На Рис. 1 показана кривая изменений объема при остывании для среднеуглеродистой стали 1, белого чугуна 2 и серого чугуна 3. Начало затвердевания каждого сплава отмечено светлым кружочком, а конец затвердевания - зачерненным кружочком; расстояние между этими двумя точками, отсчитываемое в вертикальном направлении, определяет величину усадки во время затвердевания; расстояние, отсчитываемое в том же направлении между зачерненным кружочком и осью абсцисс, определяет величину объемной усадки в твердом состоянии.
Рис. 1. Объемная усадка: 1 - стали со средним
содержанием углерода; 2 - белого чугуна;
3 - серого чугуна (А - увеличение объема,
вызванное графитизацией: Б - излом кривой
вследствие перлитных превращений).
Ход кривых показывает, что с понижением температуры уменьшается объем сплава. Только серый чугун показывает характерный рост А объема при затвердевании, вызванный главным образом процессом графитизации. После того как металл затвердеет, при дальнейшем остывании объем чугуна первоначально увеличивается, а затем уменьшается. Известно, что это увеличение объема чугуна является полезным с точки зрения литейщика, так как способствует лучшему воспроизведению отливкой контура внутренней полости формы.
Для сплавов железа характерным является излом Б кривой усадки, соответствующий перлитным превращениям. Усадка сплава в твердом состоянии выше точки Б называется доперлитной, ниже Б - послеперлитной. В результате отсутствия графитизации у белого чугуна его доперлитная усадка больше чем у серого чугуна; послеперлитная усадка белого и серого чугуна приблизительно одинакова. Усадка в жидком состоянии и в период затвердевания влияет на величину усадочных раковин в отливках. Усадка в твердом состоянии определяет величину линейной усадки, которая оказывает решающее влияние на разницу размеров между моделью и отливкой. Величина линейной усадки равна приблизительно 1/3 объемной усадки в твердом состоянии.
В табл. 1 приводится величина линейной усадки отливок, изготовленных из различных сплавов.
Минимальная величина усадки в табл. 1 относится к отливкам, имеющим стержни, болваны и выступающие части, которые тормозят усадку. Максимальную усадку имеют простые отливки, не испытывающие торможения.
Рис. 2. Образование усадочной
раковины: 1 - сосредоточечная
усадочная раковина, 2 - вторичная
усадочная раковина,
усадочная пористость (схема)
Чугунные толстостенные отливки с высоким содержанием свободного графита имеют меньшую линейную усадку, чем тонкостенные отливки. Меньше также линейная усадка отливок, полученных в сухих формах, по сравнению с отливками, полученными в сырых.
Усадочные раковины образуются обычно в верхних утолщенных частях отливки, т. е. в тех, которые затвердевают последними. Тонкие части отливки получаются здоровыми, они во время затвердевания питаются жидким металлом из утолщенных частей.
Кроме сосредоточенных усадочных раковин, могут появляться раковины, рассредоточенные по большей части объема отливки. В конечном итоге может появиться так называемая усадочная пористость, имеющая вид мелких пор. В отливке, показанной на Рис. 2, в верхней части образовалась сосредоточенная усадочная раковина 1 («первичная»); под ней видна полоса пористости 3. В нижней, утолщенной части отливки, образовалась вторая усадочная раковина 2 («вторичная»).
Размер и прежде всего форма усадочных раковин зависит от интервала затвердевания сплава (Рис. 3). Эвтектические сплавы, отличающиеся узким интервалом и большой жидкотекучестью, образуют сосредоточенные усадочные раковины, в то время как сплавы с широким интервалом затвердевания и малой жидкотекучестью образуют главным образом рассредоточенные усадочные раковины, Поэтому чем больше степень эвтектичности чугуна, тем более сосредоточенной получается усадочная раковина.
Влияние отдельных химических составляющих на величину усадочных раковин в чугунных отливках зависит прежде всего от их влияния на гра-фитизацию. Графитные выделения, как известно, уменьшают размеры усадочных раковин.
При уменьшении интервала затвердевания увеличивается плотность отливок (Рис. 3, г). Однако это не относится к серому чугуну, который вследствие выделений графита имеет наибольшую плотность при низком содержании углерода. Это объясняется меньшим количеством графита и его размельчением.
Элементы состава, уменьшающие теплопроводность, увеличивающие усадку в жидком состоянии и во время затвердевания стали, увеличивают размеры усадочной раковины; элементы, влияющие на увеличение интервала затвердевания и вызывающие дендритную кристаллизацию, противодействуют образованию усадочной раковины и способствуют возникновению рассредоточенных усадочных раковин и усадочной пористости. Опубликовано: 2014.09.02 Обновлено: 2014.10.02 | 
