Форма металлических кристаллов. Строение слитка

При кристаллизации из жидкого состояния для скорости течения процесса и для формы образующихся кристаллов первостепенное значение приобретают такие факторы как:

1. скорость;
2. направление отвода тепла;
3. наличие не растворившихся частиц (готовые центры кристаллизации);
4. наличие конвекционных токов жидкости.

В направлении отвода тепла кристалл растет быстрее, чем в другом направлении. Если на боковой поверхности растущего кристалла возникает бугорок, то кристалл приобретает способность расти и в боковом направлении.

В результате образуется древовидный кристалл, так называемый дендрит, схематическая структура впервые изображена Д.К. Черновым.

Реальный процесс кристаллизации осложняется влиянием четырех (ранее указанных) факторов.

Сочетание влияния этих привнесенных факторов (часто не поддающихся точечному учету) с общими законами кристаллизации и определяет особенности строения стального слитка.

Описание строения стального слитка впервые дано в 1878 г. Д.К. Черновым.

Структура литого слитка состоит из трех основных зон.

Первая зона – наружнаямелкозернистаякорка (1), состоит из дезориентированных мелких кристаллов - дендритов. 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. В результате корка получает мелкозернистое строение.

Рис. Схема дендрита по Чернову Д.К.

Вторая зона – зонастолбчатыхкристаллов (2). После образования самой корки условия теплоотвода меняются, градиент температур в прилегающем слое жидкого металла резко уменьшается и следовательно уменьшается степень переохлаждение стали. В результате из небольшого числа центров кристаллизации начинают расти нормально ориентированные к поверхности корки (т.е. в направлении отвода тепла) столбчатые кристаллы.

Третья зона – зонаравноосныхкристаллов (3). В центре слитка уже нет определенной направленности отдачи тепла.

«Температура застывающего металла успевает почти совершенно уравняться в различных точках» (Д.К. Чернов). Образуется равноосная структура.

Жидкий металл имеет больший объем, чем закристаллизовавшийся, поэтому залитый в форму металл в процессе кристаллизации сокращается в объеме, что приводит к образованию пустот, называемыми усадочными раковинами.

Усадочные раковины могут быть либо сконцентрированы в одном месте, либо рассеяны по всему объему слитка или его части.

В хорошо раскисленной, так называемой спокойной стали, усадочная раковина образуется в верхней части слитка, и в объеме всего слитка содержится малое количество газовых пузырей и раковин.

Недостаточно раскисленная, так называемая кипящая сталь, содержит раковины и пузыри во всем объеме.

Дата добавления: 2014-01-11