Исследование свойств отливок, закристаллизованных в форме и в термической печи Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Список литературы

1. Рыжиков А.А. Технологические основы литейного производства. М.: Машгиз, 1962. 528 с.

2. Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1976. 215 с.

3. Петриченко А.М., Померанец А.А., Парфёнова В.В. Термостойкость литейных форм. М.: Машиностроение, 1982. 230 с.

4. Трухов А.П., Сорокин Ю.А., Бычков Н.В. Механизм образования ужимин и способы их предупреждения // Заготовительные производства в машиностроении. 2005. №4. С. 7-12.

5. Технология литейного производства: Литьё в песчаные формы / Трухов А.П., Сорокин Ю.А., Ершов М.Ю. и др.; под ред. А.П. Трухова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 528 с.

6. Чернышов Е.А., Евстигнеев А.И., Евлампиев А.А. Литейные дефекты. Причины образования. Способы предупреждения и исправления. М.: Машиностроение, 2008. 282 с.

7. Мухоморов И.А. Дефект ужимина. Пути образования и меры предупреждения // Литейное производство. 2004. №1. С. 6-9.

УДК 621.746.628.01

В.П. Чернов, П.Н. Насонов

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ОТЛИВОК, ЗАКРИСТАЛЛИЗОВАННЫХ В ФОРМЕ И В ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ

Шлако-каменные отливки обладают своеобразным комплексом физико-механических и химических свойств, позволяющих широко использовать их в народном хозяйстве и промышленности. К основным достоинствам шлако-каменного литья можно отнести его высокую стойкость в кислых и щелочных средах, хорошую сопротивляемость абразивному износу и термостойкость, что позволяет использовать его взамен черных и цветных металлов во многих отраслях промышленности [1]. Однако силикатные расплавы

© Чернов В.П., Насонов П.Н., 2010

склонны к стеклованию, поэтому чаще при литье в песчано-глинистую форму (ПГФ) они получаются в стеклообразном состоянии и требуют дополнительной кристаллизации.

Нами были проведены эксперименты по регулированию скорости охлаждения отливок. В качестве регулятора теплоотвода использовали листовой асбест. При этом были получены стеклообразные отливки, которые кристаллизовали в термической печи, и отливки, закристаллизованные в форме в процессе затвердевания.

Результаты исследований сплавов на износостойкость приведены в табл.1

Таблица 1

Коэффициент износостойкости шлако-каменных отливок

Сплав Коэффициент износостойкости Ки, ед. Л, %

Закристаллизованные в форме Закристаллизованные в печи

Износостойкий 19,13 28,22 32,2

Кислотостойкий 10,04 15,84 36,6

Щелочестойкий 7,59 13,02 41,7

Термостойкий 16,8 18,41 5,9

Проанализировав таблицу, можно сделать вывод, что отливки, полученные с теплоизолятором в ПГФ, имеют относительно низкую износостойкость по сравнению с отливками, прошедшими термообработку. Это объясняется тем, что в отливках, закристаллизованных в печи, присутствуют такие фазы, как плагиоклазы и шпинель, которые образуют относительно вязкую матрицу и твердые включения, равномерно распределенные в матрице. В отливках же, закристаллизованных в форме, присутствуют фазы, имеющие относительно более низкую микротвердость [2, 3].

На кислотостойкость способ кристаллизации не оказывает существенного влияние. Результаты экспериментов приведены на рис. 1, 2.

Результатом такого поведения является то, что в фазовом составе отливок присутствуют фазы, которые почти не растворяются в кислотах. Единственное снижение кислотостойкости в 40% HCL наблюдается у износостойкого состава, закристаллизованного с теплоизолятором, в результате наличия большого количества монтичелита.

Щелочестойкость шлако-каменных отливок, закристаллизованных в форме и печи, представлена на рис. 3.

Износостойкий Кислотостойкий Щелочестойкий Термостойки

У закристаллизованные в форме Взакристаллизованные в печи

Рис. 1. Кислотостойкость шлако-каменных отливок в 20% H2SO4

Износостойкий Кислотостойкий Щелочестойкий Термостойки

Н за кристаллизованные в форме Н закристаллизованные в печи

Рис. 2. Кислотостойкость шлако-каменных отливок в 40% HCL

При анализе данных видно, что щелочестойкость отливок, закристаллизованных с теплоизолятором, незначительно выше. Это можно объяснить тем, что в них присутствует мелилит.

Термостойкость отливок зависит от усадки расплавов при затвердевании, коэффициента термического расширения (КТР) отливок как в стеклообразном, так и в кристаллическом состояниях.

80

60

40

20

1111

Износостойкий КислотостойкийЩелочестойкий Термостойки

В закристаллизованные о форме и закристаллизованные в печи

Рис. 3. Щелочестойкость шлако-каменных отливок в 40% ЫаОИ

Нами были проведены исследования на термостойкость согласно ГОСТ 473.5-81. Результаты приведены на рис. 4._

X

О

о ч-

о

о

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

В

Износостойкий Кислотостойкий Щелочестойкий Термостойкий

У закристаллизованные в форме У закристаллизованные в печи

Рис. 4. Термостойкость шлако-каменных отливок

Вследствие проведенных исследований получили, что термостойкость отливок, закристаллизованных в ПГФ, больше, чем после термообработки. Это можно объяснить тем, что в первом случае происходит выделение таких фаз, как волластонит, геленит, окер-манит, которые обеспечивают наименьший коэффициент термиче-

ского расширения сплава в закристаллизованном состоянии и позволяют ему выдержать большие температурные перепады.

Таким образом, кристаллизация отливки из стеклообразного состояния не всегда приводит к повышению эксплуатационных свойств, что видно из результатов экспериментов. Такая термообработка существенно повлияла только на износостойкость, остальные свойства остались на том же уровне. Поэтому кристаллизация «снизу» целесообразна при получении износостойких отливок. В других более выгодно провести кристаллизацию в форме.

Список литературы

1. Чернов В.П., Карпов В.М. Основы получения отливок из оксидных расплавов: монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. 262 с.

2. Абразивная износостойкость литых сталей и чугунов / В.М. Колокольцев, В.В. Бахметьев, К.Н. Вдовин и др. М.: Наука, 1997. 148 с.

3. Новые неметаллические материалы для износостойких деталей / В.М. Колокольцев, В.П. Чернов, В.А. Куц, А.П. Коток // Прогрессивные технологии в машиностроении: материалы ме-ждунар. науч.-техн. конф. Одесса, 2000. С. 46 - 47.

УДК 669.046.54

К.Н. Вдовин, Н.А. Феоктистов

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ВЛИЯНИЕ СЕРЫ, КАЛЬЦИЯ, АЛЮМИНИЯ НА ПЛАСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА

В настоящее время в ОАО «ММК» производится свыше одного миллиона тонн стали ежегодно. Результатом таких объёмов производства является большое количество отходов, получаемых в процессе сталеварения. Одним из типов отходов является шлак,

© Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., 2010