На головну

Будова металевого злитка

  1. II. Побудова карти гідроізогіпс
  2. Аналіз загального рівняння площини і побудова площин
  3. Анатомічне і гістологічну будову шкур
  4. Анатомічна будова кореня
  5. Астрономія, опто-механіка і приладобудування
  6. БІОСФЕРА, КЛІМАТ І БУДОВА ЗЕМЛІ
  7. Бойове побудова корпусу Птаха

Форма і розмір зерен, що утворюються при кристалізації, залежать від умов їх зростання, головним чином від швидкості і напряму відведення теплоти і температури рідкого металу, а також від вмісту домішок. Зростання зерна відбувається по дендритних (деревовидної) схемою (рис. 1.16).

Мал. 1.16. Схема будови дендрита: 1-3 - осі, першого, другого і третього порядків

Встановлено, що максимальна швидкість росту кристалів спостерігається за такими площинах і напрямах, які мають найбільшу щільність упаковки атомів. В результаті виростають довгі гілки, які називаються осями першого порядку. У міру зростання на осях першого порядку з'являються і починають рости гілки другого порядку, від яких відгалужуються осі третього порядку і т.д. В останню чергу йде кристалізація в ділянках між осями дендритів.

Дендрити ростуть до тих пір, поки не стикнуться між собою. Після цього остаточно заповнюються межосних простору, і дендрити перетворюються в повноцінні кристали з неправильною зовнішньої огранюванням. Такі кристали називають зернами,або кристаллитами.При нестачі рідкого металу для заповнення межосних просторів (наприклад, на відкритій поверхні злитка або в усадочною раковині) кристал зберігає дендритну форму. Такий дендрит виявлений Д. К. Черновим на поверхні усадочноюраковини сталевого злитка масою 100 т. На кордонах між зернами в ділянках між осями дендритів накопичуються домішки, з'являються пори через усадки і труднощів підходу рідкого металу до фронту кристалізації.

Умови відведення теплоти при кристалізації значно впливають на форму зерен. Кристали ростуть переважно в напрямку, протилежному відведення теплоти. Тому при направленому теплоотводе утворюються витягнуті (стовпчасті) кристали. Якщо теплота від зростаючого кристала відводиться в усіх трьох напрямках з приблизно однаковою швидкістю, формуються рівноосні кристали.

Структура злитка залежить від багатьох факторів, основні з яких наступні: кількість і властивості домішок в чистому металі чи легуючих елементів в сплаві, температура розливання, швидкість охолодження при кристалізації, а також конфігурація, температура, теплопровідність, стан внутрішньої поверхні ливарної форми. На рис. 1.17 наведені схеми макроструктур злитків, отриманих в простий вертикальної металевої формі.

а Б В Мал. 1.17. Схеми макроструктур злитків: а - типова; б - транскристалічний; в - однорідна дрібнозерниста

Типова структура злитка сплавів складається з трьох зон (див. Рис. 1.17а). Рідкий метал насамперед переохолоджується в місцях зіткнення з холодними стінками форми. Велика ступінь переохолодження сприяє утворенню на поверхні злитка зони 1мелкіх рівноосних кристалів. Відсутність спрямованого росту кристалів цієї зони пояснюється їх випадкової орієнтацією, яка є причиною зіткнення кристалів і припинення їх росту. Орієнтація кристалів, в свою чергу, залежить від стану поверхні форми (шорсткість, адсорбовані гази, волога) і наявності в рідкому металі оксидів, неметалевих включень. Ця зона дуже тонка і не завжди помітна неозброєним оком. Потім відбувається прискорене зростання кристалів, найбільш сприятливо орієнтованих по відношенню до теплоотводу. Так утворюється зона 2столбчатих кристалів, нарешті, в середині злитка, де спостерігається найменша ступінь переохолодження і не відчувається спрямованого відводу теплоти, утворюються рівноосні кристали великих розмірів (зона 3).

Застосовуючи різні технологічні прийоми, можна змінити кількісне співвідношення зон або виключити зі структури злитка якусь зону взагалі. Наприклад, перегрів сплавів перед розливанням і швидке охолодження при кристалізації призводять до формування структури, що складається практично з одних стовпчастих кристалів (рис. 1.17б). Така структура називається транскристалічний. Подібну структуру мають злитки дуже чистих металів. Зона стовпчастих кристалів характеризується найбільшою щільністю, але в місці стику стовпчастих кристалів збираються нерозчинні домішки, і злитки з транскристалічний структурою часто розтріскуються при обробці тиском. Транскристалічний структура, утворюючи в зварних швах, зменшує їх міцність.

Низька температура розливання сплавів, продування рідкого металу інертними газами, вібрація, модифікування призводять до зменшення і навіть зникнення зони стовпчастих кристалів і отримання злитків зі структурою, що складається з рівноосних кристалів (див. Ріс.1.17в).

У верхній частині злитка, яка твердне в останню чергу, концентрується усадочная раковина. Під усадочною раковиною метал виходить пухким, в ньому міститься багато усадочних пір. Частина злитка з усадочною раковиною і пухким металом відрізають.

Нарешті, якісна структура формується при безперервного розливання. В цьому випадку рідкий метал надходить з печі через спеціальний пристрій безпосередньо в водоохолоджуваний кристаллизатор, а затверділий метал безперервно витягується з протилежного кінця кристаллизатора. При цьому литий метал відрізняється високою пластичністю і дрібнозернистою структурою, наближаючись за якістю до деформованому металу. Застосування цього способу розливання дозволяє автоматизувати і механізувати технологічний процес, скоротити виробничі площі, повністю виключити застосування изложниц, розвантажити обтискове обладнання, полегшити працю обслуговуючого персоналу, збільшити вихід придатного металу внаслідок заповнення рідким металом усадочноюраковини. Все це призводить до зменшення собівартості металу.

Злитки сплавів мають неоднорідний склад. Наприклад, в сталевих злитках по напрямку від поверхні до центру і знизу вгору збільшується концентрація вуглецю і шкідливих домішок - сірки і фосфору.

Хімічна неоднорідність по окремих зонах злитка називається зональної ліквацією. Вона негативно впливає на механічні властивості. У реальних злитках крім зональної зустрічаються і інші види ліквації. так, дендритная ізоляціявластива сплавів з широким інтервалом кристалізації. Вона характеризується неоднаковим хімічним складом по перетину зерна (дендрита). Центр зерна збагачений більш тугоплавким елементом, до периферії його кількість зменшується.

гравітаційна сегрегаціяутворюється в результаті різниці в щільності твердої та рідкої фаз, а також при кристалізації несмешивающихся рідких фаз. Це, наприклад, властиво антифрикційним сплавів олова з сурмою і міді зі свинцем. Залежно від того, легше чи важче тверда фаза у порівнянні з рідкою, вона при кристалізації відповідно спливає на поверхню або опускається на дно виливки. Таке розшарування виливки (злитка) по щільності неприпустимо для антифрикційних сплавів, оскільки коефіцієнт тертя в працюючій парі в великій мірі залежить як від особливості, так і однорідності структури.

Для зменшення гравітаційної ліквації використовують великі швидкості охолодження виливків (зливків). Застосування космічної технології повністю усуває цей вид дефекту, оскільки в умовах космосу гравітаційні сили надзвичайно малі.




Маслобоева С. М. | Вступ | Загальні вимоги, що пред'являються до матеріалів в залежності від умов використання, застосування чи експлуатації | Системний підхід до вивчення будови, структури і властивостей матеріалів | Глава 1. МЕТАЛИ | Особливості атомно-кристалічної будови металів | Поняття про изотропии і анізотропії | Будова реальних металів. Дефекти кристалічної будови | кристалізації металів | Механізм і закономірності кристалізації металів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати