По методу переработки в заготовки металлические сплавы разделяют на литейные и деформируемые. Литейные сплавы используются при изготовлении фасонных отливок. Деформируемые сплавы вначале получаются в виде слитков, а затем перерабатываются ковкой, прокаткой, волочением, штамповкой.
Различия в методах переработки влияют на требования к свойствам, следовательно, на требования к составам литейных и деформируемых сплавов.
Литейные сплавы классифицируются по составу, свойству, назначению. Сплавы на основе железа называют черными. К ним относят все разновидности чугунов и сталей. Остальные литейные сплавы на основе алюминия, магния, цинка, олова, свинца, меди, титана, молибдена, никеля, кобальта, бериллия и других металлов, в том числе и благородных (серебра, золота, платины), называют цветными.
Чтобы обеспечить требуемые эксплуатационные свойства литых деталей - прочности, твердости, износостойкости, в сплавы в определенном количестве вводят специальные добавки - легирующие компоненты. По содержанию их сплавы делят на низколегированные (менее 2,5% легирующих компонентов по массе), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (свыше 10%).
Помимо специально вводимых в литейные сплавы компонентов в них обычно присутствуют постоянные примеси, наличие которых связано с особенностями металлургических процессов приготовления сплава и составом исходных металлургических материалов (руд, топлива, флюсов). Часто эти примеси (например, сера и фосфор в сталях) вредные и их содержание ограничивают.
Литейные сплавы либо приготовляют из исходных компонентов (шихтовых материалов) непосредственно в литейном цехе, либо сплавы поступают с металлургических комбинатов в готовом виде и их только переплавляют перед заливкой в литейные формы. Как в первом, так и во втором случае отдельные элементы в процессе плавки, входящие в состав литейного сплава, могут окисляться (угарать), улетучиваться при повышенных температурах (возгоняться), вступать в химическое взаимодействие с другими компонентами или с футеровкой печи и переходить в шлак. Для восстановления требуемого состава сплава потери отдельных элементов компенсируют, вводя в расплав специальные добавки (лигатуры, ферросплавы), приготовляемые на металлургических предприятиях. Лигатуры представляют собой вспомогательные сплавы, используемые как для введения в расплав основного литейного сплава легирующих элементов, так и для компенсации их угара.
Лигатуры помимо легирующего элемента содержат основной металл сплава, поэтому они легче и полнее усваиваются расплавом, чем чистый легирующий элемент. Применение лигатур становится особенно необходимым, если температуры плавления основного литейного сплава и легирующего элемента значительно отличаются. Широко применяют лигатуры из цветных металлов, например: медь — никель (15— 33% Ni), медь — алюминий (50% Al), медь — олово (50% Sn), алюминий—магний (до 10% Mg). При литье черных сплавов используют ферросплавы: ферросилиций (сплав железа с 13% и более кремния), ферромарганец, феррохром, ферровольфрам, ферромолибден и др. для введения легирующих элементов, а также для раскисления расплава. Используют также ферросплавы, состоящие из трех компонентов и более. К ферросплавам условно относят и некоторые сплавы, железо в которых содержится только в виде примеси, например силикоалюминий и силикокальций.
Раскисление, для которого часто используют ферросплавы, представляет собой удаление из сплава кислорода, содержащегося в виде растворенных в металле оксидов (например, закиси железа FeO в стали). При раскислении элементы, содержащиеся в ферросплавах, выполняют роль восстановителей: соединяются с кислородом оксида, растворенного в расплаве, восстанавливают металл, а сами, окислившись, переходят в шлак. Так, раскисление стали кремнием, содержащимся в ферросилиции, происходит по реакции 2FeO+Si→2Fe+SiO2.
Очищение (рафинирование) расплава раскислением улучшает качество металла отливки, повышает его прочность и пластичность.
Ряд сплавов, так же как и металлов либо неметаллических материалов (солей и др.), используют в качестве модификаторов, которые при введении в литейный сплав в небольших количествах влияют на его структуру и свойства, например измельчают зерно и повышают прочность металла. Так, для получения высокопрочного чугуна широко используют модифицирование магнием.
Из черных сплавов изготовляют крупные отливки, масса которых доходит до нескольких десятков и даже сотен тонн, а из сплавов цветных металлов отливают в основном мелкие и средние детали массой от нескольких граммов до нескольких десятков и редко — до нескольких сотен килограммов. Поэтому, несмотря на то что в общем выпуске масса отливок из цветных сплавов составляет около 5% номенклатура их, так же как и методы литья, весьма разнообразна, а количество значительно.
Источник: stroitelstvo-new.ru