Для каждого сплава существуют пределы содержания основных химических элементов, которые обеспечивают получение в отливке определенных регламентированных стандартом физико-механических свойств. Кроме того, заданные пределы содержания некоторых элементов в сплаве соответствуют наилучшим литейным свойствам сплава и облегчают получение отливок без дефектов. Так, жидкотекучесть серого чугуна существенно зависит от содержания в нем углерода, кремния, фосфора.
В большинстве случаев отклонение химического состава сплава от заданного не считают браковочным признаком, если структура, а главное, механические свойства соответствуют, требован ним стандарта или технических условий на данный сплав.
Однако свойства стали и серого чугуна, такие как прочность при повышенных температурах, износостойкость, коррозионная стойкость и другие, определяются содержанием легирующих элементов. На специальные чугуны для ответственных деталей типа седел клапанов, распределительных валов, тормозных барабанов, головок блока цилиндров, деталей химической аппаратуры наряду с механическими свойствами и структурой строго оговаривается содержание основных легирующих элементов, таких как хром, молибден, никель, медь, кремний.
Содержание легирующих элементов влияет и на закаливаемость серого чугуна.
Ниже приведена твердость чугуна после закалки в масле температуре 850° С в зависимости от содержания никеля. Влияние хрома на износостойкость серого чугуна видно из еле дующих данных.
Повышение содержания хрома существенно увеличивает износостойкость чугуна.
Таким образом, для специальных чугунов отклонение химического состава по основным легирующим элементам недопустимо, даже если структура и механические свойства при нормальной температуре находятся в пределах, заданных маркой чугуна.
Таким образом, для специальных чугунов отклонение химического состава по основным легирующим элементам недопустимо, даже если структура и механические свойства при нормальной температуре находятся в пределах, заданных маркой чугуна.
В химическом составе многих сплавов ограничивают содержание вредных примесей, отрицательно влияющих на структуру, литейные и механические свойства сплавов. К таким примесям в чугуне и стали относятся сера и фосфор. При повышении содержания фосфора предел прочности при растяжении чугуна и стрела прогиба при изгибе уменьшаются. Сера также ухудшает показатели прочности и пластичности чугуна, что объясняется ослаблением границ зерен, где располагаются сульфиды железа. Кроме того, сера отрицательно влияет на литейные свойства чугуна.
Стабилизация химического состава. Отклонение химического состава от заданного наиболее часто является следствием нарушения технологии плавки и применения шихтовых материалов (чугуна, ферросплавов, чугунного и стального лома, стружки), химический состав которых не уточнен или колеблется от партии к партии.
При расчете количества каждого из компонентов в шихте точность расчета существенно зависит от правильного учета угара основных элементов и усвоения легирующих элементов из ферросплавов в процессе плавки. Угар при плавке определяется особенностями плавильного агрегата.
При плавке чугуна в вагранке угар кремния колеблется в пределах 10—35%, марганца 15—40%. Такое колебание вызывается изменением расхода дутья и топлива при плавке, изменением размеров кусков шихты и др. Применение в шихте ферросплавов приводит к угару тем больше, чем выше содержание легирующего элемента в ферросплаве.
При плавке в электропечах угар и усвоение легирующих элементов зависят от того, в какой момент плавки вводят ферросплавы, до какой температуры перегрет металл, как долго выдерживают металл перед выпуском. Для стабилизации химического состава необходимо строго соблюдать установленный режим плавки, порядок ввода ферросплавов, длительность выдержки металла в тигле и температуру выпуска. Попадание в расплав вредных примесей с шихтой можно предупредить только тщательной проверкой химическою состава всех шихтовых материалов.
Анализ сплава в процессе плавки позволяет своевременно откорректировать основной химический состав его перед выпуском.
