3.3.2. Ливарні стопи

Сумарне світове виробництво відливок зі всіх стопів протягом кількох останніх десятиліть коливалось в межах 70.. .80 млн. т за рік (рис. 3.3.11 таблиця 3.3.1).

Таблиця 3.3.1

Загальний обсяг виробництва відливок у світі та в окремих країнах, млн. т [11; 18; 20 - 23; 24, с. 117; 25 - 27; 48]

Рік	У світі	США	КНР	Японія	Німеччина (ФРН)	Франція	Україна
1920	—	—	—	—	—	—	0,01м
1925	—	—	—	—	—	—	—
1930	—	—	—	—	2,2321	—	—
1935	—	—	—	—	—	—	—
1940	—	—	—	—	—	—	1,6022
1945	—	—	—	—	—	—	—
1950		13,9218	—	0,9818	2,83'8-23	1,51і*	1,8022
1955	—	17,06і*	—	1,39і*	4,70і*-23	1,46і*	—
1960	—	13,5218	—	2,87'*	(4,53і*)	2,24і*	3,5024
1965	—	18,62і8	—	3,7218	(4,84і*)	2'5818	4,5722
1970	72,7418	16,36'*	—	7,09'8	(5,33і*)	3,05і*	5,2522
1975	71,75'*	14,86'*	—	5,54і*	(4,28і*)	2,87і*	6,0022
1980	79,76'*	13,70'*	—	7,35'*	(4,3918)	2,73і*	6,2222
1985	74,50"	10,63"	6,5048	6,99"	(4,00і1)	2,14"	6,34"
1990	(~66,525)*	—	—	—	—	2.3826	5.40
1995	(~69,827)**	14,4227	11, ЗЗ27	6,9827	4,1427	—	1,0027

*— за даними 33 країн; ** — за даними 35 країн.

У ливарному виробництві широко використовують і стопи чорних металів (сірий, високоміцний і ковкий чавуни, вуглецеві та леговані сталі), і стопи кольорових металів на основі алюмінію, міді, цинку, магнію, титану та ін.

Найпоширенішими серед ливарних стопів є чавуни. Структура чавунів скла­дається з металевої основи (матриці) та включень графіту. Механічні властивості чавунів залежать від структури матриці (феритна, ферито-перлітна, перлітна) й форми графіту (пластинчаста, пластівчаста, куляста). З переходом від пластин­частої до кулястої форми графіту зростає визначальна відповідальність матриці за механічні властивості відливок. Слід мати також на увазі, що міцність і плас­тичність чавунів можна зменшити окрихчувальною дією сегрегацій атомів домі­шок, зокрема кремнію, фосфору й сірки на границях зерен. Форма графіту зумовлює поділ чавунів на сірі, ковкі та високоміцні.

Сірі чавуни з пластинчастим графітом найпоширеніші і найдешевші серед ча­вунів, мають добрі ливарні властивості, (див. п. 2.7.5).

Ковкі чавуни (див. п. 2.7.6) з включеннями графіту пластівчастої форми мають підвищені механічні властивості порівняно з сірими, добре обробляються різанням й мають однорідні властивості в усьому об'ємі відливки. їх недолік — висока вартість, зумовлена надмірними енерговитратами на відпалювання.

Високоміцні чавуни з кулястою формою графіту (див. п. 2.7.7) мають серед ча­вунів найкращі механічні властивості, добрі ливарні показники й успішно кон­курують з ковкими чавунами та сталями. Вперше високоміцний чавун у вироб­ничих умовах був отриманий у 1949 році. Модифікування перегрітого металу за

допомогою магнію, цезію або кальцію виконують у герметизованих ковшах в автоклавах, у вагранках і безпосередньо в ливарних формах. Перед моди­фікуванням рекомендується зменшити вміст сірки й кисню у рідкому металі [28]. Залежно від вмісту цих домішок кількість магнію, що використовується для модифікації, становить 0,15.. .0,30 % [ 29, с. 145] від маси чавуну. Доцільно вводити магній не у чистому вигляді, a v складі лігатур.

Сталь порівняно з сірим чавуном відзначається доброю зварюваністю, підви­щеною міцністю ( ог_м = 400.. .700 МПа ) та пластичністю ( 8 = 11.. .24 % ) [42]. Вод­ночас вона має високу температуру топлення, малу рідкоплинність і дає велику (до 2 %) лінійну усадку, внаслідок чого сталь схильна утворювати усадкові порожнини.

Для виготовлення відливок використовують конструкційнінелегованістстімарок 15Л, 20Л, ЗОЛ, 35Л, 40Л, 45Л і 50Л та конструкційні леговані сталі марок 20ГЛ, 35ГЛ, 20ГСЛ, 20ХГНМФЛ, 45ФЛ, 12ХТГЗСЛ, ЗОХЗСЗГМЛ [42] тощо. В разі необхідності застосовують високолеговані сталі зі спеціальними властивостями. Літера Л означає, що спить лита. З литих сталей виливають станини вальцівних станів, зубчасті колеса, арматуру тощо.

Ливарні стопи алюмінію (див. п. 2.12.2.3) відзначаються низькою густиною, невисокою температурою топлення, задовільними міцністю (сг = 150... 500 МПа) та пластичністю (8 = 0,5... 12 %). Вони найпоширеніші серед ливарних стопів кольорових металів і потреба в них постійно зростає. Особливо широке застосування ці стопи знаходять у транспорті, де зниження маси дозволяє заощаджувати значну кількість палива. Відповідно зі стандартом [43] ливарні стопи алюмінію поділяють на п'ять груп: силуміни (стопи першої групи), мідні силуміни (стопи другої групи), стопи третьої групи на основі А1 і Си, магналії (стопи четвертої групи) і стопи п'ятої групи на основі А1 — Si або Al — Zn.

Стопи міді—ливарнілатуні (див. п.2.13.2.1) і ливарнібронзи (див. п. 2.13.2.2)— мають задовільні ливарні властивості, досить високу міцність і антифрикційні властивості, значну корозійну тривкість і добру оброблюваність різанням. Прості латуні як ливарні стопи не використовуються з огляду на незадовільні ливарні властивості. Міцність ливарних латуней і бронз коливається в межах

ЛЛ П/ ГА А

Стопимагнію [47] характеризуються невеликою густиною (1,8... 1,9)-10³ кг/м³, порівняно невисокою міцністю (сг_м=120...260 МПа) і пластичністю (8= 1...6 %). Вони легко оксидуються у рідкому та твердому стані. Ливарні властивості стопів магнію гірші, ніж стопів алюмінію. Однак, зважаючи на значну питому міцність магнієвих стопів, їх застосовують в авіації, автомобілях і приладах. Стопи магнію легують алюмінієм (3...10 %) — марки МЛЗ, МЛ4, МЛ5, МЛ6 — або цинком (0,1...7,0%) і цезієм (0,4...1,1%)—марки МЛ8, МЛ10, МЛ12, МЛ15.

Ливарні стопи титану (див. п. 2.14.4) характеризуються високою питомою міцністю, корозійною тривкістю і зварюваністю. Водночас вони погано обробляються різанням і мають високу реакційну здатність у розтопленому стані. Ці стопи застосовують у літако- й ракетобудуванні, в хімічній та харчовій промисловості, в медицині й побуті.