Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Кристаллизация и строение металлического слитка
Описание строения металлического слитка впервые дано в 1878 г. Д. К. Черновым, последующие исследователи дополнили и расширили наше представление об этом важном для металлургии процессе. Структура литого слитка состоит из трех основных зон, рисунок 6. Первая зона - наружная мелкозернистая корка или зона мелких равноосных дезориентированных кристаллов. Кристаллизация жидкого металла начинается у поверхности более холодной формы (изложницы). При первом соприкосновении со стенками изложницы в тонком прилегающем слое жидкого металла возникает резкий градиент температур и явление переохлаждения, ведущее к образованию большого количества центров кристаллизации. Мелкие кристаллиты здесь получаются благодаря большой степени переохлаждения; дезорганизация в результате того, что первичные кристаллы (оси первого порядка) растут перпендикулярно неровностям внутренней поверхности стенки изложницы. Растущие кристаллы сталкиваются между собой и образуют зону мелких дезорганизованных кристаллов. Вторая зона слитка - зона столбчатых кристаллов. После образования самой корки условия теплоотвода меняются из-за теплового сопротивления, повышения температуры стенки изложницы, появления воздушного зазора и других причин. Данные обстоятельства приводят к тому, что градиент температур в прилегающем слое жидкого металла резко уменьшается и, следовательно, уменьшается степень переохлаждения стали. В результате из небольшого числа центров кристаллизации начинают расти только те, которые нормально ориентированы к поверхности корки, т.е. в направлении, обратном отводу тепла в глубь слитка. Зона столбчатых кристаллов обладает высокой плотностью, так как она имеет мало газовых пузырей и раковин. Кристаллизация, приводящая к стыку зон столбчатых кристаллов, будет варьироваться главным образом в зависимости от химического состава металла, степени перегрева, от размеров слитка, скорости разливки, формы изложницы и толщины, а также температуры ее стенок. Все эти факторы влияют на скорость теплоотвода. Повышение степени перегрева, увеличение скорости охлаждения, уменьшение диаметра изложницы способствуют увеличению доли столбчатых кристаллов и могут привести к транскристаллизации. К транскристаллизации также более склонны стали, имеющие узкий интервал между линиями ликвидус и солидус.
Наличие транскристаллизации не всегда хорошо может сказаться на качестве металла, так в участках стыка столбчатых кристаллов, особенно растущих от разных поверхностей, металл имеет пониженную прочность, и при последующей обработке давлением (ковка, прокатка и т.д.) в этих участках могут возникнуть трещины. Поэтому для малопластичных металлов, в том числе и для стали, развитие столбчатых кристаллов нежелательно. Также при фасонном литье часто желательно иметь мелкозернистую равноосную структуру, которая и составляет третью зону слитка. Третья зона - зона равноосных произвольно ориентированных кристаллитов, размер которых зависит от степени переохлаждения, наличия примесей и т.д. Равноосные, произвольно направленные кристаллиты здесь получаются потому, что отвод тепла в этой части слитка идет во всех направлениях с одинаковой скоростью и поэтому оси первого порядка располагаются без определенной ориентировки. Особенно это ярко выражено при низкой температуре литья, очень медленном охлаждении, например, крупных отливок, когда создаются условия для возникновения зародышей кристаллов в средней части слитка. Кроме того, кристаллизуясь в зоне столбчатых кристаллов, металл вытесняет инородные включения в центральную часть, которые также являются дополнительными центрами кристаллизации. Все это приводит к образованию во внутренней части отливки структурной зоны, состоящей из равноосных различно ориентированных дендритных кристаллов, размеры которых зависят от степени перегрева, скорости охлаждения, наличия примесей и т.п. Наличие тугоплавких нерастворимых частиц в жидком металле способствует развитию зоны мелких равноосных кристаллитов, иногда данный эффект достигают за счет дачи модификаторов. Данное описание характеризует строение слитка в поперечном направлении, в продольном направлении слиток также неоднороден и его можно разделить на три структурных образования: усадочная раковина, тело слитка, конус осаждения. Жидкий металл имеет больший объем, чем закристаллизовавшийся, поэтому залитый в форму металл в процессе кристаллизации сокращается в объеме, что приводит к образованию пустот, называемых усадочными раковинами. В хорошо раскисленной спокойной стали (т.е. стали, где при затвердевании не идет реакция между кислородом и углеродом) усадочная раковина располагается в верхней части слитка, и в объеме всего слитка содержится малое количество газовых пузырей и раковин. В кипящих сталях усадочные раковины, газовые пузыри располагаются равномерно по всему телу слитка. В нижней части слитка образуется так называемый конус осаждения. Механизм его образования заключается в том, что наличие конвективных потоков в центральной части слитка приводит к обламыванию осей растущих дендритов, обломки которых, опускаясь в нижний горизонт слитка, образуют конус осаждения. Также конус осаждения образуют такие включения, которые имеют большую плотность. Оборудование, технические средства, инструмент При проведении лабораторной работы используются биологические микроскопы, стекло, насыщенный и разбавленный раствор соли азотнокислого свинца. |
||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-06-01; просмотров: 255. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |