье применяются специальные вращающиеся в горизонтальной или вертикальной плоскости формы.

Действие центробежных сил обеспечивает равномерное заполнение всех полостей в отливочной форме. Внедряется такая технология отлива при производстве труб, втулок или металлических дисков. А также ее применяют при отливке ажурных ювелирных изделий.

Издержки процессов

Для уменьшения убыточности процесса обычные способы литья в одноразовые модели были модернизированы с созданием высокопрочных полимерных составов. Для этого стали производить отливку в оболочковые емкости, изготовленные из термореактивного порошкообразного полимера. Он при воздействии температуры превращается в твердую оболочку, формирующую жидкий сплав.

Таким способом отливаются радиаторы водяного и парового отопления, узлы автомобилей, станков, самолетов и других видов высокотехнологичных механизмов. Эта технология позволяет получать детали большого размера и любой сложной модификации.

Традиционной считается отливка в кокиль, когда используется прочная форма.

Из нее вытаскивается деталь после отвердения металла. Таким способом производят простые стальные изделия небольшого размера. Чаще всего в кокиль отливаются медные и алюминиевые сплавы с невысокой температурой правления.

Модель для них делается из жаропрочной стали или чугуна, имеющих боле высокую температуру плавления чем медь или алюминий.

К преимуществам такой технологии следует отнести:

• невысокую себестоимость производственного процесса и возможность его недорогой автоматизации;
• простоту исполнения;
• сохранность отливочных форм, которые используются неоднократно;
• точность параметров изготовленных изделий;
• качественную структуру металла, в которой не будет неметаллических частиц;
• гладкую поверхность изделия, которая получается при таком способе отливки.

Традиционная технология отливки по выплавляемым моделям сегодня усовершенствовалась благодаря появлению новейших материалов.

Если раньше модель для заливки сплава делали из дерева или иной органики, которая могла быть разрушена высокими температурами при выжигании, то сегодня используются легкоплавкие материалы, такие как парафин и стеарин.

Отливка по выплавляемым моделям применяется при отливке художественной продукции со сложной конфигурацией. Это затратная технология отлива, которая используется при создании памятников или иных художественных изделий.

Стальную емкость для такой заливки делают на основе моделей из легкоплавких материалов, она имеет точные размеры, а ее поверхность тщательно полируют.

Виды отливочных форм

Для литья металлов пускают в ход разные емкости, которые разделяют на песочные, применяемые только один раз во время оливки, а также многократные. Многоразовые отливочные емкости делают из разных материалов:

• чугуна;
• жаропрочной стали;
• огнеупорной керамики;
• графита.

Широко распространены чугунные кокили и изложницы. При изготовлении продукции из алюминия, меди и других цветных сплавов выполняют металлические формы из чугуна, меди и латуни.

Такое решение было принято давно, оно позволяет легко проводить подготовку материалов к основному процессу. Сам процесс длится недолго, модели выходят высокого качества. При выполнении этой технологии привлечение большого количества рабочих не требуется.

Металлические отливочные емкости бывают открытыми и закрытыми. Открытые – это изложницы, а закрытые – кокили. В закрытых емкостях имеется полость, повторяющая размеры выплавляемой детали. Заливка жидкого металла в них проводится через специальное отверстие.

Оболочковые отливочные емкости используются при заливке сплавов цветных и драгоценных металлов, а также изделий из стали. Для отливки сплавов цветных металлов их делают из порошкообразного диоксида кремния или гипса.

При изготовлении продукции из золота, платины и серебра пресс-форму делают из легкоплавкого материала, который заполняется ртутью, парафином или пластмассой, что позволяет создавать продукт сложной конфигурации небольшой толщины.

Читать статью Технологии литья металлов: под давлением, по выплавляемым моделям и другие

Настолько щепетильная работа требует от всего персонала высокой точности и квалификации. Каждый этап производства проводится в оптимальных условиях, способствующих выходу только качественной продукции.

Металлы для литейного оборудования

Для литейных работ юного мастера пригодны будут главным образом легкоплавкие металлы и их сплавы. Температуру печи для плавки или горна трудно будет получить выше 1000°, поэтому брать для литья придется лишь металлы с более низкой температурой плавления. Для большинства работ наилучшими будут цинк, свинец и их сплавы, гарт, или типографский металл, из которого льют шрифт и матрицы для печатания, пепельницы, всевозможные подставки.

Вторым распространенным сплавом является баббит — металл, употребляющийся для заливки подшипников. В литейную мастерскую наших мастеров эти материалы будут попадать главным образом в виде различных обломков металла с неизвестным составом. Придется произвести сначала простейшую сортировку по внешним свойствам. Надо попробовать кусочки гнуть, ломать. Если куски легко ломаются, с крупнозернистым светлым изломом и блеском, то это будет гарт или баббит. Излом более темного цвета и мелкокристаллический и металл, труднее поддающийся излому, укажут на цинк. Гибкий, неломающийся кусок, легко расплющивающийся под молотком, темно-серого цвета, можно сразу признать за свинец. Таким образом производится приблизительная сортировка литейного металла.

Чистый цинк плавится при 419°, свинец — при 327°, а различные сплавы этих металлов при еще более низкой температуре. И цинк и его сплавы очень хорошо заполняют все мелкие детали формы. Цинк и его сплавы являются для юного мастера самым подходящим литейным металлом. Свинец хотя плавится легко, но хуже заполняет форму. Всё же это будут два самых подходящих металла, хотя в промышленном машиностроении главными литейными материалами являются чугун, сталь и бронза.

Сравнительно невелика температура плавления алюминия— 659°. Литье из алюминия требует большого уменья, так как при неподходящих условиях плавки он дает большое количество раковин в отливке. Но всё же отливка из него при некотором навыке хорошо удается. Там, где от литого изделия юному мастеру потребуется большая прочность, можно взять и более тугоплавкий металл — алюминий.

Отличный литейный материал представляют собою различные бронзы, но они уже требуют гораздо более высоких температур, в пределах до 900°, которых труднее достигнуть.

При плавлении металлов необходимо соблюдать известные правила. Положим, что собираются плавить свинец и цинк. Свинец быстро расплавится, имея температуру плавления 327°; цинк же еще долго будет оставаться твердым, так как его температура плавления выше 419°. Что произойдет со свинцом при таком перегреве? Он начнет покрываться пленкой радужного цвета, а потом его поверхность окажется скрытой под слоем неплавящегося порошка. Свинец угорел от перегрева, окислился, соединившись с кислородом воздуха. Этот процесс, как известно, происходит и при обычной температуре, но при нагревании он идет гораздо быстрее. Таким образом, к тому времени, когда начнет плавиться цинк, останется очень мало металлического свинца. Сплав получится совсем не того состава, как предполагался, и потеряется большое количество свинца в виде угара. Ясно, что надо сначала плавить более тугоплавкий цинк и затем класть в него свинец.

То же самое произойдет, если сплавлять цинк с медью или латунью, разогревая сначала цинк. Цинк угорит к моменту расплавления меди. Значит, надо всегда сначала плавить металл с более высокой температурой плавления. Так как температура плавления сплавов обычно ниже температуры плавления наиболее тугоплавкого из составляющих сплав металлов, то иногда выгодно поступать наоборот: сперва расплавить более легкоплавкий металл, а затем — более тугоплавкий. Однако это допустимо лишь для металлов, не сильно окисляющихся, или при условии предохранения этих металлов от излишнего окисления. Но одним этим угара не избежать. Если правильно разогретый сплав долго держать на огне, опять образуется на поверхности жидкого металла пленка как следствие угара. Ясно, что опять обратится в окись более легкоплавкий металл и состав сплава изменится; значит, нельзя металл долго перегревать без надобности. Поэтому стараются всячески уменьшить угар металла, укладывая его компактной массой; мелкие куски, опилки, стружки сначала «пакетируют», плавят куски более или менее одинаковой величины, ведут нагрев при достаточной температуре, оберегают поверхность металла от соприкосновения с воздухом. Для этой цели юный мастер может брать буру или просто прикрывать поверхность металла слоем золы, которая всегда будет плавать наверху (благодаря своему меньшему удельному весу) и при выливании металла не помешает. При застывании металла происходит еще одно явление, вероятно также знакомое юным мастерам. Металл, застывая, уменьшается в объеме, причем это уменьшение происходит за счет внутренних, еще не застывших частиц металла. На поверхности отливки или внутри нее образуется более или менее значительное воронкообразное углубление, так называемая усадочная раковина. Обычно форму делают так, чтобы усадочные раковины получились в тех местах отливки, которые впоследствии удаляются, стараясь по возможности предохранить самое изделие. Понятно, что усадочные раковины портят отливку и иногда могут сделать ее негодной.

Читать статью Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

После расплавления металл несколько перегревают, чтобы он был жиже и горячее и поэтому лучше заполнил бы детали формы и не застыл бы преждевременно от соприкосновения с более холодной формой.

Металла надо брать больше, чем требуется для самой вещи, чтобы он заполнил не только форму, но и литниковый канал. Ясно, что надо сначала рассчитать необходимое количество металла. Существуют таблицы, позволяющие точно определить вес отливки по весу модели. Приводим некоторые цифры из такой таблицы.

Модель сделана из:	Предмет отливается из:
	латуни	бронзы	цинка
Ели и сосны	15,8	16,6	13,5
Липы	15,1	15,5	12,9
Березы	11,9	12,3	10,2
Дуба	10,1	10,4	8,6

Вес модели надо умножить на соответствующее число таблицы. Нужно предупредить всё же, что этот способ будет справедлив лишь для сплошных литых деталей, не имеющих каких-либо пустот внутри, что часто делается для облегчения веса отливки или требуется самой конструкцией отливки. Для различных подсчетов прилагаем удельные веса материалов, могущих встретиться в работе:

Удельный вес латуни	8,4—8,5
Удельный вес цинка	7,14
Удельный вес бронзы	7,4—8,9
Удельный вес свинца	11,40
Удельный вес алюминия	2,70
Удельный вес баббита	7,1
Удельный вес песка сырого	1,90—2,05
Удельный вес земли глинистой	2,0
Удельный вес ели или сосны	0,48—0,60
Удельный вес липы	0,45
Удельный вес березы	0,72
Удельный вес дуба	0,80

Этих данных достаточно для различных подсчетов при определении примерного веса будущей отливки и веса земли в опоке или том ящике, где делается форма. Если вес модели известен и будет изготовлена она из материала, удельный вес которого тоже известен, то составляют пропорцию:

Металлы и сплавы, применяемые в литейном производстве

Для литья в различной степени пригодны все металлы. Но чтобы качество отливок удовлетворяло техническим требованиям, сплавы, из которых изготовляют отливки, должны обладать следующими свойствами: жидкотекучестью, небольшой усадкой, незначительной газопоглощаемостью, однородностью структуры, не слишком высокой температурой плавления, отсутствием неметаллических включений.

1. Жидкотекучесть — способность в расплавленном виде заполнять самые тонкие сечения формы. Это важное свойство зависит от состава сплава. Железоуглеродистые сплавы тем лучше заполняют форму, чем больше они содержат углерода, кремния и особенно фосфора. Сера и хром понижают жидкотекучесть, влияние никеля незначительно.

Помимо химического состава сплава, на его жидкотекучесть влияют степень перегрева при заливке, т. е. разность между температурой плавления заливаемого сплава и его температурой при заливке, а также теплоемкость сплава, скрытая теплота его плавления, температура формы при ее заполнении металлом.

2. Небольшая усадка — минимальное изменение объема при переходе из жидкого состояния в твердое. Величина усадки зависит от химического состава сплава, скорости его охлаждения, температуры заливки. При большой усадке в отливках возникают внутренние напряжения, которые могут привести к образованию трещин. Кроме того, при значительной усадке образуются большие усадочные раковины и рыхлость в местах более позднего застывания отливки.

Похожие записи:

1. Литейное зуботехническое оборудование для лабораторий — купить с доставкой – TOP DENTIS
2. Литейное оборудование — Купить на портале EquipNet — Доставка по России
3. ГОСТ 10580-2006: Оборудование технологическое для литейного производства. Общие технические условия
4. Устройство и оборудование литейной лаборатории. Правила техники безопасности — презентация онлайн

Литейные свойства сплавов — что это такое?

В литейном производстве важное место отведено литейным сплавам, т.е. тем, которые были получены путём сплавления как минимум двух, а порой и нескольких металлов, в т.ч. с добавлением неметаллов. Применение их определяется в первую очередь индивидуальными физическими и механическими свойствами полученного состава, так как все они отличаются прочность, пластичностью, обрабатываемостью, твёрдостью, вязкостью и т.п.

С одних сплавов очень легко вылить фасонную отливку сложной конфигурации, а с других — даже простую форму удается получить с огромным трудом. И тут всё дело в литейных свойствах, которые, как и физические характеристики, у каждого состава абсолютно разные.

Получить качественный слиток, без внутренних трещин, усадочных раковин и подобных дефектов можно только из подходящих для этого сплавов. Например, из углеродистой стали, серого чугуна, алюминиевых или титановых сплавов, медных, легированных сталей. Они обладают самыми лучшими литейными свойствами, это:

• жидкотекучесть;
• усадка;
• ликвация;
• газопоглощение.

Что такое жидкотекучесть?

Одним из важнейших литейных свойств металлов называют жидкотекучесть. Речь идёт об особом свойстве расплава растекаться и быстро заполнять все каналы необходимой формы для литья, при этом обеспечивая плотное и 100%-ное заполнение её полости, с последующим качественным и чётким воспроизведением контуров отливки. Если у сплава высокий показатель жидкотекучести, то это говорит о том, что подготовленная форма будет быстро и полностью заполняться расплавом, независимо от того, какого диаметра у неё сечения.

Если же данный показатель низкий, то, как минимум, будут недоливы. Чтобы проверить соответствие показателя нужному уровню, перед разливкой металла всегда берётся проба для металлургической лаборатории.

На показатель жидкотекучести влияют:

• температура;
• теплопроводность материала, из которого сделана литейная форма;
• наличие неметаллических включений (сера и хром, например, данный показатель снижают, а вот углерод и фосфор – повышают).

Зная жидкотекучесть, можно подобрать оптимальные размеры стенок и конфигурацию форм для отливок.

Усадка и её виды

Вторым важным литейным свойством сплавов считается усадка. Так называется явление в виде уменьшения объёма отливки во время её охлаждения. Начинается она после того, как расплавленный металл достигнет определённой температуры и происходит в интервале от жидкого состояния, затем — при кристаллизации во время затвердения и завершается в твёрдом. Бывает усадка двух видов:

Зависит от многих факторов: химсостава сплава, температуры, конфигураций заливочных форм и т.п. Составы с повышенной склонностью к усадке могут вызвать образование больших усадочных раковин и пористости, следовательно, требуют принятия ряда технологических приёмов (например, установки прибылей и пр.).

Третья группа – газопоглощение и ликвация

В число важных литейных свойств материалов входит газопоглощение. Так называют способность металлов, находясь в состоянии расплава, поглощать из окружающей среды кислород, водород, азот. Проблема в том, что потом, после затвердения слитка, пузырьки газа образуют внутренние поры и газовые раковины. Это в итоге отражается на прочности изделия и области его применения.

Также в литейном производстве учитывают ликвацию, то есть химическую неоднородность слитка. Она бывает зональной (в области всей детали) и дендритной (в зоне одного зерна). Высокая ликвация отрицательно влияет на пластичность сплава, прочность, твёрдость, коррозионную стойкость, затрудняет последующую обработку слитка давлением.

Ферросплавы, модификаторы и лигатуры в литейном производстве

На странице представлена только выдержка из статьи «Ферросплавы, модификаторы и лигатуры в литейном производстве» .

Скачать полную версию в формате PDF

Общее определение

Промышленное литейное производство невозможно представить без процесса легирования – обогащения основного металла или сплава определенными химическими элементами/соединениями, обеспечивающими возможность придания отливкам необходимых дополнительных свойств. В черной и цветной металлургии в качестве таких легирующих добавок используют композиции на основе или с присутствием железа (Fе) в сочетании с другими металлами или неметаллами – т. наз. ферросплавы. Существуют также иные легирующие полуфабрикаты – модификаторы и лигатуры, по принципу действия во многом сходные с ферросплавами, но имеющие существенные отличия в отношении состава и назначения.

1. Ферросплавы

Ферросплавами именуют группу сплавов, в состав которых, помимо Fе, могут входить такие металлы, как марганец (Mn), кремний (Si), хром (Cr), никель (Ni), вольфрам (W), молибден (Mo), ниобий (Nb), титан (Ti) и др., а также примеси неметаллических элементов в виде углерода (C), фосфора (Р), серы (S), различных газов и т.д. Основные компоненты ферросплавов называют ведущими.

В литейном чернометаллургическом производстве для легирования и раскисления расплавов широко используются ферросплавные композиции ферросилиция (сплав Fе с 12% и более Si), ферромарганца, феррохрома, ферровольфрама, ферромолибдена, ферротитана, феррониобия и др. Подобные соединения могут иметь двойную, тройную, многокомпонентную структуру.

Номенклатура ферросплавов весьма разнообразна (Рис. 1).

Рисунок 1. Образцы ферросплавов на стенде НИТУ «МИСиС».

Сегодня промышленным способом изготавливаются сотни различных марок ферросплавов простой и сложной структуры, могущих включать в себя около 50 целевых (ведущих) компонентов.

1.2. Основные характеристики

Ферросплавы характеризуются по химическому и гранулометрическому составу, концентрации сопутствующих примесей, плотности, химико-механическим свойствам, температуре плавления, наличию газообразных включений (О₂, Н₂).

Т° плавления ферросплавов почти всегда является более низкой в сравнении с аналогичным параметром чистых металлов, вследствие чего ввод требуемых легирующих элементов в жидкий расплав стали/чугуна в виде ферросплавной композиции значительно ускоряет процесс растворения.

Ферросплавы могут поставляться в кусках, чушках, литых блоках, прочих крупных формах, а также в гранулах и порошках, как агломерированных, так и неагломерированных.

1.3. Применение

• качественно оптимизировать физико-механические, химические, специальные свойства сталей, чугунов, цветных сплавов;
• осуществлять очистку (рафинирование) металлов и сплавов от посторонних металлических и неметаллических включений (сера, фосфор, газы и т.д.);
• изменять структуру металлов и сплавов в ходе кристаллизации.

1.4. Получение

Ферросплавы получают плавкой руды или подготовленного рудного концентрата в специальных ферросплавных электропечах дугового типа (рис. 2). Рисунок 2. Электродуговая печь для выплавки ферросплавов из рудного концентрата. По способу восстановления процесс выплавки ферросплавов может осуществляться карботермическим и металлотермическим методами. Методом карботермии получают высокоуглеродистые ферросплавы путем восстановления из оксидов с помощью углерода. Металлотермическим способом осуществляют получение низкоуглеродистых (рафинированных) ферросплавов путем восстановления из расплавов с применением металлов, более активных в химическом отношении (напр. алюмотермия).

2. Модификаторы

2.1. Понятие «Модификаторы»

• в меньшей концентрации ввода добавок, исчисляемой в десятых или даже сотых долях процента;
• более коротком времени воздействия (обычно от 15 до 20 мин), хотя существует ряд модификаторов длительного действия.

• структурные макрозерна и микрозерна (дендритные ячейки);
• первичные кристаллы в расплавах до- или заэвтектичного генеза;
• частицы неметаллических примесей, включая интерметаллиды, карбиды, графит, оксиды, сульфиды, оксисульфиды, нитриды, фосфиды и др.

2.2. Классификация

Чаще всего модификаторы классифицируют по методу, предложенному П.А. Ребиндером, согласно которому их подразделяют на два основных типа.

К модификаторам 1-го типа относят группу замедляющих охлаждение расплава поверхностно-активных веществ (ПАВов), адсорбирующихся на зародышах в центральной области кристаллизации и препятствующих их росту. В результате образуется множество новых зародышей, активно разрастающихся благодаря уменьшению общей концентрации модификатора по отношению к количеству зерен.

К модификаторам 2-го типа причисляют т. наз. инокуляторы. Частицы вещества-инокулятора при их вводе в расплав ускоряют процесс охлаждения и затвердения, что способствует возникновению множества новых очагов кристаллизации с образованием большого количества мелких зерен основной фазы или мельчайших включений иных фаз. За счет этого происходит требуемое изменение общей структуры с добавлением к уже существующим новых структурных компонентов.

2.3. Комплексные модификаторы

Наряду с модификаторами 1 и 2 типов существуют и модификаторы комплексного действия, при помощи которых удается решить сразу несколько задач, осуществляя одновременно легирование, раскисление, десульфурацию, инокуляцию и т.д.

• металлы щелочноземельной группы (Mg, Ca, Ba, Sr);
• редкоземельные металлические элементы (Sc, Y, La, Ce);
• группы карбидообразующих, нитридообразующих, других легирующих элементов сходного назначения.

В разряд многокомпонентных комплексных модификаторов входит также ряд т. наз. наномодификаторов, предназначенных для выполнения узкоспециальных модифицирующих функций.

• рафинирующего действия на основе таких активных элементов, как Mn, Si, Са, Mg, Al и др.;
• упрочняющего действия на базе карбидов, боридов, нитридов, с помощью которых осуществляется дисперсионное упрочнение металлической основы сплава;
• комбинированного рафинирующе-упрочняющего действия – модифицирующие композиции, могущие содержать в различных соотношениях химические элементы первых двух групп.

• воздействие комплексных модифицирующих композиций значительно превышает эффективность применения одиночных модификаторов.
• в случае применения комплексного модификатора сводится к минимуму содержание его отдельных составляющих, что позволяет ограничить состав примесей в сплаве до допустимых пределов;
• при сочетании комплексного модификатора с механической нагрузкой степень эффективности его действия значительно повышается, что позволяет получать особо мелкие структуры.

2.4. Модификаторы чугунов и сталей

Для сталей и чугунов применяют широкий спектр различных модификаторов. Так, например, внедоменная обработка сталей осуществляется с широким применением Mg, Al, элементов щелочноземельной и редкоземельной групп.

В настоящее время осуществляется промышленное применение более 750 разновидностей модификаторов для черной металлургии, как одно- двухкомпонентных, так и комплексных, могущих содержать десятки композиционных составляющих.

Преимуществом ввода в состав расплавов сталей и чугунов комплексных модификаторов является не только собственно измельчение структуры, но также возможность попутно изменять природу и форму сульфидных, нитридных, оксидных и других посторонних включений неметаллического генеза, снижая при этом в полтора-два раза уровень засорения ими границ аустенитных зерен. Немаловажное значение имеет и более равномерное распределение структурных компонентов стали, оптимизация таких важнейших функциональных свойств, как термостойкость, прочность, пластичность и ударная вязкость.

3. Лигатуры

В металлургии лигатурами (Ligatura от лат. связь) называют сплавы вспомогательного назначения, которые могут содержать две и более составляющих. Лигатурные композиции используются для введения в расплавы металлов малых доз жаростойких легирующих элементов. Лигатуры, применяемые в чернометаллургической отрасли, отличаются от ферросплавов тем, что не содержат в своем составе Fe.

Наиболее распространенным является применение лигатурных композиций цветных металлов, например: Cu-Ni (16-35% Ni), Cu-Al (до 52% Al), Cu-Sn (до 55% Sn), Al-Mg (до 12% Mg).

• сплавлением отдельных составляющих в единую композицию;
• путем восстановления из рудных концентратов.

За счет содержания в лигатурах не только собственно легирующих компонентов, но и основного металла литейного сплава, их усвоение расплавом происходит в более полном объеме, чем при легировании чистыми элементами. А благодаря тому, что любой лигатуре присуща меньшая Т° плавления в сравнении с каждым из входящих в нее металлов, достаточно высока и быстрота ее растворения в основном сплаве. Использование лигатур особенно востребовано в случаях, когда основной литейный сплав и легирующий элемент значительно различаются по температуре плавления.

Необходимость применения лигатур, прежде всего, обусловлена нормативными требованиями к составу литейного сплава по точному соблюдению количественного соотношения компонентов.

Кроме того, применение лигатур позволяет придать металлу целый ряд определенных вспомогательных свойств (например, жидкотекучесть в фазе расплава или повышенную механическую прочность и ковкость в твердой фазе). Выгода их использования обусловлена также незначительной концентрацией в общей массе сплава, скорейшим растворением и снижением степени угара. Качественно улучшить одновременно несколько свойств основного сплава (тугоплавкость, износостойкость, устойчивость к коррозии и т.д.) удается при использовании комплексных лигатур.

Заключение

Развитие легирующих технологий сегодня позволяет выплавлять более 3000 марок сталей и чугунов для производства разнообразного оборудования, востребованного в горнодобывающей, нефтегазовой, машиностроительной, химической, энергетической, строительной и других промышленно-хозяйственных отраслях. Ассортимент выпускаемых в России легирующих композиций представлен сотнями наименований, и все же потребность в них неуклонно возрастает. Ситуация особенно обострилась в последние годы из-за растущего санкционного прессинга и повсеместного перехода отечественной промышленности к импортозамещению. На этом фоне значительно возросла активность российских ученых и инженеров по разработке инноваций в металлургической сфере, среди которых получение и производство современных легирующих материалов не составляет исключения. Несомненно, что уже в самой ближайшей перспективе данная тенденция будет способствовать дальнейшему расширению номенклатуры и увеличению эффективности использования ферросплавов, модификаторов и лигатур.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Источник https://stromet.ru/litejnoe-oborudovanie/metally-i-splavy-kak-litejnyj-material-kustar-sajt-dlya-teh-kto-vsjo-delaet-sam/

Источник https://metallurgist.pro/%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%B9%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0-%D1%81%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D0%B2-%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%8D%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA/

Источник https://www.metotech.ru/art_ferrosplavy_2.htm