Cimmerman (523120), страница 21
Текст из файла (страница 21)
!.!5!. Слиток спокойной стали я процентное отввовввяв от пвавочиогв состввв (по ОбвргаФФврь 15)! 7 1 44 — 74 5 + — 4! -б б +73 +гз ь +20 зг 5 В слитке кипящей стали вся центральная часть — область скопления пузырей — является областью ликвации. Степень ликвааии в кипящей стали выше, чем в спокойной (см. рис. 1.152, 1.153). !Вне. !.752. Слиток кипящей стввв в процентное отввоявивв вт пввввчвогв состава (во Обер" гвФФеру [б)! Зона С Р 3 — Ьв — 45 — г! +ш 1 2 з б б б 7 — !7 Ринеречное ив«ение авв.
!.155 Затвердевание происходит от периферии а центру. Обогащеийый металлический расвтлав разъединяется от фронта кристаллизации; различия в диффузионной подвижаости приводят к различиям в концентрааии, благодаря чему содержание углерода в центре слитка увеличивается. 2. Отрицательная, или обратная, ликвааия в слитке — уменьшение концентрации легирующего элемента в придонном конусе (см. рис. 1.152) или уменьшение концентрации от периферии слитка к центру.
3. Ликвация по весу в разделение смесей двух фаз (жидкость — жидкость или жидкость — твердое тело) в вертикальном направлении под действием силы тяжести (или радиально под действием центробежаой силы), когда имеется различие в плот- ностях компонентов, Встречается в системах типа Сп — РЬ; РЬ вЂ” Еп (и других) с резким различием в удельном весе компонентов! в системах с различающейся плотностью первичных кристаллов и остатков раснлава (РЬ вЂ” ЯЬ, баббиты, заэвтектоидные сплавы Ре — С).
Способы устранения: быстрая отливка; добавка определенных легирующих элементов (например, в сплавах РЬ вЂ” БЬ(5 74 Сп). 4. Кайма по кромке эатвердевания представляет собой местную отрицательную ликвацию. 5. Ч-образная ликвация — имеет место в центральной зоне верхней части крупных слитков, а также при непрерывной разливке; подавляется при использовании особых способов плавки. 6. Ликвациониые шнуры — формы проявления Ч-образной лнквации в условияхнепрерывиой разливки; меняющаяся последовательность положительной и отрицательной ликвации. 7. Теневые полосы, или обратная Ч-образная ликвация, — жгутовидная местная ликвация; зоны, имеющие круглое поперечное сечение диаметром порядка сантиметров и длиной несколько метров.
8. Пятнистая ликвация — «вырожденные» теневые полосы или области со скоплением включений. 9. Ликвация, связанная с газоными пузырями. Газовые пузыри попадают в слиток (отливку) во время процесса затвердевания; является местной положительной ликвацией. Причины макроликбиции 1. Приток остатков расплава к поверхности раздела фаз. Уменьшение объема (усадка) при затвердевании. 2. Потоки жидкости (расплава) в слитке, причиной которых являются градиенты. температур и концентраций. 3.
Влияние силы тяжести в случае фаз. с различной плотностью. Способы лрбдогбраи4ения макроликбации. Технологические приемы, позволяющие управлять процессом затвердевания, в частности реализующие «прерывистое затвердевание». В этих случаях обратная макроликвация является функцией размера слитка, его формы, концентрации примесных и легирующих элементов и протекания собственно процесса затвердевания. Другая возможность — переплавка. 1.8.1.4.
Трехзонная литая структура Начальная стадия затвердеваиия — зародышеобразование, в результате которого происходит переход в твердое состояние. Две возможности получения либо мелко; либо крупнокристаллитной литой структуры изображены на рис. 1.154 и 1.155. КвЯ и Ук не являются константами, они меняются как функция от йТ=Т, — Т. Трехзоннол литая структура (рис. 1.156).
На этом рисунке: 1 †мелкокристаллическая периферийная зона. КвЕ имеет макси- К,1- У Ул «61 1л Нлг Квг 76 АТ вЂ” ~- 16 81' Рис. 1.1Ы. Обрэаова иае крупного зевка Ркс. !.16Д Образо»а вил мелкого лепил Рис. 1.166 Ри 1.16Г Рис. 1.166 68 мальное значение; П вЂ” зона столбчатой кристаллизации, или транскристаллитная зона.
В точке плавления ЬТ=О; КвХ 0", 1'к=О; 1П вЂ” зона крупнокристаллическая Переохлаждение до уровня, когда КвЯ имеет умеренное значение. Характер образующейся литой структуры зависит от состава сплава; чистоты исходных металлов; условий выплавки, разливки (литья) и охлаждения; температуры азливки (литья); характера н вида формы песчаная, металлическая, а также ее размеров, толщины стенок, поперечного сечения, температуры (рис. 1.157, 1.158)].
Ранее применявшаяся форма слитков приведена на рис. 1.157 [14] (1 — мелко- кристаллическая периферийная зона; 11— зона транскристаллизации; ПТ вЂ” крупиокристаллическая зона). Ныне применяемая форма слитков на рис. 1.158 [96] (Па — колонновидные столбчатые кристаллы; Пб — дендритные:столбч атме кристаллы) .
Описание зон: 1. Мелкокристаллическая или мелкодендритная периферийная зона (по кромке). Возникает из-за быстрого охлаждения расплава у стенок формы. Мелкозернистость — функция Квя 11. Зона транскристаллизации, или зона направленных колонновидных столбчатых кристаллов, заканчивающаяся направленными дендритными столбчатыми кристаллами и, наконец, разветвленными столбчатыми кристаллами с уменьшающейся преимущественностью направления (контактно-дендритная зона). П1. Крупнокристаллическая вона, или зона глобулярных дендритов. Формирование этой зоны происходит благодаря тому, что включения и примеси в технических металлах обогащают центральную часть слитка (отливкн).
Это определяет повышенные значения КэХ и нерегулируемую кристаллизацию в условиях незначительного теплоотвода. Текстура в литых металлах. Напранленное расположение кристаллов в зоне транскристаллизацни. Большие оси столбчатых кристаллов совпадают с направлением [100] в металлах с г.ц.к. решеткой или с направлением [0001] в металлах с гексагональной решеткой. Перегрев или «передержка» расллава.
Длительная выдержка при температуре )Т, нли сильное превышение Т, ведет к разрушению зародышей. 1.8.2. Переход в стеклообразное состояние Кристаллизация не происходит, когда не достигаются даже минимальные значения КвТ и ок нз-эа очень быстрого охлаждения. В случае металлов образуются тонкие аморфные слои. У силикатных и высокополимерных веществ существует состояние переохлажденного расплава. Материал имеет свойства твердого тела, но с аморфной структурой.
Россгекловокиг. Происходит, когда стеклообразное вещество преднамеренно переводят в кристаллическое состояние (например, при умеренном нагреве). 1.8.3. Переход газовая фаза — твердая (кристаллическая) фаза Зародышеобраэованив. Существует гомогенное и гетерогенное зародышеобразование. Кристаллизация происходит тогда, хду лонуннтрпаии клеиентрауии ьь ) ьь .Соя ьь Рнс. 1Пеэ. Днснрс»нос нрснращсннс.
Изменение нснцснтрлцнн диттояние когда имеется пересыщенный и/или пере- охлажденный пар. Возникают деидриты. Усы. Кристаллы в виде нитей, которые могут получаться из пара, раствора и твердой фазы. Высокая врочность в направлении длинной оси нитевидного кристалла обусловлена тем, что в кристалле имеется лишь одна винтовая дислокация раста (рис. 1.159). Рнь 1.166. Рост ннтсннднстс нрнстнлла.
содержащего одну винтовую днслснацвю роста 116) Порядок размеров усов: длина 10 мм, толщина 10 мкм. Они представляют интерес из-за их исключительно высокой прочности, являясь праятичесни бездислокацианными. Эпитинсия. Закономерное сращивание различных кристаллов или закономерное наращивание нового кристалла на подложку, имеющую изоморфное (или псевдоморфнае) строение с растущим кристаллом.
Эпитаксия имеет место тогда, когда плоскость подложни захватывает, например, из пара (газовой фазы) кристаллизующиеся иа ней атомы при сохранении соответствующегося структурнога упорядочения» Растущий кристалл («гость») ориентируется по отношению к решетке подложнн таким образом, что в обеих кристаллических решетках межатомное расстояние одинаково или очень близко. Решетка растущей пленки («гостевого» кристалла) при этом может иметь упругие искажения, так как на самом деле решетки подложни и растущего кристалла могут быть и не столь близнн. Работа зародышеобразования понижается из-за стимулирукяцего влияния подложки, что способствует образованию эпитаксиальных фаз. Имеет значение для получения пленок (например, полупроводникового производства) .
Хемозпиталсид Имеет место, когда между подложкой и внешней средой появляется пленка выросшего продукта реакции (например, при коррозии). 1.9. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В П)ЕРДОМ СОСТОЯНИИ Процессы превращения в твердом состоянии имеют большое теоретическое и прикладное значение, так как благодаря изменению структуры в результате этих превращений можно существенным образом влиять на свойства материала. Механизм превращений (на атомном уровне) определяется перестройкой решеток фаз в результате изменения местоположений атаман (нанример, в результате сдвига или диффузии).
Различают (28): непрерывное превраще. ние (рис. 1.160 и 1.162) и дискретное (прерывистое) превращение (рис. 1Л61 и 1Л63). Струквурас Саруктури» ~ь ~ ~Я »» утЮ У» Ф вист тру р»кхтзт рис тта Рнс. 1.166. Нспрсриннсс нрснрнщснвс. Структура Рнс. 1.161. Днснрстнсн нрснращсннс. Структура Рнс. 1Лет. Нспрсрыннсс прснращснмс. И»мни«две конце нтр ацн н Кроме того, известно еще деление иа (5, 13): 1) превращения 1-го рода (имеется скрытая теплота превращения; дискретное изменение энтропии; например, превращения с изменением структуры я/или концентрации); 2) превращения 2-го рода (удельная теплоемкость во время превращения проходит через максимум; непрерывное изменение энтропии; например, магнитное превращение).
Еще одна возможная классификация [6, 13]: а) гомогенное превращение; встречается при небольших изменениях энергии в больших объемах; отсутствует зародышеобразование; например химические реакции; б) гетерогенное превращение; небольшие изменения энергии системы, приводящие к сильному изменению свойств; фазовый переход начинается в определенном месте ре- ТА БЛИЦА 1З Гомогенное превращение, спинодзлыюе расслоение, процессы упсрялочеиня Гетерогенное превращение , Рост, управляемый теплопере носом, плзвление, затвердевание термически ЙктианрюВениВзй РОст Атермический рост (гранины, способиме К СКОЛЬМЕНИЮ) Когерентиые поверхности гранил Полукогеренгиые псверхиосщ гранил Полиморфизм превращения, рост из пповой фазы, массивные превраще- нии Когереит. мартеиснт Механими кое Мартсиснт образование двойников Малоугловые граниим зе)нм Неп .: .е преврыпсини П рерывиспсе превращения Улрщляемма управляемый граничными дифф) анан поверхноспгми Эвтептоидные реакгащ Рост крисмлла вз паровой фазы Вьщеление, рамиареиие Выделение, растворение 3'А Б л л ц А 1а Харехтсрньга ОсОбаииссчи тап преарыаеввя Термически актнвируемые; образование сверхструктуры беэ образования зародышей н роста иффузия — по нормали к границе фазы ристаллографически произвольно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
