ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПОД ВСЕСТОРОННИМ ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ из "Кристаллизация металлов и сплавов под давлением " Большинство металлов и сплавов при плавке и заливке активно взаимодействуют с газами окружающей среды (водородом, кислородом, азотом, парами воды, окисью углерода, углекислым газом, углеводородами и др.). Характер взаимодействия зависит от вида и свойств газа, природы растворителя (металла, сплава) и внешних условий (температуры и давления). [c.40] При понижении температуры расплава растворимость газов уменьшается, наступает перенасыщение, и растворенные газы выделяются из раствора в виде самостоятельной фазы. Пузырьки газа из-за большой разности в плотности всплывают и удаляются из расплава в том случае, если общее внешнее давление, препятствующее выделению газов из расплава, будет меньше общего давления газов в рассматриваемой части расплава, т. е. [c.40] Рш-А—внешнее давление, включающее давление газообразной фазы над расплавом Рг.ф), гидростатическое давление металла (Рм) и капиллярное давление (Я .д). [c.40] Если предположить, что при неравновесных условиях охлаждения из расплава успевает выделиться не весь растворенный газ, а лишь половина его, а в твердом состоянии сплава газ не выделяется (пунктирные кривые), то количество выделившегося из раствора газа при атмосферном давлении определяется расстоянием между а и Ь. Если в период охлаждений расплава (растворено то же самое количество газа, определяемое точкой а) повысить давление до 0,4 МН/м то при принятых условиях окажется, что начальное положение соответствует пределу насыщения, который при 0,4 МН/м и при той ( е температуре Tj определился бы точкой сц. [c.41] Газовыделение начнется не при температуре Гдик, а при температуре равновесия Т2, расположенной на кривой 2 между ликвидусом и солидусом. При охлаждении от этой температуры согласно принятому условию газ почти не выделяется. Следовательно, при принятом соотношении между растворимостью газа и давлением при 0,4 МН/м газа из раствора выделяется мало. [c.42] Метод кристаллизации под давлением, разработанный А. А. Бочваром и А. Г. Спасским [53, 54], основан на том, что при повышенном давлении (0,4—0,5 МН/м ), создаваемом над кристаллизующимся в литейной форме расплавом, в растворенном состояаии может остаться больше газов, чем при атмосферном давлении. При этом можно получить плотные отливки без газовой пористости даже из газонасыщенного расплава. Этот метод считается одним из наиболее эффективных в борьбе с газовой пористостью в фасонных отливках из алюминиевых сплавов. [c.42] Исследовано [55] насыщение расплава чистого алюминия (99,999%) водородом на плотность слитков диаметром 50 и высотой 160 мм, закристаллизованных под атмосферным давлением и поршневым давлением до 200 МН/м . Сплав выплавляли в высокочастотной индукционной печи с графитовым тиглем и продували водяным паром при его расходе 1—2 л/мин. Затем газонасыщенный расплав заливали в металлическую матрицу, нагретую до 150° С, в которой он затвердевал под атмосферным или поршневым давлением. Установлено, что макроскопические дефекты в слитках, содержащих водород, уменьшаются по мере увеличения давления и почти полностью исчезают при давлении 50 МН/м . При этом с увеличением давления (свыше 20 МН/м ) значения плотности выравниваются по высоте слитка, приближаясь к максимальным. [c.42] Отмечено, что при малых давлениях газовые раковины в слитках из алюминия, насыщенного водородом, полностью не устраняются и выявляются после их прокатки и термической обработки. На рис. 16 кривая 1 разграничивает области, соответствующие получению слитков с газовыми раковинами и без них. [c.42] Как и в условиях всестороннего газового давления [54], газовая пористость в металлах и сплавах, закристаллизованных под механическим давлением, отсутствует при Р 0,35 МН/м . [c.43] Образование газовой пористости в стали в значительной степени определяется процессом окисления углерода по реакции [С] + [0]=С0. Поэтому давление образующейся окиси углерода у фронта кристаллизации зависит от величины эффективного распределения углерода и кислорода. [c.43] Для определения возможности устранения газовой пористости при приложении внешнего давления на расплав в процессе его затвердевания проведено исследование на стальных слитках диаметром 160 и высотой 260 мм. Для интенсификации приведенной выше реакции в расплав стали с содержанием 0,12% С вводили железную руду из расчета получения в стали 0,043% О, что более чем в 2 раза превышает равновесное содержание при данной концентрации углерода. Сталь при температуре 1550° С заливали в графитовую изложницу с толщиной стенки 40 мм и выдерживали в ней до полного затвердевания под давлением 1,1 MH/u , создаваемым аргоном в автоклаве. [57]. [c.43] Одновременно рассчитаны значения скорости роста твердой фазы по мере затвердевания слитка, эффективные коэффициенты распределения углерода и кислорода и давление Рсо (табл. 3). [c.43] ЛИТЫХ заготовках. Однако из этого не следует, что при кристаллизации под давлением можно изготовлять слитки и отливки из металлов и сплавов, насыщенных газами. Действительно, газовые раковины при наложении давления не образуются, но механические свойства газонасыщенного металла будут ниже, чем дегазированного и рафинированного. [c.44] что С увеличением количества вводимого рас-кислителя механические свойства углеродистой стали в литом состоянии (без термической обработки) повышаются. [c.44] Следовательно, для получения качественных заготовок с высокими механическими свойствами необходимо тщательно готовить расплав, применяя известные методы дегазации, раскисления и т. п. [c.44] При достаточно высоком давлении, прикладываемом к расплаву, можно настолько уменьшить его объем, что металл, сохраняя неизменной температуру, перейдет в твердое состояние. [c.45] Если ближний порядок в жидкости соответствует упаковке атомов образующейся твердой фазы, то уменьшение объема при затвердевании под давлением можно отнести к исчезновению вакансий и областей разупоря-доченного расположения атомов между областями жидкости, в которых существует ближний порядок. [c.45] Френкель отмечает, что формула (30) может претендовать на удовлетворительное описание поведения жидкости только до тех пор, пока температура этой жидкости близка к точке кристаллизации. [c.45] Из формулы (30) следует экспоненциальная зависимость свободного объема жидкости от давления жидкость гораздо более сжимаема по отношению к малым давлениям, чем к большим. На это указывал П. Бриджмен [25], установивший, что объем жидкости при повышении давления до 200—300 МН/м сокращается значительно быстрее, чем при дальнейшем его увеличении. При 500—600 МН/м это сокращение становится на порядок меньше. [c.45] В обычных условиях давление прикладывается к расплаву, залитому в изложницу или литейную форму. Поэтому до наложения давления образуется наружная твердая корка и начинается формирование усадочных раковин и пор. Атмосферное давление в отношении образовавшейся твердой корки является всесторонним до тех пор, пока остается открытой поверхность расплава. Этому способствует установка прибылей, в которые стремятся вывести усадочные раковины. [c.46] Вернуться к основной статье