DSCN1636

/. Podstawy procesów odlewniczych

Pizy ochładzaniu ciekłego metalu od temperatury zalewania do temperatury początku krzepnięcia zmniejsza on swą objętość właściwą zgodnie z ogólnym prawem dylatacji temperaturowej (wykorzystywanym w termometrach cieczowych). Ta zmiana objętości jest nazywana w odlewnictwie skurczem w stanie ciekłym lub skurczem przegrzania.

Podczas całego okresu krzepnięcia zdecydowana większość stopów odlewniczych wykazuje zmniejszanie się objętości, czyli dodatni skurcz krzepnięcia. Dla stopów krzepnących w zakresie temperatury skurcz ten jest zazwyczaj większy (w przeliczeniu na jeden stopień spadku temperatury) od współczynnika dylatacji objętościowej danego materiału, zarówno w stanie ciekłym, jak i w stanie stałym, co wiąże się ze zmianą stanu skupienia.

Jednak niektóre stopy, a mianowicie żeliwa, w których główny składnik stopowy węgiel występuje w postaci wolnej, tj. grafitu, zachowują się inaczej. Grafit jest składnikiem strukturalnym o małej gęstości (tj. dużej objętości właściwej) w porównaniu z żelazem. W pierwszej fazie krzepnięcia żeliwa dominuje wydzielanie się grafitu i dlatego następuje przyrost objętości stopu. W końcowej fazie krzepnięcia przeważa wydzielanie się innych składników strukturalnych bogatych w węgiel (węglik żelaza Fe₃C — cementyt) o większej gęstości (tj. mniejszej objętości właściwej) i żeliwo kurczy się. Na rysunku 1.30

Typowe stopy odlewnicze

Żeliwa szare i sferoidalne

Rysunek 130. Zmiany objętości podczas krzepnięcia stopów odlewniczych pokazano schematycznie oba omówione wyżej typy krzepnięcia stopów. Należy podkreślić, że opisany przyrost objętości żeliwa dotyczy tylko żeliw szarych — z grafitem płatkowym, żeliw sferoidalnych — z grafitem w postaci zbliżonej do kulistej oraz rzadziej spotykanych żeliw wennikularnych — mających pośrednią formę wydzieleń grafitowych. Żeliwa krzepnące jako białe, tj. takie, w których cały węgiel występuje w postaci węglika żelaza Fe₃C (cementytu), będą zachowywały się podobnie jak większość stopów odlewniczych; zmniejszenie objętości obserwuje się w nich w całym zakresie krzepnięcia.

Łączną wartość względnej zmiany objętości zachodzącą od zakończenia zalewania formy do końca krzepnięcia metalu nazywamy skurczem zasilania (gdyż ten właśnie skurcz należy skompensować przez zasilenie odlewu) lub