Магниевые, медные и никелевые сплавы в литейном производстве: свойства и технологии

Магниевые сплавы характеризуются малой плотностью и высокой удельной прочностью (до 450 МПа), сохраняя приемлемую пластичность (5–9%). Они эффективно работают при динамических нагрузках, обладают удовлетворительной коррозионной стойкостью и хорошей обрабатываемостью резанием. Однако эти сплавы легко окисляются, склонны к газонасыщению и самовозгоранию при плавке. Для предотвращения возгорания плавку ведут в тигельных печах под слоем флюсов или в защитной атмосфере, а струю металла при заливке припыливают порошком серы.

Низкие литейные свойства магниевых сплавов – пониженная жидкотекучесть и повышенная усадка – требуют специальных технологических мер. Для получения качественных отливок применяют литье в песчаные формы и в кокиль, устанавливают прибыли и холодильники, используют расширяющиеся литниковые системы и фильтрацию расплава. Наибольшее применение нашли сплавы систем Mg-Al-Zn и Mg-Zn, из которых изготавливают корпуса приборов, детали двигателей и картеры.

Медные сплавы обладают высокой прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью и выдающимися антифрикционными свойствами. Оловянные бронзы характеризуются хорошей жидкотекучестью, но склонны к образованию пористости из-за широкого интервала кристаллизации. Безоловянные бронзы и латуни имеют еще более высокую усадку (до 2.4%), что увеличивает риск образования усадочных раковин. Плавку проводят в индукционных печах под защитными средами.

Для получения отливок из медных сплавов применяют литье в песчаные и оболочковые формы, реже – кокильное и центробежное литье. Обязательно использование прибылей, холодильников и податливых формовочных смесей для предотвращения трещин. Из оловянных бронз изготавливают арматуру и подшипники, а из безоловянных – гребные винты и детали химической аппаратуры. Латуни применяют в судостроении и для деталей прокатных станов.

Никелевые сплавы отличаются исключительной жаропрочностью благодаря легированию хромом, вольфрамом, молибденом, а также алюминием и титаном для дисперсного упрочнения. После закалки и старения в структуре образуются интерметаллиды Ni₃Al и Ni₃(Al, Ti), обеспечивающие высокую длительную прочность при 800–1200°C. Это позволяет изготавливать лопатки газовых турбин и камеры сгорания.

Технология производства включает плавку в индукционных печах с дегазацией инертными газами. Наивысшее качество отливок достигается при литье по выплавляемым моделям с последующей электрополировкой. Оптимальные результаты обеспечивают вакуумная плавка и направленная кристаллизация, позволяющие получать изделия с минимальной шероховатостью и высокой точностью размеров для критических применений в аэрокосмической отрасли.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г., Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г., Третьякова Н.В., и др.

Источник: Основы производства металлов.

Данные публикации будут полезны студентам технических специальностей, начинающим специалистам в области металлургии и машиностроения, а также всем, кто интересуется основами промышленного производства.