Опишите строение слитков.

Кристаллы, образующиеся в процессе затвердевания металла, могут иметь различную форму в зависимости от скорости охлаждения и количества примесей. В направлении отвода теплоты кристалл растет быстрее, чем в других направлениях, в результате образуется древовидный кристалл —дендрит. Дендритное строение кристаллов является типичным для литого металла. Кристаллизация жидкого металла начинается у стенок изложницы. При этом весьма интенсивное охлаждение приводит к образованию огромного числа центров кристаллизации. Из-за большой скорости охлаждения образовавшиеся кристаллы не успевают вырасти, поэтому первая зона слитка имеет мелкозернистое строение (рис. 2.16). После образования первой зоны условия кристаллизации изменяются. Снижение температур охлаждаемого металла и повышение температуры стенок изложницы приводят к уменьшению скорости охлаждения. Для этой стадии кристаллизации характерен направленный отвод теплоты перпендикулярно стенкам изложницы. Кристаллы, образующиеся в этот момент, растут перпендикулярно стенкам изложницы внутрь жидкого металла. Это приводит к образованию второй зоны слитка — зоны столбчатых кристаллов.

В процессе дальнейшей кристаллизации направленность отвода теплоты теряется, скорость охлаждения значительно уменьшается, поэтому в центральной части слитка образуются крупные равноосные кристаллы. По мере кристаллизации металла примеси оттесняются в жидкую часть. Это предопределяет неравномерное распределение элементов как в микрообъеме, так и в различных зонах слитка. Неравномерное распределение химических элементов в объеме металла называется ликвацией. Жидкий металл имеет больший удельный объем, чем твердый, поэтому в верхней части слитка, которая застывает в последнюю очередь, образуется полость — усадочная раковина,обычно окруженная наиболее загрязненной частью металла. Верхнюю часть слитка отрезают и переплавляют, а остальной металл подвергают обработке давлением.

7. Назовите причины и условия образования …

Дендриты представляют собой непрерывную пространственную решетку, у которой от толстого ствола ответвляются ветви первого порядка, от них — второго, затем третьего и т. д. Все ветви имеют почти правильную кристаллографическую ориентацию. Дендрит представляет собой ветвящееся и расходящееся в стороны образование, возникающее при ускоренной или стеснённой кристаллизации в неравновесных условиях, когда кристалл расщепляется по определённым законам. В результате он утрачивает свою первоначальную целостность, появляются кристаллографически разупорядоченные блоки. Дендритная кристаллизация представляет собой чрезвычайно сложный процесс, связанный с геометрической формой дендритов, диффузией примесей, возможностью движения жидкой фазы в междендритном пространстве, образованием новых неметаллических фаз (неметаллических включений) и ряда других явлений. Дендритная структура влияет на размер зерна и механические свойства литой и деформированной стали. Дендриты часто образуются при кристаллизации металлов. Дендритообразование характерно для веществ, мало склонных к переохлаждению и имеющих большую скорость кристаллизации.

Дендритный рост наблюдается тогда, когда расплав переохлажден; рост дендритов идет в строго определенных направлениях; ветвление происходит приблизительно через одинаковые промежутки, которые становятся все короче с повышением порядка ветвей; дендритно затвердевает лишь небольшая доля расплава. При больших скоростях охлаждения, когда исключаются условия скопления примесей у растущих граней кристалла, дендритная структура кристаллов металла заменяется ячеистой, характеризующейся отсутствием осей второго порядка, а кристаллы имеют вид параллельных стволов, прилегающих друг к другу (рис1).

Рис.1 Ячеистая структура

Ячеистая структура, например, наблюдается при охлаждении пластин кремнистой стали. Средний диаметр ячейки в этом случае тем меньше, чем выше скорость охлаждения.

8. Ук-те причины образования зоны столбчатых…

Структура литого слитка состоит из 3 основных зон: 1-ая зона – наружная мелкозернистая корка, состоящая из дезориентированных мелких кристаллов – дендритов; 2-ая зона слитков – зона столбчатых кристаллов. После образования самой корки условия теплоотвода меняются, градиент температур падает и падает степень переохлаждения стали; 3-я зона слитка – зона равноосных кристаллов. После образования корковой зоны (первой структур.зоны) по мере нарастания толщины тверд.слоя тепловое сопротивление растет, что затрудняет отвод тепла и тем самым снижает скорость продвижения фронта кристаллизации. Когда переохлаждение жид-ти вблизи фронта кристаллизации становится близким к нулю, новые зародыши кристаллизации уже не могут образовываться и поэтому продолжается лишь рост кристаллов, которые образовывались раньше, т.е. кристаллов, уже составляющих фронт кристаллизации. Такие кристаллы вообще могут расти в произвольном направлении, но у тех кристаллов, которые растут под произвольным углом к стенке, скорость отвода теплоты меньше, чем скорость отвода тепла от кристаллов, растущих перпендикулярно стенке. Это объясняется тем, что длина пути теплоотвода по оси кристаллов, растущих наклонно к стенке больше, чем у растущих перпендикулярно к ней. Поэтому наклонные кристаллы растут медленно и постепенно выклиниваются быстрорастущими кристаллами, ориентированными в направлении, противоположному отводу тепла. Так образуется слой крупных, ориентированных кристаллов, называемых столбчатыми (вторая зона слитка). Увеличение перегрева способствуя замедлению кристаллизации создает условия для более глубоко перераспределения примесей м/у твердой и жид.фазами и Þ это способствует развитию хим.неоднородности слитка. В момент, когда т-ра жид-ти у оси становится близкой к т-ре ее кристаллизации, градиент температур в жидкой сердцевине слитка становится близким нулю, и рост столбчатых кристаллов прекращается.

9. Ук-те причины образования равноосных кристаллов и усадочных раковин…..

Процесс кристаллизации представляет собой возникновение в жидкой фазе небольших объемов твердой фазы (центров кристаллизации) и последующий их рост. Сразу же после заливки металла в форму вследствие большой степени переохлаждения около стенок формы возникает большое число центров кристаллизации, из которых начинают расти кристаллы. Растут кристаллы в различных направлениях до тех пор, пока своими боковыми гранями не соприкоснутся друг с другом. Тогда образуется зона мелких равноосных кристаллов, после чего некоторые кристаллы начинают расти в глубь расплава, создавая зону вытянутых, столбчатых кристаллов. Такие кристаллы развиваются наиболее быстро в направлении, противоположном теплоотводу, пока растущие от различных поверхностей охлаждения кристаллы не соприкоснутся. В результате образуется столбчатая структура слитка. Однако часто перед фронтом кристаллизации возникают новые кристаллы, которые успевают развиться раньше, чем к этому месту приблизятся столбчатые кристаллы, растущие от поверхности охлаждения. В таких случаях рост столбчатых кристаллов прекращается и они заменяются более или менее равноосными. Образование зоны равноосных кристаллов связано с возникновением перед движущимся фронтом кристаллизации области переохлажденного расплава. В общем случае структура слитка состоит из наружного слоя мелких равноосных кристаллов, зоны столбчатых кристаллов и центральной зоны равноосных кристаллов. Сплавы, затвердевающие с образованием зоны столбчатых кристаллов, редко бывают однородными, так как обычно центр слитка обогащен различными примесями. Усадочная раковина, полость в металлическом слитке или фасонной отливке, образующаяся при затвердевании (кристаллизации) металла в результате усадки. У. р. располагается обычно в головной (прибыльной) части слитка или в тех объёмах отливки, куда при разливке попали последние порции жидкого металла. Служебная роль У. р. заключается в питании (в процессе кристаллизации) жидким металлом всех полостей, которые образуются под ней, поэтому стремятся возможно дольше сохранять в объёме, где располагается

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: