До и после Победы. Книга 1 (СИ)

Но воздействие газов на металл не заканчивается только физикой. Газы мало того что образуют давление, они ведь могут и распадаться, меняя химический состав металла. Те же пар и углекислый газ могут распасться - и тогда в металле появятся лишние кислород, водород и углерод, которые поменяют состав металла в незапланированную сторону.

Материал формы также воздействует на металл, причем не только выделением газа. Так, если он начнет расплавляться под действием горячего металла, размягченные частицы формовочной смеси привариваются к поверхности отливки - появляется термический пригар. И, хотя основные составляющие формовочных смесей - песок и глина - довольно огнеупорны, большое влияние на способность противостоять жару металла оказывают примеси, которые находятся в глине и песке. Например, окислы калия или натрия вкупе с кальцием понижают температуру плавления кварца - грубо говоря, образуют стекольные смеси, которые и расплавляются. Так что если в песке или глине содержатся примеси слюды или полевого шпата - получение качественной поверхности отливки будет проблематичным - либо надо применять другую смесь, либо быть готовым к существенной мехобработке поверхности.

Но даже если в округе отсутствуют чистые формовочные смеси и приходится использовать загрязненные примесями материалы, их недостатки можно скомпенсировать разными способами. Так, расплавления можно избежать отливкой в довольно влажную форму - испаряющаяся влага быстро остужает металл, соприкасающийся со стенками формы, так что его температуры уже недостаточно для расплавления частиц формовочной смеси, да и образующаяся корка успешно противостоит привариванию частиц. Главное, чтобы сама поверхность все-таки не содержала много влаги - иначе пар начнет не только охлаждать, но и корежить металл. А так - сначала своим испарением чуть в глубине формы вода остужает металл, и когда пар все-таки добирается до поверхности формы - он встречает уже прочную корку металла, через которую проникнуть неспособен - остается идти только в обратную сторону - через весь массив формы, к ее стенкам.

Можно управлять процессом пригорания и по-другому - делать более теплопроводные формовочные смеси - например, добавкой ферросилиция - тогда тепло быстрее отходит от внутренних стенок формы - и частицы также не расплавляются. Этот же прием используют и для управления кристаллизацией отливок. Мы - правда, по другому - также применяли управляемую кристаллизацию, например, для отливки колец ДВС - кольца отливались в металлическую форму, в которой внешняя стенка охлаждалась водой - застывание металла шло от внешней стенки, соответственно, кристаллы выстраивались по направлению к ней - износостойкость колец возрастала в несколько раз.

А ведь примеси могут и вступать с металлом в химические реакции, и тогда на поверхности появляется химический пригар. Так, если в формовочной смеси окажутся сульфиды или сульфаты - например, гипс - то, прореагировав с горячим железом, они образуют на нем корку сульфида железа. Да и легирующие добавки металла - те еще штучки. Так, марганец может окислиться, а закись марганца легко реагирует с кварцем - образуются силикаты марганца. Поэтому такие стали, а особенно стали с высоким содержанием марганца - как ту же сталь Гатфильда, использовавшуюся на гусеничных траках - надо отливать в формовочные смеси, в которых не используется песок, а, например, измельченный магнезит. Да и с другими окислами - например, с окислами железа - кварц охотно реагирует с образованием силикатов, а ведь окислы железа могут присутствовать и в материалах формовочной смеси. Но и отсутствие магнезита можно компенсировать хитрыми ходами - добавлять противопригарные добавки - например, уголь, торф или мазут. Под действием высокой температуры их углерод сгорает, то есть соединяется с присутствующим кислородом, и, соответственно, металлам уже будет не с чем соединяться - окислы не образуются, кремнию будет не с кем реагировать. На каждое действие найдется противодействие. Так порой в формовочную смесь добавляют даже масло, солому, опилки, а поверхность могут покрыть органической краской - все эти материалы, сгорая, и дадут необходимый углерод. Причем если крупнокусковые материалы - типа соломы или торфа - добавляют во всю массу, то красками, графитом или мазутом могут покрыть только поверхность формы - это мало того что даст углерод, так еще защитит металл от соприкосновения с другими материалами формовочной смеси. Защитит в самый ответственный момент - до образования корки, когда в основном и случаются всякие пригары и ужимины. Защитит в том числе и пропитав поверхностный слой формы - сделает его крепче, меньше кусков от нее отвалится при отливке и пришкварится к металлу. А если в краску добавить огнеупорные вещества типа талька или растертого шамота, то это придаст дополнительной огнеупорности самой форме - и тогда можно применить и более грязные материалы основной формы.