Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

Таким образом, при соприкосновении расплавленного металла со стенками изложницы в первоначальный момент образуются мелкие разноориентированные зерна 1 (рнс. 12). Так как скорость затвердевания слитка уменьшается, то кристаллиты растут, ориентируясь по направлению отвода теплоты, в результате чего образуется зона 2 слитка, представляющая ориентированные столбчатые или древовидные кристаллиты. Внутреннюю чсть слитка 8 составляют неориентированные, крупные равновесные кристаллиты. В результате кристаллизации полученный слиток имеет в верхней части усадочную раковину ЬЗ 5, вблизи которой располагаются 2 мелкие газовые раковины 4. Такой слиток из-за указанных дефектов • применять для получения изделий нельзя, поэтому верхнюю и нижнюю часть его (20-25% металла по массе) отрезают и направляют на переплав.

Недостатки, возникающие при

разливке стали в изложницы, устра-

, ~ няются при получении слитков «а

Рис. 12. Стсоенис »

установках непрерывной разливки

слитка спокоиноп ста ли

стали.

4. Аллотропия металлов

Атомы большинства элементов образуют устойчивые, строго определенные кристаллические решетки. Но ряд металлов в твердом состоянии при различных температурах имеет ра.зличное строение кристаллической решетки, т. е. может перестраиваться из одной кристаллической системы в другую. Процесс перехода при нагревании (охлаждении) одного вида кристаллической решетки металла в другую или изменение параметра решетки называют аллотропическим или полиморфным превращением, а кристаллические формы одного и того же элемента называют полиморфными или аллотропическими модификациями. Аллотропические формы элемента принято обозначать греческими буквами: а, р, у. б и т. д. Превращение одной аллотропической формы в другую

Время

Рис. 13. Кривая нагревания химически чистого железа

При нагревании металла сопровождается поглощением теплоты и происходит при постоянной температуре.

Аллотропические модификации имеют железо, кобальт, олово, марганец, титан, никель, цирконий и некоторые другие металлы. Для примера рассмотрим аллотропические превращения железа. На рис. 13 показана кривая нагревания железа. Критические точки перехода одной модификации железа в другую при нагревании принято обозначать Ас с цифрой (Лсз, Aci), а при охлаждении - Аг (Лгз, Ati). Индексы 3, 4 указывают на аллотропические превращения, индекс 1 оставлен для обозначения превращения .на диаграмме состояния Fe-РезС, а индекс 2 - для обозначения магнитного превращения. Железо плавится при 1539° С и в твердом состоянии имеет следующие кристаллические формы решетки: от 1539 до 1401° С - кубическую объемноцентрированную решетку с параметром 2,93 А, это так называемое 6-железо (чаще обозначаемое как высокотемпературное а-железо). Растворимость углерода в 6-железе мала и составляет до 0,08%- При 1401-910°С железо имеет кубическую гра1нецентрИрова.Нную решетку с параметром решетки 3,66 А, так называемое у-железо. В у-железе в зависимости от тем,пературы растворяется от 0,8 до 2,14% углерода. Оно немагнитно. При 910-768° С железо имеет кубическую объем1ноцентрированную решетку с параметром решетки 2,9 А, оно также немагнитно и называется а-нвмаГНитным железом, раньше его .называли р-желе-зом. Железо ниже 768° С имеет кубическую объемно-центрирова.нную решетку с параметром 2,87 А, .называемую а-Магнитным железом. Максимальная растворимость углерода в а-железе при 727° С составляет всего 0,02%, а при комнатной тем.пературе - 0,006%.

При аллотропическом превращении всегда наблюдается изменение объема металла, что приводит в некоторых случаях к нежелательным результатам, например, при аллотропических превращениях олова. Олово имеет две аллотропнйе модификации: a-Sn (серое олово), ус-

тойчивое при температуре ниже 18*0, и p-Sn (белое олово), устойчивое при температуре .выше 18° С. При пере- ходе p-Sn->-ct-Sn (процесс идет очень медленно, но усн- • ливается при охлаждении) происходит превращение тетрагональной объемноцентрированной решетки в ре-{ шетку алмаза, резко увеличивается объем (примерно на 25%) и белое олово превращается в серый порошок («оловянная чума»). Но белое олово способно к переохлаждению, поэтому оно может длительное время сохраняться при температуре ниже 18° С, однако опасность «оловянной чумы» велика при нахождении олова при температуре ниже нуля.

5. Методы изучения строения металлов

В настоящее время имеется много разнообразных методов определения строения металлов и сплавов.

Расположение атомов в кристаллической решетке устанавливают с помощью рентгеновских лучей, т. е. методом рентгеноструктурного анализа.. Определение размеров, форм и взаимного расположения кристаллитов осуществляется металлографическими методами, основанными на том, что .все металлы и сплавы для видимого света являются непрозрачными телами. Для этой цели используют изломы или шлифы.

Определение структуры металлов и сплавов проводится при помощи макро- и микроанализа. Макроанализ (макроскопический анализ)-это определение строения металла или сплава (макростроения) невооруженным глазом или с помощью лупы (увеличение до 30 раз). Этим методом выявляют пороки в отливках, волокнистое строение ковочио-штампованных, прокатанных деталях; их неоднородность, распределение вредной примеси серы и т. д.

Микроанализ (микроскопический анализ) проводят с помощью металлографических микроскопов, использование которых позволяет определить тип структурных составляющих, их форму, величину, расположение, наличие неметаллических и других включений, дефектов и т. д. Применяемые металлографические микроскопы позволяют обнаружить частицы до 0,2 мкм (увеличение до 2000 раз, а с применением электронного микроскопа увеличение достигает до 100 тыс. и больше раз).