ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сущность процесса, его достоинства и область применения из "Специальные способы литья " Экзогенную суспензионную разливку на практике осуществляют введением в жидкий металл при заливке форм 1—5% порошкообразных добавок (дисперсных инокуляторов) с размером частиц 0,5—3 мм. В качестве дисперсных инокуляторов применяют стальную и чугунную дробь, гранулы различных металлов, ферросплавов или лигатур, железный порошок. Различные виды суспензионной разливки не являются конкурирующими, а, наоборот, при совместном комплексном использовании увеличивают эффективность способа и расширяют область применения технологии. [c.656] Технологические основы процесса. [c.657] В соответствии со вторым началом термодинамики инокуляторы аккумулируют теплоту затвердевающего расплава, которая расходуется на их нагрев и плавление. В реализации внутреннего теплоотвода заключается важнейшее отличие разливки с применением инокуляторов от других методов литья 111, 13]. [c.657] В широком интервале перегрева расплава (20—150 °С) относительное количество частиц оказывает определяющее влияние на длительность и завершенность отдельных стадий теплофизического взаимодействия частиц дисперсного инокулятора с расплавом снятие перегрева в окружающих частицу слоях расплава, намерзание расплава на поверхности частиц, плавление намерзшего слоя и собственно частицы [13]. При изменении относительного содержания частиц в интервале О т 1 взаимодействие между частицей и расплавом проходит через все стадии. При 0,1 т 0,2 в системе частица — расплав происходят процессы охлаждения поверхностного слоя расплава, затвердевание расплава на поверхности частицы и после установления равенства тепловых потоков — частичное плавление затвердевшего слоя и частицы. При т 0,2 после охлаждения поверхностных слоев расплава до температуры ликвидуса расплав на поверхности затвердевает. Длительность затвердевания уменьшается при увеличении массы т частицы. [c.658] Во всех случаях уже в первый момент контакта твердой частицы инокулятора с жидким металлом в окружающем ее расплаве создается локальное термическое переохлаждение даже в случае значительных перегревов всего объема расплава. Полученные данные о закономерностях изменения теплофизического состояния системы частицы — расплав дают исходные посылки для выбора оптимальных параметров суспензионной заливки и свидетельствуют о принципиальной возможности получения литых композитов (табл. 2). [c.658] Под композиционными материалами, упрочненными частицами (гранулами, дробью), обычно понимают системы, имеющие более 20% твердой упрочняю-щей дисперсной фазы [13]. [c.658] Определяться процессом насыщения этого слоя примесью до концентрации, соответствующей равновесной температуре ликвидуса расплава [6]. Время ЖИЗНИ таких частиц возрастает до десятков и сотен секунд. [c.659] При определении полного времени плавления частицы в данном случае необходимо в динамике плавления каждый период рассматривать отдельно, а при расчете теплового баланса должны учитываться соответствующие тепловые эффекты растворения легирующего элемента. Установлено [23], что в области низких концентраций легирующих элементов (до 2% марганца или хрома и до 4% кремния) растворение гранул носит эндотермический характер, причем изменение энтальпии значительно больше, чем при растворении гранул чистого железа. При вводе стальной дроби и дроби из сплава с содержанием 10—30% кремния наблюдаются минимальные затраты теплоты на растворение (расплавление) гранул. [c.659] В таких случаях можно рекомендовать применение комплексных инокулято ров, состоящих из активной (легированная добавка) и стабилизирующей части (дроби из углеродистой стали). [c.659] Наименьшую скорость растворения имеет дробь, легированная хромом, наибольшую марганцем. Это положение находится в согласии с данными о коэффициентах диффузии этих элементов в расплавах на основе железа [1], Подавляющее большинство процессов растворения твердых веществ в жидкости происходит в диффузионном режиме. Этот установленный экспериментально факт позволяет заключить, что вокруг гранулы в жидкости образуется насыщенный по концентрации слой растворяемого легирующего элемента. Таким образом, вокруг частиц инокулятора образуются не только температурные, но и концентрацион-ные флуктуации, которые обусловливают возникновение локальных переохлажденных объемов расплава, что способствует активации (повышению устойчивости и росту) дополнительных центров кристаллизации. [c.659] Установлено, что при раннем введении инактивных добавок в количестве 0,3—5% массы расплава не снимается переохлаждение, а при позднем введении более 0,5% всех добавок полностью снимается переохлаждение железа, т. е. поздний ввод индуцирует каталитическую активность инактивных добавок. [c.659] Существуют следующие механизмы и источники образования в объеме расплава дополнительных активных центров кристаллизации [13] активация гетерогенных центров (подложек) кристаллизации в результате образования в расплаве температурных или концентрационных флуктуаций и химического взаимодействия с эндогенными примесями внесение инокулятором экзогенных центров, обладающих наведенной или естественной активностью нерасплавившиеся остатки частиц, а также образовавшиеся в процессе плавления группы (комплексы) атомов, или групп-блоки, сохранившие исходную структуру. Установлено, что чем чище расплав от примесей (активных гетерогенных центров) и чем менее они активны и стабильны, тем более существенна роль зародышеобразующего (затравочного) воздействия инокулятора и относительно менее значительна роль теплофизического фактора. [c.659] Выбор легирующих добавок для суспензионного легирования стали [от 0,5 до 5,0 (30)% массы расплава] может быть проведен в соответствии с их влиянием на структуру и свойства металла с учетом существующих и апробированных марок низколегированных сталей [7]. [c.661] Существует ряд методов (схемы синтеза сплавов), с помощью которых выбирают легирующие добавки и оптимизируют легирующие комплексы [8]. Определены следующие группы наиболее приемлемых легирующих элементов 1 — основные упрочнители хром, кремний, хлор, вольфрам, молибден, ванадий, никель, марганец, медь 2 — вспомогательные упрочнители и пластификаторы титан, цирконий, свинец, висмут, теллур, углерод. В состав упрочнителей входят в основном инактивные элементы 3-й группы. [c.661] Практика суспензионного литья показывает, что развитие и расширение применения технологии возможно только на основе использования в качестве инокулятора распыленной металлической дроби. [c.662] Основные преимущества метода распыления заключаются в возможности получения распыленной дроби различного химического и гранулометрического состава при равномерном распределении компонентов в объеме каждой частицы, в получении плотных частиц сферической формы, при себестоимости, сравнимой со стоимостью разливаемой стали. [c.662] К чистоте поверхности гранул и загрязненности дроби посторонними включениями предъявляются достаточно жесткие требования. Применение механических методов очистки в сочетании с магнитной сепарацией. [c.662] Вернуться к основной статье