ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Местная ликвация из "Металлография железа 3 " Здесь дендритные оси толще (ф. 531/4), но, как правило, общий вид дендритов и зерен сохраняется (ф. 532/2) [38]. Контур затвердевания иногда состоит из мелких равноосных дендритов [39], которые в каком-то месте могут нарушить непрерывность зоны столбчатых кристаллов, например в том случае, если фронт затвердевания идет горизонтально. [c.17] На пересечении С Контуром, например, в опытах с изменением направления электромагнитного перемешивания. [c.18] Контуры затвердевания возникают при кристаллизации определенных металлов и неметаллов [40]. Они связаны с периодическим появлением пленки ликвированного расплава перед фронтом затвердевания, который очень быстро меняет свое положение [41]. [c.18] Установлено, что явление наблюдается и тогда, когда раствор подвергают бурному перемешиванию, например, с помощью шуровки [31 ] обновление маточного раствора в контакте с фронтом затвердевания дает пленку из более чистого металла. Этот процесс, хорошо известный для кипящих сталей, в данном случае непродолжителен. Таким образом, контур определяет положение фронта затвердевания в данный момент. [c.18] Сильные потоки, которые в состоянии дать контур, встречаются очень часто, и в большинстве случаев обусловлены потоками самого расплава. Так как затвердевание донной части слитка начинается до окончания разливки, она содержит контуры, которые обычно простираются до половины высоты слитка, а затем постепенно исчезают (рис. 33). [c.18] Контуры затвердевания различны не всегда в одинаковой степени на одной из сторон слитка они могут быть более четкими, чем на остальных. Это обусловлено мгновенной децентровкой потока расплава. Подобный случай показан для блюмса на микрофотографии 583/3 и для заготовки, полученной непрерывной разливкой, на микрофотографии 515/4. [c.18] Ликвации этого вида подвержены почти все слитки, малого и большого размера из легированной (ф, 536/1 545/4) и нелегированной стали (ф. 502/2), независимо от того, разливались ли они на воздухе или в вакууме. Темные полосы обнаруживаются только в поковках, обработанных резанием на большую глубину (ф. 575/3). Они имеют круглое поперечное сечение (ф. 546/2). В слитках их бывает очень много, располагаются они на дугах, которые группируются вокруг центра слитка (ф. 583/3). Диаметр этих дуг уменьшается в направлении головной части слитка (ф. 545/4). Темные полосы состоят из металла [42, 43], обогащенного серой и фосфором (ф. 546/9). В высокоуглеродистых сталях они могут содержать большие частицы карбидов (ф. 545/2). Результаты тщательного анализа образца, изготовленного из 112-т слитка (ф. 546/6), приведены в табл. 3 [44]. Большое содержание легирующих элементов придает темным полосам высокую закаливаемость (ф. 546/7—9). [c.18] Распределение концентрации в поперечном сечении темной полосы, например, приведенной на микрофотографиях 583/3 и 540, схематически представлено на рис, 35. Обычно градиент концентрации по направлению к оси слитка менее резок, чем на внешней стороне. Таким образом, с помощью поперечного или продольного сечения образца можно определить, где находится ось слитка. В поперечном сечении темные полосы почти круглые, с четко выраженными гребешками ликвации на стороне, удаленной от оси слитка. Однако когда наклон этой полосы меняется на 180° С, например в головной части некоторых больших слитков (ф. 581/8 и 651), более сильная ликвация наблюдается на внутренней, т. е. обращенной к оси слитка стороне. [c.18] Кроме ликваций, темные полосы могут содержать усадочные микрораковины (ф. 545/1), которые можно обнаружить либо на изломах (ф. 544/1), либо на темплете после травления (ф. 535/3) Они могут содержать также микротрещины (отсутствуют при разливке в вакууме). Эти нарушения структуры, безусловно, более опасны, чем сами области ликвации. [c.18] В зоне столбчатых кристаллов темные полосы отсутствуют, они появляются в зонах равноосных (ф. 545/3) или удлиненных (ф, 538/3) зерен. Обычно кристаллическая структура в областях, подверженных ликвации, изменяется, и новые дендритные оси сходятся в направлении темных полос (ф, 544/3—5), Однако удлиненные дендриты могут пересекать темные полосы, слегка изменяя направление или не изменяя его (ф. 538/3). Иногда в больших слитках имеются темные полосы, которые после прохождения зоны равноосных зерен, круто обрываются на границе следующего У-образного слоя, состоящего из округлых дендритов (ф. 657). [c.18] Чтобы выяснить происхождение темных полос, было проведено много исследований [45]. Почти вертикальная нитевидная форма этих полос подсказала гипотезу, согласно которой газовые пузыри, поднимаясь к расплаву, богатому свободными дендритами [46], оставляют за собой след. След непосредственно за этими восходящими пузырями заполняется ликвированной жидкостью. Изогнутой формой темные полосы обязаны малой скорости газового пузыря по сравнению с нарастающей скоростью фронта затвердевания можно предположить, что сильный наклон в нижней части объясняется низкой скоростью пузыря в начале подъема (ф. 654). [c.19] Темные ликвационные полосы имеются также и в кипящих сталях, где они начинаются на удлиненных газовых пузырях (ф. 560 и 562/1). В спокойных слитках следы пузырей вблизи темных полос обнаруживаются редко. [c.19] Природа газа в пузырях точно не установлена. Поскольку их образованию способствует низкое давление и высокая концентрация маточного расплава, то, очевидно, что в головной части слитка должно находиться больше темных полос, чем в донной. В донной части слитка эти полосы очень короткие и менее четко выражены (ф. 537/1) некоторые авторы [47] рассматривают их как зародыши зон У-образной ликвации. Темные полосы имеются также в слитках, разлитых в вакууме 10 мм рт. ст., однако они расположены вблизи поверхности слитка и, видимо, образуются в начальной стадии разливки. [c.19] Образование темных полос, вероятно, требует определенной предварительной концентрации примесей. Эта концентрация может быть достигнута в отдельных местах кольцевой зоны, находящейся между зоной столбчатых кристаллов (которая выталкивает перед собой примеси) и дендритами, осевшими в расплаве. Некоторые виды фронта затвердевания, видимо, обусловлены наличием таких кольцевых зон, обогащенных примесями. На некоторых серных отпечатках видна остроугольная поверхность раздела между осевой У-образной зоной и вертикальным фронтом затвердевания (рис. 36). Эта кольцевая ликвация, возможно, связана с определенными эффектами деформации (ф. 574/2). [c.19] Ассиметричная форма кривой распределения концентрации в поперечном сечении темной полосы может быть связана с циркуляцией жидкого металла в области темной полосы (со стороны корки слитка), вызванной газовыми пузырями кроме того, лик-вированный расплав на стороне, обращенной к оси слитка, должен засасываться через слой дендритов, осевших перед фронтом затвердевания. [c.19] У-образные зоны ликвации представляют довольно тонкие конусообразные слои, разделенные такими же слоями металла с незначительной ликвацией (ф. 540). На рис. 37 показано изменение концентрации вдоль оси слитка с учетом общего изменения концентрации, показанного на рис. 28 был проведен детальный анализ областей с ликвацией и без ликвации для. больших слитков (табл. 4) [26]. В случае, если У-образные зоны ликвации отсутствуют, распределение концентрации, тем не менее, сохраняет периодичность, совпадающую с периодичностью кристаллизации (см. рис. 22). [c.19] Конусообразная ликвацион-ная зона образуется, вероятно, тогда, когда маточный расплав, заключенный между двумя слоями пересекающихся кристаллов, благодаря усадке засасывается в нижний слой и замещается расплавом верхнего слоя. Этот последний в свою очередь питается свободным плавающим над ним расплавом и становится затем чище. Поэтому над У-образной зоной ликвации часто находится зона сравнительного чистого металла. [c.19] Когда верхний слой кристаллов становится непроницаемым либо из-за увеличения компактности равноосных дендритов, либо из-за вязкости расплава (например, при избыточном раскислении алюминием), жидкий металл из питателя не имеет доступа к У-образной зоне. [c.19] В этом месте образуется ряд усадочных микрораковин, которые обычно называют осевой пористостью. [c.19] Эта пористость (538/2) еще более нежелательна, чем У-образные зоны ликвации однако поры могут завариться при прокатке или ковке. В связи с этим очень важно различать У-об-разную ликвацию и осевую пористость. Однако при обычном методе получения серного отпечатка и пористость, и зоны ликвации кажутся одинаково темными. Пористость может быть выявлена либо путем выпотевания , либо, еще лучше, с помощью избирательного травления реактивом, содержащим медь. Тогда ликвационные зоны станут светлыми и на светлой основе можно будет различить черные поры (ф. 548/2) для сравнения приводится микрофотография, где пористость и ликвированный металл темные и поэтому неразличимы. [c.19] Вернуться к основной статье