|
|
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение................................................................................3
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Влияние состава и структуры на горячеломкость
при литье сплавов.....................................................................5
1.1.1. Влияние формы и размеров зерен на горячеломкость.................5
1.1.2. Влияние газосодержания сплавов на горячеломкость.................9
1.1.3. Влияние состава сплавов на горячеломкость...........................12
1.1.4. Влияние зональной ликвации на горячеломкость.....................17
1.1.5. Влияние примесей на горячеломкость....................................17
1.2. Пути снижения горячеломкости сплавов.................................19
1.2.1. Первый путь снижения горячеломкости -
выбор оптимального состава.......................................................19
1.2.2. Второй способ снижения горячеломкости -
регулирование содержания основных компонентов...........................23
1.2.3. Третий путь снижения горячеломкости -
регулирование содержания примесей в сплаве..................................23
1.2.4. Четвёртый путь снижения горячеломкости -
введение в сплав малых технологических добавок.............................23
1.3. Литейные пробы на горячеломкость.......................................26
1.3.1. Первая группа проб............................................................26
1.3.1.1 Стандартная кольцевая проба на горячеломкость......................30
1.3.2. Вторая группа проб.............................................................30
1.3.3. Третья группа проб.............................................................32
1.4. Характеристика некоторых алюминиевых сплавов.....................37
1.4.1. Сплавы на основе алюминий-кремний.....................................37
1.4.2. Сплавы на основе алюминий-медь..........................................39
1.4.3. Сплавы на основе алюминий-кремний-медь..............................41
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Методика приготовления опытных сплавов.................................43
2.2. Исследование горячеломкости сплавов систем Al-Si,
Al-Cu, Al-Si-Cu по показаниям технологических проб..........................43
2.3. Методика проведения дифференциального термического
анализа исследуемых сплавов.........................................................51
2.4. Анализ параметров кристаллизационного процесса........................54
Вывод......................................................................................57
Литература...............................................................................58
ВВЕДЕНИЕ
Развитие современной науки и техники показало, что важной составляющей технологического производства являются качественные показатели получаемой продукции. Приоритетными направлениями являются: увеличение прочности, увеличение диапазона рабочих температур, увеличение срока службы материалов. В данной работе будет рассмотрено и исследовано явление, которое напрямую связано с прочностными показателями получаемых в производственном процессе материалов. Речь идёт о явлении горячеломкости металлов и сплавов.
Горячеломкость - склонность металлов и сплавов к хрупкому межкристаллитному разрушению при наличии жидкой фазы по границам зёрен. Такое разрушение широко распространено при литье и сварке; оно встречается также при горячей обработке давлением, термической обработке и эксплуатации изделий при повышенных температурах.
Все металлы и сплавы в той или иной степени горячеломки. Хорошо известная красноломкость сталей и никелевых сплавов, обусловленная оплавлением сульфидной эвтектики, является частным случаем горячеломкости при горячей обработке давлением. При термической обработке сплавов горячеломкость проявляется в образовании закалочных трещин из-за оплавления границ зёрен при пережоге. Незначительные примеси металлов, образующие легкоплавкие эвтектики по границам зёрен, снижают жаропрочность и термостойкость легированных сталей, никелевых и других сплавов и могут привести к хрупкому межкристаллитному разрушению изделий во время эксплуатации при повышенных температурах.
При литье и сварке горячеломкость сплава проявляется в образовании так называемых "горячих" трещин в слитках, фасонных отливках и сварных швах. Горячие трещины - один из наиболее распространённых и трудно устранимых видов брака. Если оплавление границ зёрен при горячей обработке давлением, термообработке и эксплуатации изделий можно более или менее легко предотвратить, очищая метал от легкоплавких примесей, вводя в него малые добавки для связывания этих примесей в тугоплавкие соединения или, наконец, просто ограничивая температуру нагрева точкой солидуса границ зёрен, то при литье и сварке плавлением переход через интервал кристаллизации всегда неизбежен. Поэтому горячеломкость чаще всего проявляется в двух последних процессах.
Проблема горячих трещин приобрела особенно большую остроту в связи с развитием производства новых высокопрочных и жаропрочных сплавов, так как области составов на диаграммах состояния, соответствующие максимальной прочности и жаропрочности, часто совпадают с областью составов наиболее горячеломких сплавов. Причём брак по горячим трещинам чаще возникает при наиболее прогрессивных видах литья: непрерывном литье слитков и отливке деталей в постоянные формы.
Резко выраженная горячеломкость сплавов при литье и сварке сильно осложняет, а часто делает и практически невозможным внедрение в серийное производство новых сплавов с ценными эксплуатационными свойствами. В связи с этим необходим такой научно обоснованный подход к разработке новых и улучшению существующих сплавов, при котором наряду с получением высокой прочности, жаропрочности и других эксплуатационных свойств обеспечивалась бы высокая сопротивляемость сплавов образованию горячих трещин.
Как будет показано ниже, горячие трещины при литье большинства промышленных цветных сплавов являются кристаллизационными - они зарождаются и развиваются в "эффективном" интервале кристаллизации. В этом интервале кристаллиты образуют каркас с распределённой внутри него жидкой фазой, и сплав обладает основным свойством твёрдого тела сохранять ранее приданную ему форму. Такое состояние сплавов было условно названо твёрдо-жидким. Выше некоторой температуре в интервале кристаллизации жидкая фаза полностью отделяет друг от друга кристаллиты, и сплав обладает основным свойством жидкого тела - повышенной текучестью. Это состояние сплава в отличие от предыдущего, было условно названо жидко-твёрдым.
Противоречивость проблемы горячих трещин обусловлено главным образом тем, что горячеломкость - свойство технологическое и, как всякое технологическое свойство, оно является комплексным, сложносоставным, зависящим от протекания в металле одновременно нескольких "элементарных" процессов. Любая технологическая проба на горячеломкость, как бы хорошо она не была приспособлена к условиям конкретной производственной задачи, не может в чистом виде выявить те элементарные процессы и соответственно те "составные" свойства сплава, комплекс которых определяет его горячеломкость. Для определения свойств сплава,