Графит КЛС

Графит КЛС — торговое обозначение природного кристаллического литейного серебристого графита, применяемого в литейном производстве в виде порошка. Он представляет собой аллотропную модификацию углерода со слоистой гексагональной кристаллической структурой. Слои атомов углерода (графеновые слои) связаны между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса, что и определяет комплекс свойств, ценных для литейных технологий: самосмазывающую способность, несмачиваемость расплавленными металлами, химическую инертность при высоких температурах.

Классификация и нормативная база

По минералогическому типу природный графит делится на два вида согласно ГОСТ 17022-81 «Графит. Типы, марки и общие технические требования»:

• кристаллический — крупночешуйчатый, с развитой кристаллической структурой, высокой степенью упорядоченности; к нему относится графит КЛС;
• скрытокристаллический (аморфный) — мелкозернистый, с менее совершенной структурой.

Технические требования к кристаллическому литейному графиту установлены отдельным стандартом — ГОСТ 5279-74 «Графит кристаллический литейный. Технические условия». Именно этот ГОСТ регламентирует марки, зольность, гранулометрический состав и влажность.

Обозначение «КЛС» (Кристаллический Литейный Серебристый) происходит из более раннего ГОСТ 5279-61, в котором марки присваивались по месторождению: КЛТ (Тайгинский), КЛБ (Боготольский), КЛЗ (Завальевский), КЛС (Старокрымский и из отходов металлургического производства). Действующий ГОСТ 5279-74 заменил территориальные обозначения едиными функциональными марками ГЛ-1, ГЛ-2, ГЛ-3, однако в промышленной и коммерческой практике обозначение «КЛС» сохранилось как устойчивое название продукта.

Искусственный графит, получаемый по технологии Ачесона (прокалка смеси нефтяного кокса и кварцевого песка при температуре 2500–3000°C), к литейным маркам КЛС и ГЛ по ГОСТ не относится и имеет отдельную нормативную базу.

Марки и нормируемые показатели по ГОСТ 5279-74

Кристаллический литейный графит выпускается трёх марок, различающихся допустимым уровнем зольности. Выбор марки определяется требованиями к чистоте поверхности отливки.

Показатель	ГЛ-1	ГЛ-2	ГЛ-3
Зольность, %, не более	13	18	25
Остаток на сетке №016, %, не более	40	40	40
Массовая доля влаги, %, не более	1,0	1,0	1,0
Назначение по ГОСТ 17022-81	Припыл для отливок сложной конфигурации, требующих особо чистой поверхности	Припыл для отливок средней сложности	Припыл для отливок без повышенных требований к чистоте поверхности

Коммерческие подмарки КЛС-1 и КЛС-2 соответствуют разным уровням зольности внутри группы кристаллического литейного графита: КЛС-1 — более высокое содержание углерода, КЛС-2 — допускает большую зольность.

Физические свойства кристаллического графита

Приведённые ниже характеристики относятся к структурным параметрам кристаллической решётки природного графита и его монокристаллов. Для порошкового литейного графита фактические значения зависят от степени кристалличности, размера частиц и содержания примесей.

Характеристика	Значение
Плотность природного кристаллического графита, г/см³	2,09–2,23
Длина связи С–С в базальной плоскости, нм	0,142
Расстояние между базальными плоскостями (слоями), нм	0,335
Теплопроводность вдоль базальных плоскостей (a-направление), Вт/(м·К)	100–354
Теплопроводность перпендикулярно базальным плоскостям (c-направление), Вт/(м·К)	3–10
Начало окисления на воздухе, °C	~450–500
Температура сублимации при атмосферном давлении, °C	~3640

Важно: теплопроводность графита глубоко анизотропна. Вдоль базальных плоскостей она сопоставима с медью, поперёк — на два порядка ниже. В порошковом и поликристаллическом состоянии эта анизотропия усредняется, и эффективная теплопроводность значительно ниже значений для монокристалла.

При нагреве на воздухе выше 450–500°C графит начинает окисляться с образованием CO и CO₂. Интенсивность окисления резко возрастает выше 700°C. При использовании в литейном производстве графит работает кратковременно при контакте с расплавом — окисление поверхностного слоя несущественно для качества покрытия. Хранить в сухом месте, не допуская увлажнения сверх нормы по ГОСТ (≤1,0%).

Применение кристаллического литейного графита КЛС в производстве

Кристаллический графит в литейном производстве применяется для защиты рабочих поверхностей форм и стержней от пригара расплавленного металла. Несмачиваемость графита жидким чугуном и сталью, а также его смазывающая способность обеспечивают чистую поверхность отливки и облегчают выбивку.

Припыл форм и стержней

Наиболее распространённое применение — нанесение графитового порошка (припыл) на рабочую поверхность литейной формы или стержня перед заливкой. Припыл создаёт тонкий разделительный слой между металлом и формовочной смесью. Для отливок с высокими требованиями к шероховатости поверхности применяют ГЛ-1 (КЛС-1) с минимальной зольностью: остаточная зола после прогорева не должна загрязнять поверхностный слой металла.

Антипригарные краски, пасты и покрытия

Кристаллический графит входит в состав водных и спиртовых антипригарных красок и паст для покраски форм и стержней. Тонина помола (остаток на сетке №016 не более 40%) обеспечивает необходимую дисперсность для суспензий с хорошей укрывистостью. Для приготовления высококачественных красок используют ГЛ-1 или ГЛ-2; ГЛ-3 допускается там, где требования к шероховатости поверхности отливки невысоки.

С паками и красками на основе графита тесно связана паста графитовая С-1 — готовый к применению состав для аналогичных защитных покрытий.

Формы поставки

Кристаллический литейный графит КЛС поставляется в бумажных мешках (20–25 кг) и мягких контейнерах (биг-бэги). Транспортирование допускается железнодорожным и автомобильным транспортом в соответствии с условиями ГОСТ 5279-74. Хранить в закрытых складских помещениях с защитой от атмосферных осадков.

Подробнее о видах и марках природного кристаллического литейного графита — на странице графит литейный кристаллический.