Дефекты отливок - Ситовидная пористость

Ситовидной пористостью называют вытянутые, иногда округленные раковины с гладкими стенками, расположенные непосредственно под литейной коркой по всей отливке или в отдельной ее части перпендикулярно к поверхности отливки. Отдельные раковины могут выходить на поверхность. Диаметр их менее 2—3 мм.

Обычно ситовидная пористость сосредоточена в зоне, находящейся на расстоянии 1—6 мм от поверхности отливки. Дефект встречается в стальных и чугунных отливках. После отжига и очистки поверхности стальных отливок хорошо видна ситовидная пористость (рис. 30).

Рассмотрим механизм образования ситовидной ^ пористости в стальных отливках. При выплавке стали для фасонных отливок в нее вводят сильные раскисляющие присадки, например кремний и алюминий. Эти элементы хорошо реагируют с кислородом, образуя окислы типа неметаллических включений. Если активных раскислителей введено недостаточно для удаления всего имеющегося в сплаве кислорода, то оставшийся кислород соединяется с железом, образуя закись железа FeO/

Практически, при выпуске стали из печи в нее добавляется некоторое избыточное количество алюминия и свободной закиси железа в ней не бывает. При последующих переливах стали и заливке в формы происходит ее дополнительное окисление. Образующийся при заливке сырых форм пар разлагается на кислород и водород, способствуя интенсивному образованию FeO. При бурном заполнении формы образуемые водяными парами окислы равномерно распространяются по всему поперечному сечению отливки. Подобное явление часто наблюдается при изготовлении толстостенных отливок. В этом случае при достаточном количестве раскисляющих добавок весь вновь поступивший кислород будет соединяться с ними в окислы типа неметаллических включений. При недостаточном количестве раскислителей и неспокойной заливке FeO может распределиться по всему объему металла.

В тонкостенных отливках, заливаемых обычно плавно, образующиеся окислы не успевают распределиться по всему объему металла, поэтому содержание кислорода на их поверхности значительно выше, чем во внутренних слоях. При затвердевании стали произойдет реакция FeO с углеродом, содержащимся в стали:

FeO -|- С - Fe + CO

В результате этой реакции образуются мельчайшие пузырьки газа СО. Остальные растворенные в стали газы, прежде всего водород, а также газы из формы стремятся проникнуть в пузырьки СО, вызывая их рост.

Продолговатая форма пузырьков и их ориентация перпендикулярно наружной поверхности отливки объясняются сжатием их столбчатыми кристаллами, образующимися при затвердевании отливки. По мере продвижения фронта кристаллизации отливки поступление газов в пузырьки затрудняется, вследствие чего их рост заканчивается практически одновременно. Благодаря этому нижняя граница зоны ситовидной пористости находится на одинаковом расстоянии от поверхности.

 Механизм образования ситовидной пористости в чугунных отливках окончательно еще не установлен. Тем не менее, на основании проведенных исследований можно изложить некоторые причины образования этого дефекта.

Форма раковин при ситовидной пористости в чугунных отливках может быть округлой и вытянутой. Диаметр раковин обычно не более 1,5—3 мм, располагаются они непосредственно под литейной коркой и в углах отливок. В полости некоторых раковин обнаруживается пиролитический углерод, покрывающий их стенки, в других — мелкие корольки. Эти дефекты становятся видимыми после механической обработки деталей.