Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 51 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП они должны обладать той же кристаллической решеткой, что и заливаемый металл, и отличать- ся периодом решетки не более чем на 10–15 % [8]. Используемый в составе разработанных и применяемых в экспериментальных работах об- мазок диоксид циркония имеет ГЦК – кристалли- ческую решетку такую же, как и у меди, вместе с тем отличие по периоду решетки не превышает 15 %. Как уже было подтверждено ранее, низкая теплопроводность порошка диоксида циркония (1,7...1,8 Вт/(м·К)) обеспечивает более длитель- ное нахождение расплава в жидком виде. Для сравнения составов были проведены РФА исследования образцов, отлитых с ис- пользованием обмазки, содержащей в качестве наполнителя УДП диоксида циркония и без ис- пользования обмазки, результаты анализа приве- дены в таблице. Проведенный анализ показал, что состав обоих образцов приблизительно одинаков. Су- щественные отличия наблюдаются лишь по со- держанию свинца, что объясняется снова более низкой скоростью охлаждения, обеспечивае- мой применением УДП в составе обмазки. Бо- лее медленная скорость охлаждения уменьшает выделение свинца на поверхности в результате явления обратной ликвации. Содержания цирко- ния в поверхностном слое образца, полученного с использованием обмазки, не было обнаружено, что говорит о том, что легирования не произо- шло. С большой долей вероятности это можно объяснить тем, что порошок диоксида циркония не смачивается жидкой медью. Изменения в структуре образцов, создавае- мых при использовании обмазки для литейной формы, отражаются на их механических свой- ствах. Были проведены испытания на ударную вязкость. Для испытаний взяли две группы об- разцов. Первая – стандартные образцы Шарпи получили фрезерованием отливок (снималось ~2 мм металла с каждой стороны заготовки) и вторая группа – необработанные отливки. Испы- тания показали, что на обработанных образцах Шарпи ударная вязкость составила 21,8 Дж/см 2 для образцов, полученных с использованием УДП диоксида циркония в качестве наполнителя обмазки; 21,5 Дж/см 2 при использовании окси- да алюминия и 21,3 Дж/см 2 без использования обмазки формы. Таким образом, максимальное отличие результатов составило не более 3 %, в то время как разброс значений ударной вязкости составил ±8 %, что является нормальным для испытаний на ударную вязкость. Исходя из этих данных не представляется возможным говорить о возрастании механических свойств для обра- ботанных образцов. Испытания же необработанных образцов дали существенные отличия в значениях, вы- ходящих за пределы погрешности измерений и разброса значений. Там, где в качестве наполни- теля использовался порошок диоксида цирко- ния, значения ударной вязкости максимальны, использование УДП оксида алюминия дает не- много меньшую ударную вязкость. Ударная вяз- кость образцов, полученных без использования обмазки, значительно ниже 28 %. По анализу из- ломов, представленных на рис. 4, можно опре- делить причину таких расхождений. Все пред- ставленные изломы имеют одинаково развитую структуру, отсюда работа на развитие трещины для этих образцов была равной. Если же посмо- треть на края изломов, то видны существенные отличия. По периметру изломов образцов, по- лученных без использования обмазок, тянется красная каемка, представляющая собой различ- ные литейные дефекты поверхности. На образ- цах же, полученных с использованием обмазок, таких дефектов поверхности не наблюдается. Благодаря этим дефектам работа на зарожде- ние трещины для образцов, полученных без ис- пользования обмазок, значительно ниже, чем у остальных образцов. В итоге ударная вязкость необработанных отливок, при литье которых применялись УДП, выше. На основании всего вышесказанного можно сделать следующие выводы: применение обма- зок литейной формы, содержащих УДП окси- дов металлов, позволяет в несколько раз (2-4) Результаты рентгенофлуоресцентного анализа образцов, полученных при различных условиях Условия заливки Cu Pb Ni Co Si P Cl Ti Fe Sn C обмазкой 90,01 9,66 0,02 0,02 0,03 0,04 0,03 0,01 0,03 0,02 Без обмазки 90,91 8,92 0,01 0,02 0,02 0,03 0,04 0,01 0,04 0,01