ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Формирование структуры слитков и отливок из "Кристаллизация металлов и сплавов под давлением " Как правило, слитки и отливки, изготовленные в условиях кристаллизации под механическим давлением, имеют структуру литого металла. В зависимости от величины давления прессования, температурных режимов и других технологических параметров структура может быть транскристаллической (со столбчатой зоной по всему сечению), равноосной или смешанной. Ведущая роль здесь принадлежит температурным режимам литья и давлению. [c.107] Результаты опытов, проведенных на слитках (D = = 55 мм, HID=2) из латуни ЛМцА57-3-1, показали, что мелкокристаллическое строение можно получить во всем диапазоне исследованных давлений — от атмосферного до 600 МН/м только при определенной степени перегрева над температурой ликвидуса, не превышающей 50 — 60° С. Увеличение степени перегрева до 100° С приводит к укрупнению структуры и появлению значительной зоны столбчатых кристаллов со стороны боковых поверхностей. [c.107] что слиток имеет три структурные зоны наружную зону мелких равноосных кристаллов, зону столбчатых кристаллов и центральную зону равноосных кристаллов, размеры которой не одинаковы как в поперечном, так и в продольном направлениях. Подобные зоны наблюдаются в слитках различного диаметра (от 30 до 80 мм) при указанных выше режимах заливки и прессования. [c.108] Протяженность зоны столбчатых кристаллов (Z t) уменьшается при повышении начальной температуры прессформы, снижении температуры заливки и времени выдержки расплава в матрице до приложения давления, а также при увеличении диаметра слитка (рис. 54). Такое влияние объясняется тем, что большинство из перечисленных параметров, например повышение температуры прессформы и увеличение диаметра слитка, способствует уменьшению скорости охлаждения кристаллизующегося расплава. [c.108] Влияние перегрева и температуры заливки на структуру заготовок при обычных условиях литья общеизвестно с увеличением перегрева увеличивается протяженность зоны столбчатых кристаллов и укрупняются зерна в центральных зонах слитка [41]. Эта зависимость сохраняется и при кристаллизации под поршневым давлением. [c.108] Следует отметить, что протяженность и конфигурация столбчатой зоны изменяются по высоте слитка, увеличиваясь при переходе от нижнего торца к верхнему (рис. 54,а). Образование зоны транскристаллизации различной протяженности по высоте указывает на то, что формирование структуры в отдельных сечениях происходит при различных режимах охлаждения. Выше было показано, что давление в большей степени воздействует на верхнюю часть слитка, прилегающую к пуансону. Поэтому твердая корка на этом участке плотнее прижимается к стенкам матрицы, в результате чего интенсивность охлаждения возрастает, а следовательно, увеличивается и протяженность (ширина) зоны транскристаллизации. [c.109] Изменяется и конфигурация столбчатой зоны по высоте слитка. В верхних зонах, прилегающих к пуансону, столбчатые кристаллы изогнуты и наклонены к наружной поверхности по мере приближения к нижнему торцу изогнутость и наклон кристаллов уменьшаются. Вблизи нижнего,торца они растут перпендикулярно к наружной поверхности, т. е. растут в соответствии с направлением теплоотвода. [c.110] Вытесненные обломки кристаллов могут иметь различные размеры, поэтому некоторые из них могут снова расплавиться, если расплав залит с высоким перегревом, а некоторые могут стать дополнительными центрами кристаллизации, способствуя измельчению зерен в центральных зонах. Часть кристаллов может опуститься вниз под действием силы тяжести, образуя при этом зону мелких равноосных кристаллов у дна в виде конуса осаждения. [c.112] Если мелкокристаллическая зона вблизи наружной поверхности слитка образуется в первые моменты времени после заливки расплава в матрицу из-за быстрого охлаждения и достижения такого переохлаждения, при котором примеси, имеющиеся в самом расплаве или на поверхности матрицы, становятся эффективными центрами кристаллизации, то измельчение структуры в центральных зонах, по-видимому, связано главным образом с образованием большого числа центров кристаллизации, являющихся обломками растущих кристаллов. [c.112] На рис. 56 приведены данные, характеризующие изменение размеров зерен в слитках различного диаметра по сечению, равноудаленному от торцов, при Р=200- -4-250 МН/м . Из кривых видно, что зоны мелких кристаллов обнаруживаются как вблизи наружной поверхности, так и по оси слитка. Эти зоны наиболее ярко выражены в слитках малого диаметра. Вместе с тем увеличение диаметра слитка приводит к укрупнению зерна не только на половине радиуса, но и в центральных зонах. [c.112] Закономерности в формировании структуры слитков из латуни ЛМцА57-3-1 при кристаллизации под поршневым давлением справедливы и для других металлов и сплавов. [c.112] С увеличением давления структура слитков из меди марки Ml измельчается (рис. 57), а протяженность зоны столбчатых кристаллов уменьшается (рис. 57, 58). Следует отметить, что при отношении HID, близком к единице, изгиба столбчатых кристаллов почти не наблюдается. [c.112] При низкой температуре заливки, малом перегреве в момент приложения давления, равном 5° С для сплава Си —20% РЬ и ГС для сплава Си — 10% Sn, и быстром наложении давления мелкокристаллическая структура образуется по всему сечению слитка вследствие переохлаждения расплава за счет повышения температуры плавления при высоком давлении. [c.113] По данным Д. И. Белого и др. [11,43], изучавших структуру прессованных во время кристаллизации слитков и отливок из чистых металлов (А1, Си, Zn, Fe) и сплавов на их основе (AI—Си, Си—Zn, Fe—С, Fe—С— Сг, Fe—С—Сг—Ni и др.), полностью столбчатое строение имеют заготовки, полученные в холодных прессфор-мах. Такая структура сохраняется независимо от характера приложения давления и температурного интервала кристаллизации сплава. [c.113] Исследование структуры слитков из алюминиевых сплавов, затвердевших под поршневым давлением, привело к таким же результатам, что и для сплавов на основе меди. При воздействии давления измельчается структура не только твердого раствора, но и других фаз. [c.114] В макроструктуре слитков (Z) = 114 мм, HjD = ) из алюминиевого сплава АЛ2, затвердевших под атмосферным давлением, наблюдается значительный слой столбчатых кристаллов, переходящих в крупные равноосные зерна. Отливки, затвердевшие под поршневым давлением, также состоят из двух зон, но столбчатые кристаллы гораздо мельче, занимают меньшую площадь. В последнем случае столбчатая зона образуется в основном до приложения давления. [c.114] Совершенно иную макроструктуру имеют отливки, формировавшиеся в условиях пуансонного прессования почти полностью исчезает зона столбчатых кристаллов (за исключением небольших участков, затвердевших до наложения давления), так как она частично разрушается движущимся потоком. По всему сечению получается мелкозернистая равноосная структура. Это объясняется большой скоростью охлаждения и интенсивным движением затвердевающего металла [10]. [c.114] Приложенное давление измельчает зерно и уменьшает протяженность зоны столбчатых кристаллов в большей степени у втулок и отливок типа стакана из алюминиевых сплавов, чем из медных, так как у первых создается меньший температурный перепад между расплавом и прессформой. [c.114] Вернуться к основной статье