Дефекты отливок - Отклонения микроструктуры

Отклонения микроструктуры.

Отклонения микроструктуры сплавов, как правило, являются следствием отклонений в химическом составе и реже связаны с наличием газов и неметаллических включений, содержание которых зависит от качества применяемых шихтовых материалов и условий плавки.

Отбел является дефектом структуры отливок из серого чугуна. Он четко выявляется в изломе отливок в виде светлых участков на фоне более темных (от светло- до темно-серого цвета) участковхарактерных для серого чугуна Отбел обнаруживается и тонких частях отливок или около остроугольных кромок. Причина образования отбела — пониженное содержание углерода и кремния в чугуне или повышенное содержание карбидообразующих элементов: хрома, титана, марганца, ванадия, которые могут попасть в чугун из чушковых чугунов или легированного стального лома.

Образование отбела в тонких частях отливок при нормальном колебании содержания углерода, кремния и легирующих элементов в чугуне иногда  является  следствием того, что в литейных цехах один и тот же расплав используют для получения отливок различного сечения, требования к структуре которых одинаковы. При этом химический состав выбирают в расчете на среднее сече-пне, что усугубляет опасность получения отбела в наиболее тонких частях тонкостенных отливок.

Для предупреждения отбела чугун в ковше модифицируют добавками ферросилиция, силико-кальция, графита. Количество модификатора составляет 0,2—0,8% металла. Наиболее эффективно модифицирование температуре не ниже 1380—1420°С.

На образование отбела в особо тонкостенных отливках, например поршневых кольцах, влияет температура заливки. Снижение температуры заливки ниже 1400° С часто приводит к образованию отбела, так как при этом увеличивается скорость охлаждения чугуна.

При литье чугуна в металлические формы (кокили) часто возникает отбел, что связано с высокой скоростью охлаждения при кристаллизации сплава. Для предупреждения отбела полость металлических форм окрашивают теплоизолирующими красками н подогревают перед заливкой до температуры 500—600° С. Если невозможно стабилизировать температуру металлической формы перед заливкой, следует на стенки формы наносить теплоизолирующие покрытия большой толщины (от 2 до 10 мм).

Отсер является характерным дефектом отливок из белого чугуна и заключается в выделении в массивных частях отливок первичного графита в процессе кристаллизации расплава. Причина образования отсера в отливках белого чугуна — повышенное для отливок данного сечения содержание углерода и кремния. Если чугун модифицируют бором и алюминием, то одновременно для предупреждения образования отсера в массивных сечениях вводят 0,005—0,025% висмута. К дефектам структуры графита в отливках из серого чугуна относятся: грубые крупные пластинки графита и графит точечный, расположенный по границам зерен. Эти неблагоприятные формы графита резко ухудшают механические свойства и износостойкость (чугунные детали в основном работают на износ). Крупные пластинки графита снижают механические свойства чугуна и герметичность отливок.

Причиной появления крупных грубых пластинок графита в структуре серого чугуна, выплавленного в вагранке, чаще, всего является грубая структура графита в исходном чушковом чугуне. Выбор чушковых чугунов для получения ответственных отливок типа гильз, блоков, головок цилиндров двигателей и компрессоров должен производиться с учетом не только их химического состава, но и исходной структуры чушковых доменных чугунов. Точечный междендритный графит в отливках получается при высоких скоростях охлаждения чугуна в форме, например при литье в металлические формы.

При вводе магния его усвоение зависит от метода ввода. При этом следует учитывать, что усвоение магния существенно зависит от температуры расплава: чем она выше, тем меньше усвоение.

Ввод в чугун вместе с магнием или магниевой лигатурой 0,1% церия нейтрализует вредное действие перечисленных элементов.