Поверхностное обезуглероживание стальных отливок

Категория:
Производство точных отливок


Поверхностное обезуглероживание стальных отливок

При литье по выплавляемым моделям углеродистых сталей в нагретых керамических формах происходит поверхностное обезуглероживание отливок (рис. 40). Первоначально считали, что поверхностное обезуглероживание происходит в результате реакции стали с кремнеземом, содержащимся в форме. Исследованиями, а также термодинамическими расчетами было доказано, что причиной поверхностного обезуглероживания является исключительно кислород воздуха. Обезуглероживание возрастает с увеличением толщины стенки отливки, с повышением температуры формы и ее газопроницаемости и снижается с увеличением теплопроводности формулы. Влияние температуры заливаемого металла на поверхностное обезуглероживание отливки мало.

Обезуглероживание поверхности отливки начинается после начала затвердевания металла. Точные отливки, получаемые в раскаленных формах, охлаждаются медленнее, чем в холодных формах. Охлаждение внутри отливки еще медленнее, чем на поверхности.

Обезуглероживание является диффузионным процессом, зависящим от продолжительности охлаждения отливки. Массивные отливки имеют большую величину обезуглероживания по сравнению с отливками, имеющими меньшую массу. При этом предполагается, что для окисления углерода металла достаточно кислорода воздуха. Чем больше газопроницаемость формы, тем лучше доступ кислорода воздуха к остывающему металлу, тем больше обезуглероживание. При низкой газопроницаемости обезуглероживание меньше, но в отдельных местах отливок оно может быть достаточно большим. Большое влияние на глубину обезуглероживания оказывает легирование стали. Обезуглероживание практически не происходит в сталях, содержащих соответствующее количество легирующих элементов, которые имеют при температуре затвердевания стали большее сродство к кислороду, чем углерод. Например, очень малый обезуглероженный слой имеют стали с 12% Сг и быстрорежущие стали.

Рис. 1. Структура обезуглероженного слоя

Расплавленный металл, заливаемый в холодные формы, охлаждается быстрее, поэтому можно предположить, что поверхностное обезуглероживание отливок в этом случае будет меньше. Результаты экспериментов подтвердили это предположение.

Поверхностное обезуглероживание можно предотвратить путем заливки и охлаждения в атмосфере защитного газа или с помощью засыпки керамических форм песком со специальными добавками. Такими добавками являются вещества, которые при температуре заливки разлагаются с выделением углекислого газа и тем самым предотвращают обезуглероживание. Практика показала, что создание в форме защитной атмосферы обходится очень дорого.

Науглероживание смеси газовой фазой часто является причиной образования раковин в отливках из-за трудно регулируемого процесса выделения газа. На практике отливки получаются с обезуглероженным слоем, глубина которого определяется номенклатурой заготовок, их материалом и принятым технологическим процессом. В том случае, если на изделии недопустимо обезуглероживание, то следует прибегать к дополнительной химико-термической обработке, например цементации.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум