Трещиноустойчивость

Усадочные раковины, пористость

Усадочные раковины и пористость возникают в отливках в процессе уменьшения объема металла в жидком состоянии и при его затвердевании.

Усадочные раковины могут быть концентрированные, расположенные в виде локализованных пустот или рассеянные по всему сечению отливки в виде мелких и мельчайщих пор, неразличимых невооруженным глазом (усадочная пористость). Усадочная пористость при интенсивном охлаждении отливок либо при направленном питании их тепловых узлов уменьшается за счет увеличения центральной усадочной раковины.

Характер усадочных явлений, происходящих в отливке, в большой степени зависит от температурного интервала затвердевания сплава. Сплавы с большим температурным интервалом затвердевания дают большую величину усадочной пористости по сравнению со сплавами, имеющими узкий интервал затвердевания.

Для сравнительной оценки сплошности сплавов к формированию усадочных раковин и сплошности используются специальные шаровидные и конические пробы-отливки, в которых создаются с помощью технологических приемов условия для получения открытых локализованных усадочных раковин, объем которых Vp с достаточной точностью определяется заполнением их керосином. В этом случае относительный объем усадочной раковины V определяется по формуле: V= Г_рак/отп' 100%. Характер расположения усадочных раковин изу-

чается в этом случае на разрезанных вертикально половинках конических или шаровидных проб.

Для возможности объективного сравнительного анализа показателей относительного объема усадочных раковин различных сплавов, а также для количественной их оценки все полученные абсолютные значения показателей относительных усадочных раковин сравнивались с эталонным, за который принималось значение относительной усадочной раковины стали марки 35Л. В результате определялся показатель объема усадочной раковины Кур= V_xl V_m где V_x – относительный объем усадочной раковины изучаемого сплава, Г_эт – относительный объем усадочной раковины стали 35Л.

В температурном интервале хрупкости (ТИХ, верхней границей которого является температура начала линейной усадки, а нижней – температура солидус, все стали и сплавы обладают минимальной величиной пластичности, что при определенных условиях может приводить к образованию горячих кристаллизационных трещин в отливках. Способность сталей и сплавов сопротивляться образованию горячих трещин при затрудненной усадке в отливках называется трещиноустойчивостъю.

Как правило, трещиноустойчивость оценивается с помощью технологических проб и специальных установок, позволяющих определять критическую нагрузку (в кг), при которой в стандартном образце образуются горячие трещины.

В настоящем справочнике приведены данные по трещиноустойчивости сталей и сплавов, полученные с использованием специальной установки, схема которой приведена на рис. 4.28.

Указанная установка состоит из стальной плиты 7, на которой укреплены приспособления 2, создающие торможение усадки испытуемого образца постоянной нагрузкой (грузом с постоянной массой), и приспособление 3, создающее торможение как постоянной, так и переменной нагрузкой за счет предварительного поджатая пружины

динамометра 12, при помощи винтового механизма 14 и натяжного винта 11. Образцы, размерами 30x30x305 мм формуются в стальной опоке 4, которая устанавливается по направляющим штырям 5 и болтами крепится к плите. В нижней опоке на центрирующих втулках б устанавливаются подвижные 7, 8 и неподвижные 9, 10 держатели. Перед набивкой опоки держатели жестко закрепляются клиньями 15 в центрирующих втулках, что надежно обеспечивает соосность держателей в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Жидкий металл заливается в общую чашу и из нее поступает одновременно в прибыли, через которые заливаются формы образцов. Во избежание дополнительного торможения усадки образца, вызванного сопротивлением формовочной смеси перемещению подвижных держателей, в форме предусмотрен зазор в 20 мм, который заполняется асбестовой ватой 13. Момент образования горячих трещин в образцах определяется по показанию стрелки индикатора динамометра, жестко закрепленного на пружине. Наличие трещин контролируется визуально по излому образцов.

Для сравнительной количественной оценки трещиноустойчивости разных сплавов их абсолютные значения соотносились с величиной трещиноустойчивости эталонной стали 35Л. Полученные таким путем показатели трещиноустойчивости К_ту сравнивались между собой. -К"т_У ⁼ Р_х I Рэп где Р_х – нагрузка (трещиноустойчивость) опытной стали; Р_ЭТ – нагрузка эталонной стали 35Л.