Проектирование и производство литых заготовок - часть 10

 

  Главная      Учебники - Металлургия     

 

поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  8  9  10  11   ..

 

 

Проектирование и производство литых заготовок - часть 10

 

 

 

39

Контрольные вопросы 

1. 

Какие виды алюминиевых литейных сплавов Вы знаете? 

2. 

Какими свойствами обладают алюминиевые литейные сплавы? 

3. 

Для  изготовления  каких  отливок  применяются  алюминиевые  ли-

тейные сплавы? 

 

1.6. Магниевые литейные сплавы 

Для  изготовления  фасонных  отливок  используют  три  группы  магниевых 

сплавов: сплавы магния с алюминием и цинком, сплавы магния с цинком и цир-
конием, сплавы магния, легированные РЗМ (табл. 1.22). 

 

Таблица 1.22. 

Химический состав, %, некоторых магниевых сплавов (ГОСТ 2856-79). 

Группа 

сплавов 

Марка 

сплава 

Al Mn Zn Zr 

Другие 

элементы 

МЛ3 
МЛ4 
МЛ5 
МЛ6 

2,5…3,5 

5…7 

7,5…9 

9…10,2 

0,15…0,5 
0,15…0,5 
0,15…0,5 

0,1…0,5 

0,5…1,5 

2…3,5 

0,2…0,8 
0,6…1,2 







МЛ8 

МЛ12 



5,5…6,6 

4…5 

0,7…1,1 
0,6…1,1 

0,2…0,8 Cd

МЛ9 

 

МЛ19 

 

 

 

 

0,1…0,6 

0,4…1 

 

0,4…1 

0,2…0,8 In 

1,9…2,6 Nd

1,4…2,2 Y, 

1,6…2,3 Nd

П р и м еч а н и е :  остальное Mg. 

 
Сплавы 1-й  группы  предназначены  для  производства  высоконагруженных 

отливок,  работающих  в  атмосфере  с  большой  влажностью.  Для  повышения 
коррозионной стойкости в сплавы вводят 0,1…0,5 % марганца, а для снижения 
окисляемости 0,001…0,002 % бериллия  или 0,5…0,1 % кальция.  Сплавы  этой 
группы относятся  к числу высокопрочных. Основным упрочнителем в них яв-
ляется алюминий, растворимость которого в магнии при эвтектической темпе-
ратуре составляет 17,4%, а при нормальной - 2,8%. Цинк также упрочняет маг-
ний, но менее эффективно, чем алюминий. 

Сплавы 2-й группы также относят к числу высокопрочных. Они отличают-

ся  от  магниевых  сплавов  других  групп  повышенными  механическими  свойст-
вами и хорошей обрабатываемостью резанием. Легирование их лантаном улуч-
шает литейные свойства, несколько повышает жаропрочность и свариваемость, 
но снижает прочность и пластичность при нормальной температуре. Эти спла-
вы  обладают  удовлетворительными  литейными  свойствами,  имеют  измельчен-
ные  цирконием  зерна,  способны  упрочняться  при  термической  обработке.  Из 
них  можно  получать  отливки  с  однородными  свойствами  в  различных  по  тол-

 

40

щине  сечениях  Их  используют  для  изготовления  отливок,  работающих  при 
200…250 °С и высоких нагрузках. 

Сплавы 3-й группы обладают высокой жаропрочностью и хорошей корро-

зионной  стойкостью.  Они  предназначены  для  длительной  работы  при 
250…350°С и кратковременной при 400°С. Эти сплавы имеют хорошие литей-
ные свойства, высокую герметичность, малую склонность к образованию мик-
рорыхлот и усадочных трещин, высокие и однородные механические свойства в 
сечениях  различной  толщины.  Сплавы  с  редкоземельными  элементами  приме-
няют  для  изготовления  отливок,  работающих  под  воздействием  статических  и 
усталостных нагрузок. 

Для  изготовления  отливок  чаще  используют  сплавы  первой  группы.  Луч-

шими литейными свойствами обладают сплавы МЛ5 и МЛ6. 

 

1.6.1 Особенности плавки и литья  

Плавка  магниевых  сплавов  сопряжена  с  рядом  трудностей,  связанных, 

прежде  всего  с  их  легкой  окисляемостью.  На  поверхности  магниевых  распла-
вов,  в  отличие  от  алюминиевых,  образуется  рыхлая  пленка  оксида,  не  предо-
храняющая  металл  от  дальнейшего  окисления.  При  незначительном  перегреве 
магниевые  расплавы  легко  воспламеняются.  В  процессе  плавки  магний  и  его 
сплавы взаимодействуют с азотом, образуя нитриды, и интенсивно поглощают 
водород (до 30 см

3

 на 100 г расплава). Оксиды и нитриды, находясь во взвешен-

ном состоянии, обусловливают снижение механических свойств сплава и обра-
зование микропористости в отливках. 

Для  предотвращения  интенсивного  взаимодействия  с  печными  газами 

плавку магниевых сплавов ведут под флюсами или в среде защитных газов. При 
плавке  большей  части  магниевых  сплавов  применяют  флюс  ВИ2 (40…48% 
МgCl

2

, 30…40% КСl, 5% ВаСl

2

, 3…5% СаF

2

) и ВИЗ (33…40% МgCl

2

, 25…36% 

КСl, 15…20% СаF

2

, 7…10% МgO),  основой  которых  является  карналлит.  По-

кровные флюсы для сплавов с редкоземельными элементами не должны содер-
жать  хлористый  магний (22…26% КСl, 17…20% NаСl, 35…39% СаСl

2

19…23% ВаСl

2

, 2…5% СаF

2

), так как он взаимодействует с РЗМ с образованием 

хлоридов, увеличивая их потери до 20%. 

Применение  флюсов  вызывает  ряд  нежелательных  явлений.  Попадание 

флюса  в  тело  отливки  приводит  к  образованию  очагов  интенсивной  коррозии 
из-за  их  высокой  гигроскопичности;  существенно  ухудшаются  условия  труда. 
Поэтому в настоящее время широко применяют безфлюсовую плавку, используя 
для защиты магниевых расплавов газовые смеси (воздух с шестифтористой се-
рой  или  фторидом  бора,  углекислый  газ  и  др.).  В  производственных  условиях 
чаще всего используют смесь воздуха с 0,1% шестифтористой серы. 

В зависимости от масштаба производства и массы отливок применяют три 

способа плавки литейных магниевых сплавов: в стационарных тиглях, выемных 
тиглях и дуплекс-процессом (в индукционной печи-тигле). Плавку в стационар-
ных тиглях ведут при массовом или крупносерийном производстве мелких от-
ливок.  Сплавы  в  этом  случае  расплавляют  под  флюсом  ВИ2  в  толстостенных 

 

41

стальных  тиглях.  После  рафинирования  и  модифицирования  расплавы  отстаи-
вают в течение 10…15 мин при температуре 700…720°С, а затем небольшими 
ковшами  разливают  по  формам.  Остаток  металла (25…30% объема  расплава  в 
тигле), загрязненный неметаллическими включениями и флюсом, после каждой 
плавки сливают и подвергают переплавке и рафинированию. 

При  изготовлении  крупных  отливок  плавку  ведут  в  выемных  сварных 

стальных  тиглях  чайникового  типа  под  флюсом  ВИЗ.  Этот  флюс  имеет  мень-
шую плотность, чем флюс ВИ2, поэтому всплывает на поверхность расплава и 
во  время  заливки  форм  удерживается  в  тигле  перегородкой.  Для  заполнения 
форм используют 2/3 объема расплава; 1/3 объема, загрязненного флюсом и не-
металлическими включениями, направляют на переплав и рафинирование.

 

При дуплекс-процессе после расплавления в индукционных тигельных пе-

чах под флюсом расплав переливают в выемные тигли, в которых осуществляют 
рафинирование и модифицирование. 

Выплавка большей части магниевых сплавов начинается с загрузки и рас-

плавления покровного флюса (около 10% от массы шихты), затем загружается и 
расплавляется магний или подготовительный сплав, в который добавляются ле-
гирующие компоненты (МnZnZr и РЗМ). Марганец вводят в виде хлористого 
марганца при 850°С, цирконий в виде фторцирконата калия или лигатуры маг-
ний — цирконий. РЗМ вводят в чистом виде или мишметаллом. 

Для  очистки  от  неметаллических  включений  магниевые  расплавы  фильт-

руют через зернистые фильтры из магнезита или графита, обрабатывают флю-
сом ВИ2 или ВИЗ или продувают газами (аргоном при 720…760 °С). Для свя-
зывания водорода в устойчивые гидриды в расплавы перед разливкой вводят до 
0,1 % кальция. 

Для  измельчения  зерна  и  повышения  механических  свойств  магниевые 

сплавы,  содержащие  алюминий,  подвергают  модифицированию  углеродсодер-
жащими  веществами  (мелом,  гексахлорэтаном,  магнезитом,  мрамором  и  др.) 
или  перегревом.  Перед  модифицированием  для  предохранения  от  загорания  в 
расплавы вводят 0,001…0,002% бериллия. 

При модифицировании перегревом расплав нагревают в стальном тигле до 

900°С, выдерживают при этой температуре 15…20 мин, а затем быстро охлаж-
дают до температуры заливки. В процессе перегрева магниевые расплавы рас-
творяют  некоторое  количество  железа  из  стального  тигля.  При  последующем 
быстром охлаждения железо выделяется в виде дисперсных частиц FeAl

3

, кото-

рые  служат  центрами  кристаллизации  для  твердого  раствора  алюминия  в  маг-
нии (

α

Mg

). 

Более  стабильные  результаты  достигают  модифицированием  углеродосо-

держащими веществами (0,3…0,6% от массы расплава). При 720…780°С моди-
фикаторы разлагаются с выделением углекислого газа, из которого магний вос-
станавливает углерод. В результате последующего взаимодействия с алюмини-
ем  образуются  тонкодисперсные  карбиды  алюминия  (Al

4

C

3

),  являющиеся  цен-

трами кристаллизации для 

α

Mg

 -твердого раствора. 

 

42

Для измельчения зерен сплавов, не содержащих алюминия, в расплав вво-

дят присадки циркония (0,5…0,7%) или кальция (0,05…0,15%). 

При  заливке  форм  предусматривают  меры,  предотвращающие  попадание 

шлака и флюса в отливки, захват воздуха и окисление расплава. Для этого при-
меняют  литниковые  чаши  с  пробками,  вмещающие  от 30 до 100% сплава,  по-
требного для заполнения формы, устанавливают металлические сетки и зерни-
стые фильтры. Эффективной мерой предотвращения попадания флюса в отлив-
ки является применение фильтров из магнезита, хорошо впитывающих хлори-
ды. 

Расширяющиеся  литниково-питающие  системы  с  тонкими  ленточными 

стояками,  щелевыми  и  многоярусными  питателями,  массивные  прибыли 
(30…50% от массы отливки) должны обеспечить плавный подвод металла и ра-
циональное питание отливки в процессе затвердевания. 

Около 80% отливок  из  магниевых  сплавов  изготовляют  в  металлических 

формах (в кокилях и под давлением) и около 20 % в песчаных формах. Песча-
ные формы и стержни изготовляют из мелкозернистых песков. 

Отличительной особенностью формовочных и стержневых смесей для этой 

группы  сплавов  является  введение  в  их  состав  серы,  буры,  борной  кислоты, 
технической  мочевины  и  других  веществ,  предотвращающих  взаимодействие 
расплава с материалом форм и стержней. 

При  заливке  форм  струю  металла  обязательно  припудривают  молотой  се-

рой,  что  предохраняет  расплав  от  загорания.  При  изготовлении  высоких  отли-
вок (высотой более 500 мм) широко используют метод литья с последователь-
ной  направленной  кристаллизацией,  предусматривающий  подачу  расплава  в 
форму под уровень расплава через стальные подогреваемые трубки диаметром 
10…12 мм и опускание формы с заданной скоростью. Трубки при этом остают-
ся в исходном положении, нижний конец их все время находится под уровнем 
расплава. 

Отличительной  особенностью  технологии  является  химическая  обработка 

отливок перед их термической обработкой и сдачей на склад с целью получения 
плотного защитного слоя оксида на поверхности. В процессе химической обра-
ботки отливки обезжиривают в щелочном растворе, промывают в холодной во-
де, выдерживают в растворе хромового ангидрида для удаления остатков солей 
и флюсов, вновь промывают в воде, оксидируют в растворе двухромовокислого 
калия  с  азотной  кислотой  и  хлористым  аммонием  для  получения  оксидной 
пленки,  промывают  и  высушивают.  После  этого  отливки  подвергают  термиче-
ской обработке в атмосфере сернистого газа с принудительной циркуляцией. 

Технология  обрубки,  пропитки  и  контроля  отливок  из  магниевых  сплавов 

аналогична технологии обработки отливок из алюминиевых сплавов. 

 

Контрольные вопросы 

1. 

Какие виды магниевых литейных сплавов Вы знаете? 

2. 

В чем состоят особенности плавки и литья магниевых сплавов? 

3. 

Какими свойствами обладают магниевые сплавы? 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  8  9  10  11   ..