Рафинирование от неметаллических включений

Неметаллические включения могут быть экзогенные (те, кот-е попали в расплав извне) и эндогенные (в рез-те каких-либо взаимод-й в самом расплаве). Методы: продувка инертными и активными газами, обработка хлоридами, обработка флюсами, вакуумирование, отстаивание, фильтрация.

Продувка основана на флотирующем действии пузырьков газа по отношению к нераствор частицам. Пузырьки приклеиваются к инородным поверхностям и выносят их на поверхность. Требуется, чтобы пузырьки были мелкие и занимали большой объем расплава.

Рафинирование флюсами основано на переходе частиц нераствор примесей в шлак или флюс в рез-те растворения или смачивания. При использовании этого метода требуется непрерывное перемешивание расплава. После такого рафинирования требуется отстаивание для всплывания капель шлака или флюса.

Отстаивание основано на разности плотностей расплава и материала, составляющего нерастворимые частицы.

Рафинир-е путем фильтрации — наиболее действенный способ. Производится ч\з сетчатые, зернистые, жидкие и пористые фильтры. Сетчатые изготавливают из стеклоткани или металл сетки с размером ячеек >=0.2мм. Зернистые фильтры имеют толщину 100-150мм из зерен размером 5-15мм. Работает за сёт удержания включений за счет поверхностных явлений, изготавливают из шамота, магнезита и пр. Пористые — спеченный керамический материал с открытыми порами размером в доли мм.

3. Взаимодействие металлических расплавов с кислородом.

Конечным продуктом взаимодействия расплава с кислородом — оксиды. Д\плавки Ме важны возможность образования не только свободного оксида, но и растворов кислорода в расплаве. Легкоплавкие Ме от олова до алюминия не растворяют кислород, серебро и более тугоплавкие — растворяют.

При кристаллизации чистых Ме кислород не выделяется, полностью входя в твердый раствор или образуя твердые соединения. Значит, кислород в подобных Ме не вызывает появление газовой пористости (кр серебра).

Сплавы на основе легкоплавких Ме при любых легирующих компонентах ведут себя с кислородом, как чистые Ме-основа, т.е. возникает на поверхности пленка оксида. Жидкие сплавы из Ag, Cu, Ni при взаимод-и с избытком кислородом появляется свободный жидкий или твердый оксид менее благородного Ме из числа содержащихся в сплаве. Сплавы на основе тугоплавких Ме 4 и 6-й групп в жидком состоянии взаимодействуют с кислородом подобно чистым Ме-основам.

4. Дегазация металлических расплавов. Способы борьбы с газовой пористостью в отливках.

Рафинирование расплавов от растворённых газов (дегазация) — удаление из расплава водорода, азота, оксида углерода. (Удаление кислорода — раскисление.) Дегазация может быть осуществлена: вымораживанием, продувкой нераствор газами, вакуумированием, обработкой флюсами, различными физическими воздействиями на расплав.

Дегазация «вымораживанием» основана на уменьшении растворимости газов при понижении Т-ры. При медленном охлаждении (почти до кристаллизации) в печи раствор-е газы выделяются ч\з открытую поверхность в атмосферу. Т.о. большая часть газов будет удалена. Потом расплав снова нагревают с макс возможной скоростью.

Дегазация продувкой нераствор газами основана на том, что растворённый газ из расплава переходит в пузырик нераствор газа из-за разности парциального давления. Продуваемый газ вводят в расплав ч\з пористые насадки с d=0.1-0.5мм (для получения большего кол-ва пузырьков).

Вакуумирование позволяет наиболее надёжно дегазировать расплавы. Понижение общего давления над расплавом при вакуумировании приводит к выделению растворённых газов не только ч\з зеркало расплава, но и в объеме расплава в виде пузырьков. Снижение общ давления над расплавом вызывает рост газовых пузырьков, обогащение их раствор-м газом и всплывание к открытой пов-ти расплава.

Дегазация путём введения ультразвуковых колебаний или обработка постоянным током. В расплаве возникают кавитационные полости, в которые устремляется растворённый газ, после чего эти полости превращаются в газовые пузырьки, которые всплывают.

5. Защита расплава от взаимодействия с атмосферой.

Защитные шлаки и флюсы представляют собой сложные сплавы оксидов и солей, загружаемых на поверхность расплава. Шлаки и флюсы должны быть более легкоплавки, чем защищаемый расплав, их плотность должна быть меньше плотности жидкого Ме. Шлаки и флюсы должны быть непроницаемыми д\газов воздуха и печного пространства. Вязкость — небольшая, чтобы обеспечивать хорошее растекание по поверхности.

Флюсы — сплавы солей д\защиты некоторых алюминиевых и всех магниевых сплавов. Флюсы состоят из хлоридов тех же Ме. Необходимо использовать только свежепереплавленный флюс, т.к. хлориды очень гигроскопичны и при пребывании на воздухе могут вызывать насыщение расплава водородом. Шлаки и флюсы могут растворять футеровку (впитывание флюсов футеровкой приводит к тому, что она становится электропроводной).

Используют так же твердые покровы — древесный уголь и иногда бой графитовых электродов. Защита достигается за счёт непрерывного сгорания углерода и поддержания над зеркалом расплава атмосферы, состоящей из азота и оксида углерода, кот-е не взаимодействуют со многими медными сплавами.

Атмосферу защитных и инертных газов применяют, когда невозможно (нежелательно) использовать шлак или флюс. Обычно используют аргон (гелий более дорогой).

Плавка в вакууме — наиболее надёжный способ защиты. Д/исключения образования свободного соединения Ме-газ необходимо, чтобы остаточное давление данного газа над расплавом было меньше, чем равновесное давление диссоциации данного газа при данной Т-ре. Может происходить не диссоциация, а испарения газа. Плавка в вакууме сопряжена с большими потерями Ме из-за испарения; возможно изменение хим состава из-за неодинакового испарения различных компонентов расплава.

6. Неметаллические включения в расплавах. Способы рафинирования от них.