Дефекты отливок - Плены

Плены.

Составляющие расплава, поступающего в форму, вступают в химическое взаимодействие с атмосферой и материалом формы, в результате чего па его поверхности возникает слон продуктов реакции. Обычно такими продуктами бывают окислы, а у сплавов, отдельные составляющие которых имеют большое сродство к азоту, — нитриды. Если возникающие вследствие подобных химических реакций продукты растворяются в сплаве (например, закись железа FeO в стали), то сплошного твердого слоя не об разуется. Однако окислы таких элементов, как Cr, Al, Ti, в сплавах не растворяются и образуют тугоплавкие и плотны* пленки.  При  механическом разрушении окисные пленки способствуют   образованию   неметаллических   включений,   называемых пленами.

Пленами называют пленки па поверхности и внутри отливки, состоящие  из окислов с включениями формовочного материала.

(Механизм образования плен в общих чертах может быть представлен следующим образом. Окиспая пленка, образовавшаяся па поверхности поступающего в полость формы расплава, после достижения определенной толщины оказывает значительное сопротивление его продвижению. При недостаточном давлении расплав не может разрушить пленку, и дальнейшее заполнение формы прекращается. В таком случае отливки получаются с недоливами, неспаями, с нечеткими контурами и поверхностными пленами. При механическом разрушении окисной пленки форма заполняется, но отливка получается с дефектами — пленами.

При быстром неспокойном поступлении в форму расплава; плена разрушается на его гребне. Вытекающий через разорванную плену расплав заливает смежные участки полости формы. В этом случае плена полностью или частично остается в толще отливки . Отдельные куски разорванных пленок цепляются за стенки формы и стержней, захватывая с собой формовочную и стекольную смесь и краску, заворачиваются и оседают в различных местах полости формы. При   спокойном   равномерном   заполнении   формы  плена   прорывается по всей поверхности, прижимается расплавом к форме или стержням и частично выносится на поверхность отливки. Прижимаясь к стенкам формы или стержней, плены могут способствовать образованию неровной волнистой поверхности отливок.

Увеличение склонности сплава к пленообразованию вызывают алюминий, титан, хром. Наличие в сплаве в качестве легирующего элемента алюминия приводит к образованию плен даже при высоких температурах. При содержании в сплаве более 0,5% титана на поверхности стали образуется плена толщиной в несколько миллиметров. Хром образует прочную плотную плену, причем с повышением его содержания склонность стали к пленообразованию увеличивается. Исследования, проведенные на специально разработанной технологической пробе, показали, что в низкоуглеродистых сталях (0,10—0,12% С) склонность к пленообразованию резко увеличивается при содержании в них до 15—17% хрома. При дальнейшем       повышении его содержания склонность стали к пленообразованию практически остается постоянной (рис. 41, а). Образование подобных плен окислов наиболее характерно для высоколегированных специальных сталей и сплавов, однако они могут возникнуть даже в обычных сплавах на основе железа, содержащих небольшое количество легирующих элементов, например более 0,15% алюминия или 0,5% хрома.

Склонность стали к образованию плен увеличивается при ее многократном перегреве без наведения шлака. Если в этом случае сталь раскисляли силикокальцием, то склонность ее к пленообразованию не изменяется. При раскислении алюминием вначале пленообразовапие уменьшается, а после многократных перегревов увеличивается вследствие образования плотной пленки окисленного алюминия на открытой поверхности.