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 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

тически не изменяя его химического состава, вызывают при кристаллизации измельчение зерна и тем способствуют улучшению механических свойств. Так, при модифицировании магниевых сплавов зерно уменьшается от 0,2-0,3 до 0,0i--0,02 мм. При литье слитков и фасонных отливок модифицирование чаще проводят введением в расплав добавок, которые образуют тугоплавкие соединения (карбиды, нитриды, оксиды), кри-сталлнзуюощеся в первую очередь. Выделяясь в виде мельчайших частиц, этн соединения служат зародышами кристаллов.

Строение металлического слитка

Кристал,7!ы, образующиеся в процессе затвердевания металла, в зависимости от скорости охлаждения, характера и количества примесей могут иметь различную форму.

Рис. [9. Схема дендритного кристалла (а) и его роста (б)

Чаще в процессе кристаллизации образуются разветвленные, или древовидные, кристаллы, получившие название дендритов (рис. 19). При образовании кристаллов первоначально образуются длинные ветви - так называемые оси первого порядка (главные оси дендрита /).

Одновременно с удлинением осей первого порядка на их ребрах происходит заро>адение и рост перпенди-

• Дендрит - от греческого слова «дендрон» (дерево).

кулярных к ним таких же ретвеи второго порядка ( ). В свою очередь на осях второго порядка зарождаются и растут оси третьего порядка ( /). В конечном счете образуются кристаллы в форме дендритов. Правильная форма дендритов искажается в результате столкно-

Рис. 20. Схема строения (с) и макроструктура (б) литой стали: I - зона мелких различно ориентированных кристаллов; 2 - зона сю бчатых кристаллов; 3 - зона крупных различно ориентированных кристаллов

вения и срастания частиц на поздних стадиях кристаллизации.

Кристаллизация жидкого металла начинается у поверхности более холодной формы и внача-ле происходит преимущественно в примыкающем к поверхности тонком слое сильно переохлаладенной жидкости. Вследствие бо.пьшой скорости охлаждения это приводит к образованию на поверхности слитка очень узкой зоны У сравнительно мелких равноосных кристаллов (рис. 20).

За зоной У расположена зона 2 удлиненных дендри-тов. Рост этих кристаллов происходит в направлении отвода тепла, т. е. нормально к стенкам изложницы. Последовательный рост дендритов от стенки изложницы происходит благодаря продвижению в глубь расплава ветвей первого порядка и их разветвлению (рис. 20).

В случае сильного перегрева металла, быстрого охлаждения его, высокой температуры литья и спокойного заполнения формы зона удлиненных дендритов может полностью заполнить весь объем.

При низкой температуре литья и медленном охлаждении, например в серединных споях крупных отливок, также создаются условия для возникновения зародышей кристаллов. Это приводит к образованию во внутренней части отливки структурной зоны 3, состоящей из равноосных различно ориентированных дендритов (рис. 20). Размеры этих кристаллов зависят от степени перегрева жидкого металла, скорости охлаждения, химического состава, наличия примесей и др.

Тугоплавкие частицы, находящиеся в жидком металле, способствуют развитию зоны мелких равноосных кристаллов.

Жидкий металл имеет больший удельный объем, чем твердый; поэтому в той части слитка, которая затвердевает в последнюю очередь, образуется полость - усадочная раковина. Усадочная раковина окружена наиболее загрязненной частью металла, в котором после затвердевания образуются микро- и макропоры и пузыри.

Полиморфные превращения. Значительное число металлов в зависимости от температуры может существовать в разных кристаллических формах или в разных полиморфных модификациях. В результате полиморфного превращения атомы кристаллического тела, имеющие решетку одного типа, перестраиваются таким образом, что получается кристаллическая решетка другого типа. Полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, дпя большинства металлов принято обозначать буквой а, при более высокой р, затем -у и т. д.

Известны полиморфные превращения Fe Fe., Sn„ Srip, Ti„ Tip, а также для Со, Мп, Са, Li, Na н др.