Технологические свойства литейных магниевых сплавов

Технологические свойства сплавов играют важную роль в получении качественной отливки. Наиболее важными для литейщика являются:

1. Жидкотекучесть, характеризующая способность сплава заполнять форму. Непосредственно с ней связана возможность четкого воспроизводства полости формы. Для легких сплавов в литературе приводятся значения жидкотекучести, выраженные длиной прутка диаметром 5 мм, заливаемого в горизонтальную песчано-глинистую форму металлом, нагретым до 700⁰ С.

2. Объемная усадка и распределение ее в отливке в виде усадочной раковины или усадочной пористости. Непосредственно с этим связана герметичность отливок.

3. Линейная усадка, которая, наряду с механическими свойствами металла, определяет склонность его к образованию горячих или холодных трещин. Кроме того, близкие для разных сплавов величины линейной усадки позволяют использовать одну и ту же модельную оснастку.

4. Склонность сплавов к образованию горячих трещин. Горячеломкость магниевых сплавов определялась по кольцевой пробе С. И. Спекторовой и Т. В. Лебедевой. Сущность методики заключается в том, что в песчаной форме заливаются 2 кольца толщиной 5 мм и внешним диаметром 108 мм. Внутренний диаметр заливаемого кольца оформляется стальными стержнями, размеры которых можно менять таким образом, что ширина кольца меняется от 5 до 42,5 мм через каждые 2,5 мм. Локализация горячей трещины вблизи питателя достигается за счет установки холодильников, представляющих собой половину круга диаметром 108 мм, в противоположных от питателя направлениях. За показатель горячеломкости принимается максимальная ширина кольца, на которой наблюдается трещина.

5. Склонность сплавов к понижению механических свойств с увеличением толщины стенки отливки.

Все эти свойства в той или иной мере связаны с характером затвердевания сплавов, который определяется температурным интервалом затвердевания и скоростью охлаждения.

Технологические свойства различных групп магниевых сплавов приведены в таблице 1.6.

Технологические свойства магниевых сплавов различных систем

Таблица 1.6

Магниевые сплавы, кристаллизуясь в широком температурном интервале, склонны к объемному характеру затвердевания. В связи с этим в отливках развиваются дефекты усадочного или ликвационного происхождения: слоистые, концентрированные, хлопьевидные и частично залеченные эвтектикой микрорыхлоты, а также «залеченные» трещины и даже зональная ликвация. Слоистые и концентрированные микрорыхлоты характерны для сплавов систем Mg - Al - Zn и Mg - Zn - Zr. В отливках из сплавов системы Mg - Zn - Zr - Nd встречаются микрорыхлоты всех 4 видов.

Слоистая пористость характеризуется чередованием тонких слоев сплава пониженной плотности, перемежающихся слоями нормальной плотности, располагающимися параллельно продвигающемуся фронту затвердевания. Причиной такого вида пористости является малая прочность сплава в твердо-жидком состоянии. Поэтому возможен отрыв отдельных затвердевающих слоев друг от друга. Возникшая трещина может заполняться эвтектикой. Тогда возникает дефект, определяемый как «залеченная» трещина, в зоне которой наблюдается более высокое содержание легирующих элементов. Концентрированные микрорыхлоты имеют сравнительно небольшие размеры (не более булавочной головки) и располагаются практически равномерно в теле отливки.

Хлопьевидные микрорыхлоты являются разновидностью концентрированных микрорыхлот. Размер хлопьев колеблется от 1 до 5 мм. Хлопья разделены между собой областями сплава нормальной плотности. Если во время кристаллизации в зону формирования усадочной микрорыхлоты фильтруется расплав эвтектического состава, находящийся в междендритных пространствах, возникает дефект, определяемый как «микрорыхлоты с эвтектикой».

Наиболее сильное влияние микрорыхлоты оказывают на относительное удлинение сплава, в меньшей степени — на прочностные характеристики. Из 4 типов микрорыхлот наиболее сильное влияние на снижение механических свойств оказывают концентрированные и микрорыхлоты с эвтектикой. Если микрорыхлоты соединяются с атмосферой, то они обнаруживаются на изломах в виде темных и желтых пятен или червоточин.

В отливках из сплавов Mg - Al - Zn иногда наблюдается обратная ликвация, которая образуется в местах расположения холодильников и проявляется на поверхности оксидированной отливки в виде серых или черных пятен.  Повышение содержания алюминия в сплаве и температуры заливки усиливают этот вид ликвации. Толщина наружного серого слоя, обогащенного алюминием, составляет от нескольких микрон до 1 мм. На механических свойствах этот дефект не сказывается и браковочным признаком не является.

ГЛАВА II. ПЛАВКА МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Высокая реакционная способность магния определяет такие элементы технологии плавки, как:

- плавку под флюсом (флюсовая плавка) или в защитной газовой среде (бесфлюсовая плавка);

- рафинирование (промывка расплава солями) для удаления неметаллических включений.