К литейным свойствам сплавов относятся жидкотекучесть, усадка, склонность к ликвации и газопоглощению.

Жидкотекучесть – способность жидкого металла полностью заполнять полости литейной формы и четко воспроизводить очертания отливки. Жидкотекучесть зависит от химического состава, температуры заливаемого в форму сплава и теплопроводности материала формы. Фосфор, кремний и углерод улучшают ее, а сера ухудшает. Серый чугун содержит углерода и кремния больше, чем сталь, и поэтому обладает лучшей жидкотекучестью. Повышение температуры жидкого металла улучшает жидкотекучесть, и чем выше его перегрев, тем более тонкостенную отливку можно получить. Увеличение теплопроводности материала формы снижает жидкотекучесть. Так, песчаная форма отводит теплоту медленнее и расплавленный металл заполняет ее лучше, чем металлическую форму, которая интенсивно охлаждает расплав. Минимально возможная толщина стенки отливки для различных литейных сплавов ввиду их разной жидкотекучести неодинакова и составляет (при литье в песчаные формы) для отливок из серого чугуна: мелких – 3...4 мм, средних – 8...10, крупных – 12...15 мм; для отливок из стали – соответственно 5...7 мм, 10...12 и 15...20 мм.

Жидкотекучесть металла определяют путем заливки специальных технологических проб и характеризуют линейными размерами заполненной полости канала определенной формы. Заливая металл при различных температурах перегрева, находят оптимальную, температуру заливки формы для данного сплава.

Усадка – свойство литейных сплавов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки расплавленного металла в литейную форму вплоть до полного охлаждения отливки. Различают линейную и объемную усадки, %:

e_лин = ( l _Ф - l _от ) 100/ l _от

e_об= ( V _ф – V _от) 100/ V _от,

где l _Ф ,V _ф соответственно линейный размер и объем полости;

l _от , V _от – линейный размер и объем отливки при температуре 20°С.

Таблица 1

Линейная усадка некоторых сплавов

Примечание. Большие значения усадки относятся к простым отливкам со свободной усадкой, а меньшие – к сложным отливкам с затрудненной усадкой формы;

Линейная и объемная усадки связаны соотношением

e_об »3e_лин

На усадку (табл. 1) влияют химический состав сплава, температура его заливки, скорость охлаждения сплава в форме, конструкция отливки и литейной формы. Так, усадка серого чугуна уменьшается с увеличением содержания углерода и кремния, алюминиевых сплавов –с повышением содержания кремния. Увеличение температуры заливки и скорости отвода теплоты от залитого в форму сплава приводит к возрастанию усадки отливки.

При охлаждении отливки происходит механическое и термическое торможение усадки. Механическое торможение возникает вследствие трения между отливкой и формой. Термическое торможение обусловлено различными скоростями охлаждения отдельных частей отливки. Сложные по конфигурации отливки подвергаются совместному воздействию механического и термического торможений.

Помимо искажения линейных размеров усадка в отливках проявляется в виде усадочных раковин, пористости, трещин и короблений. При правильном учете усадочных процессов затвердевание отливки должно идти снизу вверх с образованием концентрированной усадочной раковины (рис. 2). В противном случае в теле отливки образуется усадочная пористость.

Рис. 2. Схема процесса кристаллизации отливки:

1 – усадочная раковина; 2 – прибыль; 3 – отливка;

4 – место сосредоточения усадочной пористости

Ликвация – это неоднородность строения в различных частях отливки. Возможна ликвация по химическому составу (зональная или дендритная), по плотности, неметаллическим включениям и другим факторам.

Зональная ликвация представляет собой химическую и другие неоднородности в объеме всей отливки; дендритная – в пределах одного зерна (дендрита). Склонность к ликвации зависит от химического состава сплава, скорости охлаждения сплава и размеров отливки.

Неоднородность химического состава и структуры по сечению приводит к неоднородности механических свойств отливки. Для уменьшения ликвации увеличивают скорость охлаждения отливки.

Склонность к газопоглощению – это способность литейных сплавов в жидком состоянии растворять кислород, азот и водород.

Их растворимость растет с перегревом расплава (температуры заливки). Движение металла в форме мелкими струйками или турбулентными потоками также способствует повышению растворимости газов. При охлаждении в литейной форме газонасыщенного расплава растворимость газов понижается и они, выделяясь из металла, могут образовать в отливке газовые раковины.