ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛИТЬЯ В ПЕСЧАНЫЕ ФОРМЫ..

В системе железо-медь медь может растворяться в расплавленном железе, образуя жидкий твердый раствор в широком диапазоне концентраций. При 1477 °C растворимость меди в γ-Fe составляет 8%, а температура падает, и растворимость даже увеличивается. Например, при 1094 °C растворимость может достигать 8,5%. При температуре ниже 650 ℃ растворимость близка к фиксированному значению, около 0,35%. При комнатной температуре растворимость меди в железе очень мала. Независимо от того, жидкое это или твердое тело, богатые медью фазы образуются, когда количество меди превышает растворимость при различных температурах. Растворимость меди в расплавленном чугуне составляет около 3-5%. Такие элементы, как марганец, алюминий и никель в чугуне увеличивают растворимость меди, в то время как магний снижает растворимость меди. При содержании магния и меди более 2% выделяется желтая фаза, богатая медью, содержащая 97% меди. При увеличении содержания меди до 3,8% количество фазы, богатой медью, значительно увеличивается.

Влияние меди на температуру эвтектического перехода чугуна
Медь является слабым графитизирующим элементом, что может несколько снизить склонность к образованию белой гнили. Медь снижает температуру эвтектоидного превращения. Увеличение содержания меди на каждый 1% снижает температуру эвтектоидного превращения на 6–10 °C, что стабилизирует аустенит. Медь также может увеличивать количество перлита, измельчать эвтектический кластер и облегчать получение перлитной структуры чугуна при нормализации. Таким образом, медь способствует образованию перлита из аустенита и препятствует графитизации при эвтектоидном превращении. Медь также может упрочнять феррит и повышать его прочность. При содержании меди ниже 2,0% не наблюдается существенного влияния на скорость сфероидизации, количество и диаметр шаров, при этом можно гарантированно достичь скорости сфероидизации более 90%. При содержании меди выше 2% эффект сфероидизации снижается: скорость сфероидизации резко снижается, а количество шаров также резко уменьшается. При содержании меди до 2,5% образуются агломерированный графит и желтая фаза, богатая медью. Температура плавления фазы, богатой медью, ниже, чем у расплавленного железа. После осаждения графита фаза, богатая медью, может захватить часть графита, в результате чего графит постепенно переходит из сферической формы в комковатую.

Десфероидизация меди связана с другими элементами.
Например, в магниевом чугуне с шаровидным графитом и 0,04% титана, если при 0,94% меди образуется агломерированный графит, добавление 0,02–0,03% церия может нейтрализовать эффект десфероидизации меди. Влияние меди на эффект сфероидизации зависит от размера и толщины отливки. Добавление 3–4% меди в отливки с толщиной стенки более 300 мм может устранить комковатый графит в сердцевине отливки. Следует отметить, что этот эффект меди эффективен только при совместном добавлении с редкоземельными элементами. Медь способствует образованию перлита в высокопрочном чугуне, который в 10 раз сильнее никеля, но составляет всего 1/10 от олова. В эксперименте добавление около 0,5% меди может довести количество перлита в образце для испытаний из высокопрочного чугуна диаметром 25 мм до 90%. При добавлении 1,5% меди содержание перлита приближается к 100%, а при его превышении образуется феррит. Положительное влияние меди позволяет получать литой перлитный высокопрочный чугун без термической обработки.

Влияние меди на свойства серого чугуна
Добавление меди в количестве менее 0,5% приводит к повышению предела прочности на растяжение, предела текучести и модуля упругости, но зависимость нелинейна. Серый чугун имеет наибольшую прочность при содержании меди около 0,8%. С увеличением содержания меди ударная вязкость серого чугуна снижается. Медь влияет на механические свойства высокопрочного чугуна, способствуя образованию перлита и упрочнению металлической матрицы. При добавлении небольшого количества меди (менее 0,5%) содержание перлита резко увеличивается, прочность на растяжение, предел текучести и твёрдость также резко возрастают, а относительное удлинение резко уменьшается. При добавлении более 0,5% матрица полностью превращается в перлит, но прочность и твёрдость продолжают расти, а относительное удлинение больше не падает. Это связано с тем, что медь упрочняет металлическую матрицу. Медь выполняет функцию рафинирования графитовых шариков и может повысить усталостную прочность высокопрочного чугуна, содержащего медь. Растворимость меди в твёрдом чугуне при комнатной температуре составляет 0,35%. Добавка меди в количестве более 0,5% изменяет скорость диффузии атомов углерода при аустенитно-эвтектоидном превращении, способствует образованию перлита и его измельчению. При охлаждении отливки, особенно при старении, медь выделяется из твёрдого раствора, упрочняя матрицу и значительно повышая микротвёрдость перлита. Увеличение содержания меди может повысить износостойкость отливки. При отжиге для снятия напряжений медь не только снижает твёрдость, но и повышает твёрдость HB10.