Исследование образования неметаллических включений в кремнистой латуни ЛЦ16К4 и удаление их из расплава с целью получения качественных художественных отливок

• Автор: Визавитина, Анна Александровна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Возможные варианты появления неметаллических включений

1.2 Дефекты при литье по выплавляемым моделям

1.3 Рафинирование медных расплавов от неметаллических включений

1.4 Краткие выводы и задачи исследования

2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1 Методика исследования природы появления неметаллических включений

2.1.1 Ведение плавки

2.1.2 Исследование кинетики окисления расплава меди
2.1.3 Подготовка образцов
2.1.4 Исследование содержания кислорода металлографическим способом .
2.1.5 Исследование неметаллических включений
2.1.6 Количественное определение неметаллических включений
2.2 Методика удаления неметаллических включений из расплава
2.2.1 Флюсовое рафинирование
2.2.2 Удаление неметаллических включений продувкой аргоном
2.3 Обработка экспериментальных данных
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В КРЕМНИСТОЙ ЛАТУНИ ЛЦ16К
3.1 Оценка загрязненности металла неметаллическими включениями
3.2 Экзогенные неметаллические включения
3.3 Эндогенные неметаллические включения
3.4 Оксидная пленка
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ПЛАВКИ НА СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА В МЕДНОМ РАСПЛАВЕ

5 РАФИНИРОВАНИЕ РАСПЛАВА КРЕМНИСТОЙ ЛАТУНИ ОТ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ
5.1 Флюсовое рафинирование
5.2 Продувка расплава аргоном
6 РЕКОМЕНДАЦИИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ПОЛУЧЕНИЕ В КРЕМНИСТОЙ ЛАТУНИ МИНИМАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ВКЛЮЧЕНИЙ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Термодинамическая оценка возможности протекания реакций восстановления
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Справка об использовании рекомендаций по приготовлению кремнистой латуни ЛЦ16К4 с низким содержанием неметаллических включений и внешний вид отливки, полученной в результате плавки
ВВЕДЕНИЕ

Кремнистые латуни нашли широкое применение в промышленности в качестве конструкционного материала. Благодаря красивому золотистому оттенку, а также хорошим литейным и эксплуатационным свойствам, особенно коррозионной стойкости, кремнистую латунь широко используют для изготовления художественных отливок. Этот сплав легко поддаётся тонированию в различные цвета.
При плавке кремнистых латуней как из чистых металлов, так и при использовании возврата в расплаве всегда образуются неметаллические включения. Предположительно, на полированной поверхности художественных отливок в местах скопления неметаллических включений появляются пятна, которые ухудшают внешний вид изделия.
Возникновение пятен на скоплениях неметаллических включений и устранение этих дефектов до настоящего времени не изучены, что не позволяет обеспечить высокое качество художественных отливок из кремнистой латуни.
Научная новизна.
1. Установлено, что при введении чистого кремния или лигатуры Си - 50 %' 81 на поверхность расплава меди, содержащей более 0,03 % кислорода, образуется жидкий сплав Си - 81, несмешивающийся с основным расплавом и принимающий форму «шариков» общей массой 5 — 10 % от всего расплава.
2. Показано, что при взаимодействии кремния или лигатуры Си - 50 % Б1 с окисленным расплавом меди с содержанием кислорода более 0,03 % возникает слой «шпинели» СшО + БЮг, который разделяет окисленный расплав меди и образовавшийся жидкий сплав Си - 81.
3. Установлено, что алюминий, который считается в кремнистой латуни ЛЦ16К4 вредной примесью, содержание которой ограничено 0,04 %, защищает
1 Здесь и далее содержание компонентов в сплавах, смесях и т.п. приводится в массовых долях, % Слова «массовая доля» опущены.

а- возврат литья, полученный по выплавляемым моделям б - возврат литья, полученный в гипсопесчаные формы Рисунок 5 — Неметаллические включения в образце из кремнистой латуни ЛЦ16К4 с использованием возврата разного происхождения
Так как на бинокулярном микроскопе можно оценить наличие только крупных неметаллических включений, далее все образцы исследовали на металлографических микроскопах «Neophot - 32» и Axio Observer МАТ. С помощью цифровой камеры, подключенной к персональному компьютеру, делались фотографии исследуемых образцов для дальнейшей оценки размеров и объемной доли включений. Для этого была использована компьютерная программа Sizer.
Для идентифицирования всех неметаллических включений проводили микрорентгеноспектральный (MPC) анализ на сканирующем электронном микроскопе HITACHI S 800 с энергодисперс ионным микроанализатором INCAX-ACT [58]. Диапазон определяемых элементов от А1 до U. Чувствительность прибора до 0,001 %.
На рентгеновском дифрактометре ДРОН - 4 определяли фазовый состав образцов. Это оборудование позволяет с высокой точностью регистрировать