Введение к работе
Актуальность работы.
Кремнистые латуни нашли широкое применение в промышленности в качестве конструкционного материала. Благодаря красивому золотистому оттенку, а также хорошим литейным и эксплуатационным свойствам, особенно коррозионной стойкости, кремнистую латунь широко используют для изготовления художественных отливок. Этот сплав легко поддатся тонированию в различные цвета.
При плавке кремнистых латуней как из чистых металлов, так и при использовании возврата в расплаве всегда образуются неметаллические включения (далее НВ). Предположительно, на полированной поверхности художественных отливок в местах скопления НВ появляются пятна, которые ухудшают внешний вид изделия.
Возникновение пятен на скоплениях НВ и устранение этих дефектов до настоящего времени не изучены, что не позволяет обеспечить высокое качество художественных отливок из кремнистой латуни.
Цель работы.
Исследование процессов появления НВ, их идентифицирование и выработка рекомендаций по их удалению из кремнистой латуни, полученной как из чистых металлов, так и из вторичных материалов.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
изучить источники попадания и возникновения НВ в расплаве кремнистой латуни;
разработать методику идентифицирования НВ и выявить причины их возникновения;
проанализировать и сравнить различные способы раскисления и ввода легирующих элементов в медный расплав, влияющие на возникновение НВ;
предложить рекомендации по плавке кремнистой латуни с целью снижения количества НВ.
Научная новизна.
1. Установлено, что при введении чистого кремния или лигатуры
Си-50 % Si на поверхность расплава меди, содержащей более 0,03 %
кислорода, образуется жидкий сплав Си - Si, несмешивающийся с основным
расплавом и принимающий форму «шариков» общей массой 5 - 10 % от всего
расплава.
-
Показано, что при взаимодействии кремния или лигатуры Си - 50 % Si с окисленным расплавом меди с содержанием кислорода более 0,03 % возникает слой «шпинели» Cu20 + Si02, который разделяет окисленный расплав меди и образовавшийся жидкий сплав Си - Si.
-
Установлено, что алюминий, который считается в кремнистой латуни ЛЦ16К4 вредной примесью, содержание которой ограничено 0,04 %, защищает расплав от окисления и поэтому способствует образованию чистой гладкой поверхности затвердевшего металла.
Практическая значимость.
-
В лабораторных и производственных условиях показано, что продувка расплава кремнистой латуни аргоном позволяет снизить количество НВ в сплаве на 85 - 90 %.
-
В производственных условиях разработана и опробована технология приготовления кремнистой латуни с использованием возврата собственного производства со значительно сниженным содержанием НВ.
-
Показано, что использование флюсовой смеси состава 50 % Na2B407, 50 % СаСОз снижает количество НВ в расплаве на 75-85 %, однако его
применение осложнено из-за трудности отделения жидкого шлака при заливке расплава в литейные формы. Поэтому для промышленного использования требуется добавка загустителя шлака.
4. Установлено, что при легировании меди, содержащей более 0,03 %
кислорода, кремний не растворяется, образуя сплав Cu – Si, отдельно
плавающий на поверхности расплава.
5. Разработана методика идентифицирования НВ и определения их
размеров.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и
обсуждались на 6-ой и 7-ой международных научно-практических
конференциях «Прогрессивные литейные технологии» (Москва, НИТУ «МИСиС», 2011 и 2013 гг.) и на научных семинарах кафедры технологии литейных процессов НИТУ «МИСиС» (2010 – 2013 гг.)
Публикации.
