6.4.4. Модифицирование.

Доэвтектические и эвтектические сплавы (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АК9 и др.) модифицируют путем ввода в расплав натрия или стронция. Натрий имеет высокую химическую активность и низкую температуру кипения, поэтому применяют натриевую соль. При использовании смеси 67 % NaF и 33 % NaCl температура металла должна быть 780…810°С, а с применением модификатора, содержащего 62,5 % NaCl, 25 % NaF и 12,5 % KCl, температура понижается 730…750°С. Модификатор вводят на поверхность металла, очищенного от шлака, в количестве 1…2 % от массы расплава. Для интенсификации процесса расплав необходимо перемешивать. В процессе реакций, происходящих в расплаве, выделяется натрий, который и оказывает модифицирующее воздействие на металл. По окончании процесса модифицирования шлак сгущают добавками фторидов и хлоридов натрия и удаляют. Далее отбирают пробы и по их излому определяют эффект модифицирования. Затем расплав в течение 25…30 мин должен быть разлит по формам, так как эффект модифицирования ограничен во времени.

Для обеспечения более длительного времени эффекта модифицирования в качестве модификаторов применяют стронций, иттрий, сурьму, что позволяет сохранять модифицирующий эффект до 2…3 ч и в противоположность натрию обеспечивает расплаву меньшую склонность к окислению и насыщению газами, особенно водородом (в результате предотвращается образование газовой пористости). Стронций вводят в сплав в виде лигатуры.

Для заэвтектических силуминов в качестве модификаторов применяют лигатуру Сu–Р (9…11 %) в количестве 0,05…0,1% или смесь 20 %-ного красного фосфора с 10 % K₂ZrF₆ и 10 % KCl в количестве 1,5…2 %, а также смеси, содержащие фосфорорганические вещества (хлорофос, трифинилфосфат).

Модифицирование часто совмещают с рафинированием. Применение, например, таблеток, содержащих гексахлорэтан С₂Сl₆ и КСl (рафинирующие) и пятисернистый фосфор P₄S₁₀, а также гексафторотитанат калия K₂TiF₆ (модифицирующие), позволяет получать на базе вторичных сплавов высококачественные отливки.

6.5. Плавка медных сплавов

6.5.1. Физико-химическая характеристика процесса.

Медь имеет температуру плавления 1083°С, латуни плавятся в интервале температур 950…1050°С, оптимальной температурой литья бронз можно считать 1150…1200°С. Перегрев выше этих температур приводит к насыщению сплавов газами, интенсивное выделение которых в процессе затвердевания ведет к пористости и ухудшает плотность и герметичность отливок. Насыщение газами зависит от химического состава сплава. Одни легирующие элементы способствуют уменьшению количества растворенного водорода, другие – увеличению. Например, чистые двойные сплавы Сu – А1 имеют малую склонность к газопоглощению, но она резко возрастает при введении в сплав дополнительных легирующих компонентов и при наличии в сплаве примесей. Водород попадает в металл из печной атмосферы, содержащей пары воды.

Компоненты сплавов окисляются газовой фазой по реакциям (6.1) – (6.3). Окислы необходимо переводить в шлак. Например, окись олова удаляют из сплава, ошлаковывая ее обезвоженной содой

SnO₂ + 2Na₂CO₃ + В₂O₃ → Na₂Ba₂O₄·Na₂SnO₃ + 2CO₂. (6.10)

Железо удаляют окислительным рафинированием сплава купритом

3FeO + Cu₂O→FeO + 2Cu; (6.11)

2Fe₃O₄ + 4SiO₂ + 4Cu → 3Fe₂SiO₄ + Cu₄SiO₄. (6.12)

При плавке бронз получение требуемого химического состава не вызывает особых трудностей, сложнее обеспечить минимальное насыщение сплавами газами, которые интенсивно поглощаются расплавом в процессе плавки и являются причиной образования газовых раковин и газоусадочной пористости. В связи с этим особое значение приобретает выбор защитного покрытия расплава, которое, однако, только предохраняет сплав от окисления, но не удаляет газы, растворенные в жидком металле.