HomeПростые металлы › Строение слитка (отливки)

Строение слитка (отливки)

Строение слитка (отливки)Каково же строение металлического слитка, наблюдаемое в практике? В связи с разнообразием факторов, влияющих на это строение, и вид структуры должен быть весьма разнообразным.

 

Рассмотрим наиболее часто наблюдаемый вид структуры, когда отливается жидкий металл в вертикальную форму или изложницу с холодными стенками. Здесь наблюдаются различные области, или зоны, кристаллов-зерен, которые схематически изображены. Значком  показана первая наружная зона слитка,получающаяся при соприкосновении жидкого металла с холодными стенками изложницы и состоящая из мельчайших зернышек или ден-дритов, затвердевающих мгновенно и образующих как бы тонкую «корку» — основу слитка.

 

На макроструктуре же вследствие ее тонкости она не всегда бывает ясно различима, как, например, на фиг. 25. Зерна этой корки должны быть мелки, и ориентировка их может быть самая разнообразная, так как возникновение и рост зерен будут происходить чрезвычайно быстро и направление может вызываться мельчайшими неровностями, существующими на поверхности стенок изложниц.

 

Образование наружной кристаллизационной зоны — тонкой корки твердого металла — сопровождается частичным прогревом стенок изложницы и создает для оставшейся жидкой массы «тепловую рубашку», благодаря которой скорость охлаждения жидкого металла уменьшается. Вслед за образованием указанной тонкой корки наступают условия, которые вызывают образование второй кристаллизационной зоны в слитке (помечено цифрой 2 на фиг. 26).

 

Вторая кристаллизационная зона отличается той особенностью, что в ней рост кристаллов приобретает направленный характер, ориентируясь к внешнему отводу тепла. В результате образуется слой крупных кристаллов удлиненной формы, называемых столбчатыми или шестоватыми, так как они напоминают как бы столбы или шесты, упирающиеся в стенки корки перпендикулярно к ее наружной поверхности.

 

Образующиеся здесь кристаллиты растут преимущественно в направлении отвода тепла, отчасти разрастаясь и вширь до взаимного соприкосновения и образования сплошной зоны- столбчатых кристаллов. Это явление как бы прорастания длинными кристаллами толщи слитка носит название транскристаллизации, и поэтому вторая зона называется транскристаллизационной.

 

Образующаяся зона транскристаллизации все более замедляет отдачу теплоты наружу, изолируя собой от внешнего охлаждения внутреннюю область жидкого металла, пока скорость охлаждения последнего не станет ничтожной.

 

Тогда получается третья область кристаллизации (цифра 3 на схеме): жидкий металл будет всей своей массой медленно охлаждаться в таких условиях, что в нем начнут возникать центры кристаллизации не только на границе с затвердевшим металлом, но и внутри всей массы.

 

Очевидно, при этом ориентировка в определенном направлении образующихся кристаллов уничтожится, и образование транскристаллизационной зоны прекратится. Получится вновь область неориентированных кристаллов, только уже относительно более крупных, чем в наружной зоне (корке), и притом свободно растущих в жидком расплаве.

Величина зерен третьей области может получаться различной: крупнее или мельче, чем во второй зоне, но всегда крупнее, чем в первой зоне.

 

Приведенная макроструктура слитка свидетельствует о сложности процесса затвердевания, происходящего обычно в несколько стадий. Какие факторы наиболее влияют в данном случае на образование структуры и величины зерна, — на данный вопрос не всегда возможно ответить и в этом отношении нет единого мнения.

 

Вопреки широко распространенному мнению о том, что получение мелкого зерна обусловлено быстрым охлаждением, существует мнение, что быстрое охлаждение иногда может способствовать укрупнению зерен, а на размельчение влияет главным образом механическое воздействие (перемешивание, вибрация), а также присутствие посторонних включений — зародышей, остающихся в жидкости при небольшом ее перегреве и выдержке или попадающих при литье путем захлестывания извне струей жидкого металла.

 

Каковы бы ни были факторы, влияющие на структуру литого металла, можно утверждать лишь одно: зерна слитка в центральных зонах обычно получаются сравнительно крупными, макроскопически различимыми.

 

Для получения же очень мелких, микроскопических зерен, исходные слитки после их затвердевания обычно подвергают дальнейшей обработке термическим или механическим способом.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.