ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предельная степень измельчения литого зерна Переход на недендритную кристаллизацию из "Специальные способы литья " Основная цель металловедческих исследований слитков и отливок из черных и цветных металлов состоит в изучении их дендритной структуры — величины и формы дендритов, расположения и размеров их дендритных ветвей, дендритной ликвации и дендритной пористости. [c.458] Дендритное строение — преимущественный вид структуры и при быстрой кристаллизации сплавов, во всяком случае при скоростях охлаждения до 10 °С/с. [c.458] Коэффициент А связан со свойствами сплава. Его значение зависит от коэффициента диффузии, концентрации компонента в сплаве, коэффициента распределения при кристаллизации и так далее, хотя однозначного влияния карактеристик сплава на Л пока не найдено. Можно лишь указать на тенденцию к возрастанию коэффициента А с повышением коэффициента диффузии и снижением степени леги-рованности сплава. [c.459] В результате действия тех или иныя факторов зеренное строение становится таким, что размер зерна приближается к размеру дендритного параметра, т. е. происходит переход ст дендритной кристаллизации к недендритной. [c.459] На размеры литых зерен влияет скорость охлаждения, с повышением которой зерно, как правило, измельчается. Однако большее воздействие оказывают другие факторы — чистота расплава, дезактивация примесей, повышение температуры литья и другие факторы. [c.459] На рис. 7, а отчетливо виден пояс упавших зерен тодщина пояса увеличивается от поверхности слитка к его центру и отражает изменение профиля лунки. На рис. 7, б показано дендритное зерно, растущее с поверхности и соприкасающееся с растущим навстречу ему столбчатым зерном, которое также имеет дендритное строение с более мелкими (не выявляющимися при увеличении в 20 раз) ветвями. Расстояние между ветвями второго порядка (дендритный параметр) в зерне, растущем сверху, равно 150 мкм, а в столбчатом зерне — около 50 мкм. [c.460] На рис. 7, в показан упавший дендрит, прекративший свой рост. Вырождение зерна происходит уже на поверхности лунки, о чем свидетельствует измельчение дендритных ветвей во второй (сужающейся) половине зерна. [c.460] Сущность происходящих изменений в структуре стала несколько ясней в связи с открытием закономерности недендритной кристаллизации . Оказалось, что в результате усиления зародышеобразования можно при любой скорости охлаждения получить недендритное зерно, величина которого не зависит от других факторов, кроме скорости охлаждения. Это недендритное зерно является предельно мелким для данной скорости охлаждения и по своим размерам соответствует среднестатистическим размерам ветвей дендритов, т. е. дендритному параметру. [c.460] К недендритному измельчению зерен приводит только повышение скорости охлаждения, и, следовательно, кривая дендритного параметра является нижней границей величины зерна в зависимости от скорости охлаждения. Выше этой границы (рис. 8) находится область дендритных зерен. [c.460] По мере уменьшения отношения температурного градиента в жидкой фазе к линейной скорости кристаллизации фронт последней меняется от плоского через ячеистый и ячеисто-дендритный к дендритному. Плоский фронт достигается только в особых условиях при чрезвычайно малых скоростях кристаллизации, таких, как при зонной плавке. Другие формы роста следует отнести к различному уровню развития дендритной кристаллизации, причем наиболее развитую форму имеет свободно растущий дендрит. [c.460] Применение ультразвуковой обра ботки в режиме развитой кавитации для получения недендритной структуры слитка (отливки) сводится к активированию взвешенных в расплаве частиц примесей и образованию большого числа кристаллических зародышей, растущих в узкой зоне переохлаждения вблизи фронта кристаллизации. [c.462] Исследования показали, что для получения недендрйтной структуры необходимо присутствие в составе сплава модификаторов зародышевого действия. Введение в состав сплава небольших добавок переходных метал яов (Т1, 2г и др.) и активация неконтролируемых твердых примесей поЗ воляет резко увеличить число центров кристаллизации. Таким образом, ультразвуковая обработка кристаллизующегося расплава, не меняя гетерогенного характера кристаллизации твердого раствора на поверхности частиц химических соединений переходных металлов с алюминием, активно размножает эти поверхности счет активирующего действия на яримеси. [c.463] Исследования струк1уры слитков непрерывного литья легких сплавов, при кристаллизаций которых жидкую ванну обрабатывали ультразвуком в режиме развитой кавитации, в сравнении со структурой контрольных показывают, что число реализуемых зародышей кристаллизации после кавитационной обработки увеличивается на несколько порядков. [c.463] Об активирующем действии ультразвуковой обработки в режиме кавитации свидетельствуют и данные, полученные для слитков сплава 1960 (0,2% Zг) при литье с повышенных температур, когда предварительный перегрев расплава в печи приводит к дезактивации примесей и укрупнению структуры слитка в спокойных условиях литья. Обработка кристаллизующегося металла ультразвуковыми колебаниями позволяет устранить процесс дезактивации примесей во всем интервале исследованных температур (рис. 12). Практически это означает, что ультразвуковая обработка предварительно перегретого расплава в режиме кавитации позволяет вновь активировать примеси и тем самым содействовать реализации в качестве центров кристаллизации всего запаса модификатора, содержащегося в составе сплава. [c.463] Подтверждением правильности изложенного механизма ультразвукового воздействия на процесс формирования недендритной структуры являются результаты микрорентгено-спектрального анализа дендритной ликвации. [c.464] Важнейшей особенностью недендритной структуры является отсутствие дендритного строения зерна. Такое зерно образуется лишь в том случае, если в течение всего времени кристаллизации (от момента возникновения зародыша до исчезновения последних порций жидкого металла) гладкая сферическая поверхность верна остается устойчивой. Сохранение устойчивости поверхности зерна возможно, в свою очередь, лишь тогда, когда переохлаждение расплава вблизи поверхности растущего зерна не превышает величины, необходимой для поддержания роста [11]. [c.465] Вернуться к основной статье