50 литейных дефектов в отливках

Браки в литье: причины и способы предотвращения

Литье – это один из самых древних и востребованных способов изготовления различных деталей и изделий. В процессе литья используются различные металлы и сплавы, среди которых наиболее популярными являются сталь и чугун. Однако, несмотря на свою распространенность и популярность, литье имеет свои недостатки, связанные с появлением различных видов брака. В данной статье мы рассмотрим основные виды брака, возникающие при литье стали и чугуна, а также способы их предотвращения.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИТЕЙНЫХ ДЕФЕКТОВ

По классификации ГОСТ 19200–80 все литейные дефекты разделены на пять групп:

1. несоответствие по геометрии – 14 дефектов;

2. дефекты поверхности – 13 дефектов;

3. несплошности в теле отливки – 16 дефектов;

4. включения – 3 дефекта;

5. несоответствие по структуре – 4 дефекта.

1.1. Первая группа дефектов – несоответствие по геометрии

1. Недолив – дефект в виде неполного образования отливки вследствие незапалнения полости литейной формы металлом при заливке. Недолив в результате недостаточной жидкотекучести (холодный металл).

Дефекты этого типа расположены обычно в наиболее удаленных от питателя частях отливки и характерны для тонкостенных отливок сложной конфигурации. Они образуются при заливке металла с недостаточной жидкотекучестью.

Жидкотекучесть. Жидкотекучесть определяет способность расправленного металла заполнять и точно воспроизводить полость литейной формы. Она не является чисто физическим свойством и в большой мере зависит от физико-химических свойств металла и формы. Некоторые железоуглеродистые сплавы имеют настолько низкую жидкотекучесть, что иногда ею определяется возможность получения конкретной отливки. Принято считать металл жидкотекучим не только тогда, когда он находится в подвижном состоянии, но и во время его кристаллизации.

2. Неслитина – дефект в виде произвольной формы отверстия или сквозной щели в стенке отливки, образовавшихся вследствие неслияния потоков металла пониженной жидкотекучести при заливке. 

Основная причина дефекта – недостаточная жидкотекучесть металла.

3. Обжим – дефект в виде нарушенной конфигурации отливки, возникающей вследствие деформации формы из-за механических воздействий до или во время заливки. 

4. Подутость – Дефект в виде местного утолщения отливки вследствие распираний неравномерно или недостаточно уплотненной песчаной формы заливаемым металлом. 

5. Перекос – дефект в виде смещения одной части отливки относительно осей или поверхностей другой части по разъему формы, модели или опок вследствие их неточной установки и фиксации при формовке и сборке. 

Перекос может быть на внешней части отливки и во внутренней полости. Отливку бракуют, если перекос больше припуска на механическую обработку или превышает допустимые отклонения, оговоренные в технической документации.

Дефект виден после очистки отливки, решение о ее пригодности принимают после определения размеров перекоса.

Наиболее частыми причинами перекоса являются неисправность модельной и опочной оснастки, небрежность изготовления и сборки литейной формы. Решающее значение имеет состояние фиксирующих втулок и штырей в опоках.

6. Стержневой перекос – дефект в виде смещения отверстия, полости или части отливки, выполняемых с помощью стержня, вследствие его перекоса.

Дефекты отливок из-за неправильной простановки стержней: а – отливка изготовлена правильно; б – отливка имеет стержневой перекос и разностенность; в – отливка имеет стержневой залив (не поставлен стержень)

7. Разностенность – дефект в виде увеличения или уменьшения толщины стенок отливки вследствие смещения, деформации или всплывания стержня (рис б).

8. Стержневой залив – дефект в виде залитого металлом отверстия из-за непроставленного в литейной форме стержня или его обрушения (рис в).

9. Коробление – дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильной модели.

10. Незалив – дефект в виде несоответствия конфигурации отливки чертежу вследствие износа модели или недостаточной отделки формы.

11. Зарез – дефект в виде искажения контура отливки при отрезке литников, обрубке и зачистке. 

а – выполнена правильно; б – имеет дефект-зарез

12. Вылом – дефект в виде нарушения конфигурации и размера отливки при выбивке, обрубке, отбивке литников и прибылей, очистке и транспортировании.

13. Прорыв металла – дефект в виде неполного образования или неправильной формы отливки, возникающий при заливке вследствие недостаточной прочности формы.

14. Уход металла – дефект в виде пустоты в теле отливки, ограниченной тонкой коркой затвердевшего металла, образовавшейся вследствие вытекания металла из формы при слабом ее креплении.

1.2. Вторая группа дефектов – дефекты поверхности

15. Пригар – дефект в виде трудно отделяемого специфического слоя на поверхности отливки, образовавшегося вследствие физического и химического взаимодействия формовочного материала с металлом и его оксидами. Отливка гильзы цилиндров с пригаром.

16. Спай – дефект в виде углубления с закругленными краями на поверхности отливки, образованного неполностью слившимися потоками металла с недостаточной температурой или прерванного при заливке отливки. Часто спай образуется на удаленных от питателя частях отливки, куда металл поступает окисленным и охлажденным.

 Дефект – спай: а – схема; б – дефектная отливка

Дефекты вскрываются визуально после очистки отливки или ее механической обработки.

Спай получается при малой жидкотекучести сплава. Основной путь предупреждения спая – повышение температуры заливаемого металла.

Причиной спая может быть также литниковая система. Ее размеры должны быть таковы, чтобы обеспечить быструю заливку формы. Особенно высокой должна быть скорость заполнения тонких вертикальных стенок отливки.

Если глубина спая меньше припуска на механическую обработку, то отливка считается годной.

17. Ужимина – дефект в виде углубления с пологими краями, заполненного формовочным материалом и прикрытого слоем металла, образовавшегося вследствие отслоения формовочной смеси при заливке.

Дефект – ужимина: а – схема; б – дефектные отливки

18. Нарост – дефект в виде выступа произвольной формы, образовавшегося из загрязненного формовочными материалами металла вследствие местного разрушения литейной формы.

19. Залив – дефект в виде металлического прилива или выступа, возникающего вследствие проникновения жидкого металла в зазоры по разъемам формы, стержней или по стержневым знакам.

Залив: а – схема; б – дефектная отливка

Заливы затрудняют очистку отливок, а в некоторых случаях приводят к браку. Отбив заливов может привести к трещинам в отливке.

Этот дефект обнаруживается визуально. Большие заливы получаются при сильной деформации формы в процессе ее изготовления. Частой причиной залива является недостаточное уплотнение смеси под крестовинами опок, изготовляемых на формовочных машинах без допрессовки. Следует доуплотнить смесь в этих местах ручной или пневматической трамбовкой. При транспортировке недостаточно уплотненных форм, вследствие встряхивания или ударов, смесь в нижней форме может доуплотниться, в результате чего образуется зазор в плоскости разъема. Залив, образованный несоответствием размеров знаков и формы.

Образование залива в зазорах между знаками формы и стержня

Заливы, получаемые из-за неисправной модельно-стержневой оснастки, небрежной работы формовщиков, стерженщиков и других причин.

Причины образования заливов и способы их предотвращения

Группа	Основные причины	Способы предотвращения дефектов
1	Неисправная модельная оснастка	Уточнить размеры знаков модели и стержня. Исправить модельную оснастку. Соединить разборные модели с минимальным зазором, вплотную. Смонтировать модель на ровной плите
2	Неисправные опоки	Очистить лад опоки от металла, смеси и др. Устранить деформацию опок. Исправить сломанные крестовины.
3	Неисправность формовочных машин	Исправить встряхивающий стол и протяжной механизм. Заменить клиновое закрепление опок на пневматическое.
4	Небрежность в изготовлении форм и в подготовке их к заливке	Очистить от смеси опоки и модельные плиты. Обеспечить плотное соединение разъемных моделей и стержневых ящиков. Предохранять формы и стержни от деформаций, возможных при транспортировке. Не допускать использования деформированных плит при изготовлении стержней. Правильно собирать и закреплять опоки. Использовать уплотнительные шнуры

20. Засор – дефект в виде формовочного материала, внедрившегося в поверхностные слои отливки, захваченного потоками жидкого металла.

21. Плена – дефект в виде самостоятельного металлического или оксидного слоя на поверхности отливки, образовавшегося при недостаточно спокойной заливке.

Части отливки, пораженные окисными пленами: а – внешняя поверхность стенки; б – темплет поперечного сечения стенки

Плены образуются в результате окисления элементов, содержащихся в стали и обладающих большим сродством к кислороду. Оксиды таких элементов, как хром, алюминий, титан, образующиеся в виде плотных тугоплавких взвесей, являются основными составляющими плен.

22. Просечка – дефект в виде невысоких прожилок на поверхности отливки, возникших вследствие затекания металла в трещины на поверхности формы или стержня.

Дефект – просечки (прожилки): а – схема; б – дефектная отливка

Просечки – тонкие выступы на поверхности отливки. Они отличаются от заливов, образованных по линии разъема отливки или в знаковых частях формы и стержня. Гребешки образуются от залива металла в трещины формы или стержня. Обнаруживаются визуально после очистки отливок. Возможны две причины образования этого дефекта: механические причины и причины, связанные с расширением формовочной смеси.

23. Окисление – дефект в виде оксидного слоя металла с поверхности отливки, получившийся после отжига отливок из белого чугуна на ковкий чугун. Окисление представляет собой толстый оксидный слой металла на поверхности отливки (окалина), образовавшийся во время термической обработки отливок в печи с окислительной атмосферой. Корка окалины отделяется слоями. Иногда окалина плохо отделяется от отливки даже при очистке в дробеметных машинах.

Окалина видна визуально после окончания термической обработки отливок.

Главной причиной образования окалины является сильно окислительная атмосфера в термической печи, содержащая избыток серы или воздуха. Причиной окалинообразования является также повышение температуры, при которой проводят термическую обработку отливок.

24. Поверхностное повреждение – дефект в виде искажения поверхности, возникшего при выбивке отливки из формы, очистке и транспортировании. 

Вмятина получена при совместной горячей выбивке тонкостенных и массивных отливок.

25. Складчатость – дефект в виде незначительных гладких возвышений и углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие пониженной жидкотекучести металла. Складчатость возникает обычно на отливках из чугуна. 

26. Грубая поверхность – дефект в виде шероховатости поверхности с параметрами, превышающими допустимые значения. Дефект возникает в случае применения крупнодисперсных формовочных материалов или при слабом уплотнении смеси. В первом случае он имеет сплошной, а во втором – мозаичный характер.

27. Газовая шероховатость – дефект в виде сферообразных углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл – форма

1.3. Третья группа дефектов – несплошности в теле отливки

28. Горячая трещина – дефект в виде разрыва или надрыва тела отливки усадочного происхождения, возникшего в интервале температур затвердевания.

Горячая трещина располагается по границам кристаллов, имеет неровную окисленную поверхность, на которой иногда видны дендриты.

29. Холодная трещина – дефект в виде разрыва тела затвердевшей отливки вследствие внутренних напряжений или механического воздействия.

Холодная трещина обычно имеет чистую светлую или с цветами побежалости зернистую поверхность.

30. Межкристаллическая трещина – дефект в виде разрыва тела отливки при охлаждении отливки в форме на границах первичных зерен аустенита в температурном интервале распада.

Вид межкристаллических трещин в отливке из легированной термически обработанной стали: а – на шлифе после травления по Кешиену (X 1); б – в изломе

Основными факторами возникновения трещин являются выделения неметаллических фаз, феррита, цементита или карбидов по границам первичных зерен аустенита, фазовые превращения стали, термические напряжения. Трещины возникают при температурах ниже температуры превращения γFe в αFe, когда внутренние напряжения становятся наибольшими. На поверхности трещин наблюдаются крупные первичные зерна аустенита. Наружные трещины имеют цвета побежалости, зависящие от температуры их появления. Внутренние трещины имеют резкий металлический блеск сглаженных поверхностей зерен. При глубоком травлении шлифов стали на их поверхности появляются границы зерен стали.

Межкристаллические трещины располагаются различно по отношению к дендритным кристаллитам в зависимости от грануляции стали. В легированных сталях без фазового превращения δFe в γFe трещины проходят по границе раздела между дендритными кристаллитами и имеют зубчатые очертания (рис 40, а). В стали со средним содержанием углерода, кристаллизующейся сразу же в крупные зерна аустенита, трещины простираются по сглаженным поверхностям дендритных кристаллитов (рис. 40, б).

 

Рис. 40. Трещины, располагающиеся между дендритными кристаллитами: а – в отливке из негранулирующейся стали (х 10); б – в отливке с нечеткими границами между зерен (х 6)

Важным признаком межкристаллических трещин является резкий металлический блеск их поверхностей на сером фоне излома термически обработанной стали. Примером этому может служить рис. 42, на котором в центральной части излома видны блестящие участки – трещины, а далее, ближе к краям отливки, поверхности первичных зерен аустенита. Таким образом, здесь наблюдается сочетание внутренних трещин с шестоватостью излома, которое прямо указывает на связь этих видов неоднородности отливок.

Классификация трещин в стальных отливках

зновидность трещин	Основные факторы возникновения трещин	Время и температура возникновения трещин	Вид поверхности трещин
Горячие	Заторможенная усадка затвердевания (наружные трещины), недостаточное питание отливки при усадке затвердевания (внутренние трещины)	В конце затвердевания стали на том участке отливки, где возникает трещина	Темная, сильно окисленная поверхность; структура стали трудно различима, в отдельных случаях можно заметить поверхности дендритных кристаллитов. На внутренних трещинах видны дендритные кристаллиты с блестящей поверхностью
Термические	Неравномерная в разных частях отливок усадка стали; структурная неоднородность в виде избыточных фаз на границах зерен	При любых температурах после затвердевания отливок, при которых сталь теряет способность к сопротивлению хрупкому разрушению	Трещины, образовавшиеся при низких температурах (ниже 100 °С), имеют блестящую поверхность межкристаллические разрушения стали. При повышенных температурах появляются цвета побежалости от соломенно-желтого до темно-коричне-вого; на фоне бесструктурной поверхности могут быть первичные зерна аустенита
Межкристаллические	Выделения неметаллических фаз, феррита, цементита или карбидов по границам первичных зерен аустенита; фазовые превращения стали; термические напряжения	При температурах ниже температуры превращения γFe→αFe, когда внутренние напряжения становятся наибольшими	На поверхности трещин наблюдаются крупные первичные зерна аустенита. Наружные трещины имеют цвета побежалости, зависящие от температуры их появления. Внутренние трещины имеют резкий металлический блеск сглаженных поверхностей зерен. При глубоком травлении шлифов стали на их поверхности появляются границы зерен стали
Флокены	Повышенное содержание водорода в стали; внутренние напряжения, вызванные структурными превращениями и разным временем появления по объему отливки термической усадки	При относительно низких температурах в конце охлаждения отливки	Светлые матовые или блестящие кристаллические участки внутри и межкристаллические разрушения на темно-сером фоне излома термически обработанной стали. При глубоком травлении шлифов стали в литом состоянии границы зерен не обнаруживаются

31. Газовая раковина – Дефект в виде полости, образованной выделившимися из металла или внедрившимися в металл газами.

В зависимости от происхождения газов дефекты, которые ими вызваны, объединяют в две большие группы: внутренние (эндогенные) и внешние (экзогенные).

Эндогенные дефекты образуются от газов, которые выделяются из жидкого металла при его охлаждении.

Экзогенные дефекты вызваны газами, выделяемыми из литейной формы, или воздухом, захваченным металлом, и другими причинами, не связанными с качеством заливаемого металла.

32. Ситовидная раковина – дефект в виде удлиненных тонких раковин, ориентированных нормально к поверхности отливки, вызванных повышенным содержанием водорода в кристаллизующемся слое. 

33. Усадочная раковина – дефект в виде открытой или закрытой полости с грубой, шероховатой, иногда окисленной поверхностью, образовавшейся вследствие усадки при затвердевании металла.

Концентрированная (а) и рассеянные (б) раковины

Объемная усадка приводит к образованию в отливках концентрированных и рассеянных усадочных раковин. Их внешний вид показан на рис а, б.

Внешние усадочные раковины обнаруживаются визуально после очистки отливок, внутренние – при механической обработке отливок или в процессе эксплуатации деталей в связи с их недостаточной герметичностью или разрушением. Ответственные отливки проверяют на наличие усадочных раковин ультразвуком или рентгенодефектоскопией. Усадочные раковины легко отличить от газовых по состоянию поверхности. Поверхность газовых раковин – гладкая, ровная; поверхность усадочных раковин – неровная с острыми кристаллами первичного аустенита, образовавшимися при кристаллизации с недостаточным питанием жидким металлом.

Усадочные раковины образуются в большинстве металлов и сплавов. Это является следствием того, что термический коэффициент объемной усадки жидкого и кристаллизующегося металла больше, чем твердого остывающего металла. 

34. Песчаная раковина – дефект в виде полости, полностью или частично заполненной формовочным материалом.

35. Шлаковая раковина – дефект в виде полости, полностью или частично заполненной шлаком. 

Источники образования неметаллических включений. В процессе плавки чугуна и стали при сплавлении оксидов со специально вводимыми в печь шлакообразующими материалами, а также с оксидами, входящими в состав футеровки, образуется шлак.

Шлаковые включения. Шлаковыми называют включения, имеющие вид и состав шлака. Чаще всего шлаковые включения расположены в верхних частях отливок или на их поверхности. Оставшиеся после удаления шлака полости в теле отливки могут иметь гладкую или шероховатую поверхность с неровными краями. В зависимости от причин образования встречаются отдельные, изолированные открытые включения разнообразных размеров и конфигурации; включения, обнаруживаемые в теле отливки и имеющие выход к поверхности в виде небольшого отверстия; рассеянные включения, расположенные на поверхности отливки в виде сыпи, и т. д.

Причины возникновения шлаковых включений и меры по их предупреждению

Группа	Основные причины	Способы предотвращения шлаковых включений
I	Попадание в литейный ковш большого количества печных шлаков	Ведение плавильного процесса с минимальным выделением шлака Улучшение конструкции сифонного шлакоотделителя вагранки Сведение до минимума применения окисленной шихты, загрязненных флюсов и некачественных огнеупоров Тщательный ремонт плавильных агрегатов и их подготовка к плавке Хорошая очистка литейных ковшей
II	Образование вторичных шлаков в литейном ковше	Уменьшение окисления металла в плавильных агрегатах Заливка форм чугуном с достаточно высокой температурой Правильное соотношение содержания марганца и серы в чугуне Увеличение содержания кремния в чугуне Очистка ковшей от шлаковой корки Сливание остывшего металла в изложницы Качественное раскисление металла
III	Продукты размыва металлом кладки плавильных агрегатов, желобов, ковшевой обмазки	Подбор качественных огнеупоров Качественная футеровка и сушка печных агрегатов, желобов и литейных ковшей
IV	Попадание шлака в форму при заливке металла	Использование чайниковых или стопорных ков- шей Использование загустителей шлака Применение литниковых чаш, задерживающих шлак Правильная конструкция литниковой системы Заливка форм с полной литниковой чашей Предупреждение окисления металла при заливке
V	Неправильная разработка литейной технологии	Увеличение припусков на механическую обработку Изменение расположения отливки в форме Изменение подвода металла в полость формы

36. Залитый шлак – дефект в виде частичного заполнения литейной формы шлаком.

37. Графитовая пористость – дефект отливок из серого чугуна в виде сосредоточенных или паукообразных выделений графита, вызывающих неплотности металла при испытании гидравлическим или газовым давлением. 

Причиной появления крупных грубых пластинок графита в структуре серого чугуна, выплавленного в вагранке, чаще всего является грубая структура графита в исходном чушковом чугуне. Выбор чушковых чугунов для получения ответственных отливок типа гильз, блоков, головок цилиндров двигателей и компрессоров должен производиться с учетом не только их химического состава, но и исходной структуры чушковых доменных чугунов.

38. Усадочная пористость – дефект в виде мелких пор, образовавшихся вследствие усадки металла во время его затвердевания при недостаточном питании отливки.

Коэффициенты объемной и линейной усадки сплавов

Сплав	Коэффициент усадки в %
	объемной	линейной
Чистое железо Белый чугун Серый чугун Высокопрочный чугун Сталь углеродистая Алюминиевые сплавы Медные сплавы	5,5—7,5 4—6 ––0,5—2,5 5,0—7,0 6,5—7,5 3,0—4,2 4,0—6,0.	1,8—2,5 1,3—2,0 —0,2—0,8* 1,6—2,3 2,2—2,5 1,0—1,4 1,3—2,0

* Знак минус означает приращение объема

Способы предотвращения усадочных раковин и пор. Усадка является естественным процессом, происходящим в остывающей отливке, и предотвратить ее невозможно. Все методы предотвращения усадочных дефектов сводятся к созданию таких условий затвердевания, при которых недостаток жидкого металла в кристаллизующейся отливке или в отдельных ее узлах восполняется путем подвода жидкого дополнительного металла. Дополнительный подвод металла к месту образования усадочных дефектов должен быть непрерывным и продолжаться до полного затвердевания. Таким образом кристаллизующийся слой отливки должен быть в контакте с жидким металлом.

39. Газовая пористость – мелкие раковины, образовавшиеся в отливке в результате выделения растворенных газов из металла при его затвердевании.

40. Рыхлота – дефект в виде скопления мелких усадочных раковин.

Примечание. Рыхлота обнаруживается при механической обработке отливки или методами дефектоскопии.

Вследствие уменьшения объема металла в процессе его охлаждения и кристаллизации в отливках возникают усадочные раковины и микропоры. Чтобы правильно представить развитие этих дефектов, необходимо изучить последовательность затвердевания различных частей отливки и условия компенсации усадки в каждом из кристаллизующихся слоев.

41. Непровар жеребеек (холодильников) – дефект в виде несплошности соединения металла отливки с поверхностью жеребеек (холодильников) вследствие их загрязнения, несоответствия масс, пониженной температуры заливаемого металла. 

Очень часто металлические включения образуются от нерас-плавившихся жеребеек. Включения образуются и тогда, когда установлено большое количество излишне массивных жеребеек. 

Дефект – нерасплавившая жеребейка: а – схема; б – дефектная отливка

Внутренние холодильники из стали, устанавливаемые в формы, в которые заливается чугун, не имеющие диффузионной связи с отливкой, также классифицируются как металлические включения.

42. Вскип – скопления раковин и наростов, образовавшихся вследствие парообразования в местах переувлажнения литейной формы или проникновения газов из стержней в полость литейной формы. 

43. Утяжина – дефект в виде углубления с закругленными краями на поверхности отливки, образовавшегося вследствие усадки металла при затвердевании.

1.4. Четвертая группа дефектов – включения

44. Металлическое включение – дефект в виде инородного металлического включения, имеющего поверхность раздела с отливкой

Металлические включения представляют собой включения с металлическим блеском и со структурой, отличной от структуры металла отливки. Они образуются при неполном растворении в расплаве металлических примесей, вводимых в ковш или в литейную форму. Обнаруживаются визуально, особенно после механической обработки отливок. 

Металлические включения образуются в результате нерастворения ферросплавов, особенно с высокой температурой плавления, таких, как феррохром, ферромолибден и др. Это имеет место в случае введения ферросплавов в ковш непосредственно перед заливкой, т. е. не остается времени для их расплавления.

45. Неметаллическое включение – дефект в виде неметаллической частицы, попавшей в металл механическим путем или образовавшейся вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке металла.

Неметаллические включения в отливках образуются от примесей в шихте во время плавки, внепечной обработки и разливки металла. Их размеры меньше размеров песчаных шлаковых включений. Некоторые неметаллические включения, например в стали, неизбежны и их следует оценивать как дефекты самого процесса. Количество, форма и распределение включений заметно сказываются на механических свойствах стали. Аналогичные включения есть и в чугуне, но они мало изменяют его свойства, так как основное влияние на свойства чугуна оказывают включения графита.

46. Королек – дефект в виде шарика металла, отдельно застывшего и несплавившегося с отливкой, образовавшегося брызгами при неправильной заливке.

Корольки характерны для чугунных отливок. Они представляют собой мелкие, затвердевшие отдельно от отливки капли металла, расположенные в открытых или закрытых полостях. Поверхность закрытых полостей и корольков гладкая и блестящая.

Дефект – королек: а – схема; б – дефектная отливка

Корольки получаются при разбрызгивании струи металла. Часть капель увлекается металлом, растворяется в нем и не образует корольков. Другие же капли попадают в отдаленную часть формы, остывают, окисляются и не растворяются в металле. Это происходит по разным причинам:

– температура плавления оксидов, покрывающих корольки, выше температуры расплавленного металла;

– слой оксидов на корольках взаимодействует с углеродом чугуна и образует оксид углерода, изолирующий королек от жидкого металла.

1.5. Пятая группа дефектов – несоответствие по структуре

47. Отбел – дефект в виде твердых, трудно поддающихся механической обработке мест в различных частях отливки из серого чугуна, вызванных скоплением структурно свободного цемента.

Отбел является дефектом структуры отливок из серого чугуна. Он четко выявляется в изломе отливок в виде светлых участков на фоне более темных (от светло- до темно-серого цвета)участков, характерных для серого чугуна.

Отбел в сером чугуне

Отбел обнаруживается в тонких частях отливок или около остроугольных кромок. Причина образования отбела – пониженное содержание углерода и кремния в чугуне или повышенное содержание карбидообразующих элементов: хрома, титана, марганца, ванадия, которые могут попасть в чугун из чушковых чугунов или легированного стального лома.

Образование отбела в тонких частях отливок при нормальном колебании содержания углерода, кремния и легирующих элементов в чугуне иногда является следствием того, что в литейных цехах один и тот же расплав используют для получения отливок различного сечения, требования к структуре которых одинаковы. При этом химический состав выбирают в расчете на среднее сечение, что усугубляет опасность получения отбела в наиболее тонких частях тонкостенных отливок.

Для предупреждения отбела чугун в ковше модифицируют добавками ферросилиция, силикокальция, графита. Количество модификатора составляет 0,2–0,8 % веса жидкого металла. Наиболее эффективно модифицирование чугуна при температуре не ниже 1380–1420 °С.

Отбел вызывает затруднение механической обработки отливок фрезерованием, строганием и т. п. Этот недостаток обычно связан с повышенной твердостью отливок. Особенно трудно обрабатывать отливки с частичным или полным отбелом.

48. Половинчатость – дефект в виде проявления структуры серого чугуна в отливках из белого чугуна.

Половинчатость является характерным дефектом отливок из белого чугуна и заключается в выделении в массивных частях отливок первичного графита в процессе кристаллизации расплава.

Причина образования половинчатости (отсера) в отливках белого чугуна – повышенное для отливок данного сечения содержание углерода и кремния.

49. Ликвация – дефект в виде местных скоплений химических элементов или соединений в теле отливки, возникших в результате избирательной кристаллизации при затвердевании.

50. Флокен – дефект в виде разрыва тела отливки под влиянием растворенного в стали водорода и внутренних напряжений, проходящего полностью или частично через объемы первичных зерен аустенита.

Примечание. Флокен в изломе термически обработанной пробы (отливки) имеет вид сглаженных поверхностей без металлического блеска (матового цвета) на общем сером фоне волокнистой составляющей.