Лекція №5 : Дендритна кристалізація і будова зливка

План

1. Дендритна кристалізація

2. Умови утворення різних зон зливка

3. Структурні зони зливка

4. Дефекти зливка

Характерним для дендритної кристалізації є те, що зародки ростуть з нерівномірною швидкістю і переважно у напрямках інтенсивного тепловідбору, де швидкість росту максимальна. У цих напрямках формується вісь (або гілка) першого порядку — стовбур майбутнього дендритного кристалу. Подальше збільшення розмірів осі першого порядку відбувається не лише за довжиною, а й за перерізом зростаючого кристалу. Внаслідок цього вісь завтовшки більша в основі та менша біля вістря. З часом від осей першого порядку під певним кутом починають рости нові гілки — осі другого, третього, четвертого та інших порядків. Зі зростанням гілок високих порядків заповнюються всі проміжки, які займає рідкий метал. Внаслідок нерівномірної кристалізації зерен дендритної форми у різних місцях дендрита хімічний склад неоднаковий. Таку неодно­рідність складу в межах одного дендритного кристалу називають дендритною ліквацією.

За виробничих умов при охолодженні великих мас металу у фор­мах (виливницях) тверднення не може відбуватися водночас по всьому об'єму зливка. Воно починається у зонах найбільшого відведення тепла (стінки і дно виливниці) і розповсюджується до середини форми. Різний ступінь переохолодження металу в об'ємі зливка, наявність домішок, температурно-часові параметри криста­лізації та охолодження металу зумовлюють неоднорідність макро­структури, форми і розмірів зерен, хімічного складу, наявність макро- і мікронесуцільностей у металі зливка.

Макроструктура сталевого зливка складається з трьох основних зон:

- дрібних рівноосних кристалів;

- великих орієнтованих (стовпчастих);

- рівноосних різно орієнтованих кристалів.

Зовнішня зона розповсюджується на невелику глибину. Дрібні рівносні кристали утворюються за умов значного переохолодження металу при контакті розплаву з холодними стінками виливниці. При цьому виникає значна кількість центрів кристалізації.

Зона 2 утворена досить великими стовпчастими кристалами, що ростуть перпендикулярно стінкам і дну виливниці, тобто у напрямку, протилежному відведенню тепла від розплава.

Центральна зона 3 зливка складається з різних за розміром і орієнтацією рівноосних кристалів.

Кристалізація зливка з утворенням різних структурних зон зумов­лює наявність макроскопічної ліквації (зональної). Найбільше до­мішок скупчується у центральній та верхній частинах зливка. Слід відзначити також зменшення об'єму твердого металу порівняно з рідким (усадка). Це зумовлює утворення несуцільностей у вигляді зосередженої раковини усадки, або зони дрібних раковин, порож­нин, мікропор. Найбільш негативно на структуру і властивості металу впливає раковина усадки, поблизу якої сконцентрована найбільша кількість шкідливих домішок.

Частина зливка, де знаходяться раковина усадки, усадкова рихлота та лікваційна зона, є дефектною частиною (частиною надливу).

Тому при подальшій обробці тиском ця частина (15...25 %) видаляється і надходить на переплав. Дрібні несуцільності, якщо їхні стінки не окислились, усувають обробкою тиском (прокатування, кування тощо). Структурні й хімічні неоднорідності литого металу певною мірою усувають при наступній термічній обробці. Для сталевих виливків найбільш розповсюджені два варіанти термічної обробки: нормалізація та нормалізація з наступним відпуском. Термічна обробка у більшості випадків є обов'язковою операцією технологічного процесу одержання литих виробів.

Питання для самоконтролю

1. Умови утворення дендритів.

2. Що таке дендритна ліквація?

3. Умови утворення основних зон зливка

4. З яких кристалів складається зона 1?

5. З яких кристалів складається зона 2?

6. З яких кристалів складається зона 3?

7. Що є дефектами зливка?

8. Що є прибутковою частиною зливка?

Змістовий модуль 2. Методи дослідження і випробування металів

Дата добавления: 2015-06-25