ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Возникновение газовых пузырей из "Металлография железа 3 " В кипящих слитках низкое содержание углерода в сочетании со значительным содержанием окислов в расплаве во время затвердевания его в изложнице может привести к химической реакции с газообразными продуктами СО + Oj. Количество выделившегося газа зависит от раскисленности ванны и давления. Образование газа и газовых пузырей подробно описано в классических трудах Хультгрена и Фрагмена [53]. [c.21] На рис. 42 схематически показана часть диаграммы состояния Fe—С—О. Богатый железом угол между двумя бинарными системами сильно разбавленных твердых растворов Fe—С и Fe—О представлен тремя поверхностями ликвидуса б-железа, v-же-леза и FeO, а также поверхностью солидуса для б-железа. [c.21] При отсутствии реакции между углеродом и кислородом сначала образуется б-железо, а затем FeO. Если же реакция все-таки имеет место и если, согласно авторам [53], принять, что на нее мало влияет температура, то газ выделяется и тройная диаграмма содержит вертикальную поверхность, которая отделяет жидкую зону без газа от жидкой зоны, содержащей газ (см. рис. 42). [c.21] Для упрощения можно вычертить квазибинарную диаграмму Fe + (С + Оз) (рис. 43), в которой также можно найти линии ликвидус и солидус, а кроме того, две вертикальные линии, отделяющие область существования газа, Я и S — сопряженные точки, которые определяют концентрации расплава и образовавшегося твердого металла. Уменьшение давления (которое активизирует образование газа) сдвигает эту линию в сторону больших концентраций железа. Повышение давления сдвигает линию давления в другую сторону. Выделение газа может даже прекратиться, и концентрация оставшегося расплава в соответствии с линией ликвидус достигнет эвтектической точки Е, которой соответствует образование окиси железа. [c.21] Относительное развитие трех зон газовых пузырей различно на разных уровнях слитка и зависит от степени раскисления, т. е. от способа выплавки и разливки. [c.21] Серия слитков различных типов [52] представлена на рис. 41 она начинается слитком I с усадочной раковиной и завершается переокисленным слитком 8, включает в себя полуспокойный слиток 2, слиток бутылочного типа 5 и типичный кипящий слиток 7. [c.21] Если кипение слабое, то подкорковые пузыри возникают в головной части, где ферростатическое давление низкое. Если кипение усиливается (слиток 4 с незастывшей прибыльной частью) то они проникают в донную часть слитка большинство подкорковых пузырей выходит затем на поверхность и дает сотообразные усадочные раковины. При очень сильном кипении пузыри находятся только в донной части (слитки 5—7) и на большем расстоянии от поверхности слитка. [c.21] В то же время внутреннее кольцо пузырей находится в головной части слитка 5и достигает донной части в кипящем слитке 7. В слитке 8 в результате чрезмерного кипения во время разливки почти весь газ был удален, так что общее число пузырей мало. Что касается внутренних пузырей, то их можно найти во всех слитках и они концентрируются в головной части, иногда образуя раковину. [c.21] С помощью рис. 44 можно проследить за ходом концентрации расплава и твердого металла на проекции характерных поверхностей Ре—С—О, приведенных выше (см. рис. 42). [c.21] При концентрации исходного расплава Р (рис. 45) справа от температурного максимума Q кривой PQR (см. рис. 44), первыми затвердевают кристалл, бедный углеродом и кислородом, его состав соответствует точке В, сопряженной с Р происходит выделение газа, что отмечается точкой, которая лежит на линии РО. [c.22] Таким образом, после периода свободного выделения газа, который может привести к увеличению количества подкорковых пузырей в чистой зоне наступает период более слабого выделения газа внутри слитка. [c.22] Когда газ задерживается в твердом металле, возникают газовые пузыри. Количество этого газа зависит от соотношения между скоростью кристаллизации и скоростью выделения газа. Таким образом, при высокой скорости удаления газа газовые пузыри не образуются это бывает в очень окисленных расплавах, которые дают головную часть в виде голенища, или в верхней части чистой зоны кипящих слитков. [c.22] Однако при той же скорости передвижения фронта затвердевания, но более высоким ферростатическим давлением газовые пузыри остаются в металле — это подкорковые пузыри в донной части кипящего слитка. [c.22] Схема образования газовых пузырей, по Хультгрену и Фрагмену, показана на рис. 47. Вытянутая форма газовых пузырей определяется равновесием между скоростью роста пузыря и скоростью продвижения фронта затвердевания. Из этого рисунка видно, что если скорость роста пузыря выше равновесной, он прорывает фронт затвердевания. Время от времени излишки газа улетучиваются и канал сужается. Часто такие сужения происходят одновременно для многих пузырей, образующих ряд, и таким образом возникает серия линий, параллельных поверхности затвердевания (ф. 555/2), подобно контурам затвердевания. [c.22] Если декантация свободных пузырей в расплаве направлена вверх, то можно заметить, что пузыри развиваются не в характерном для них направлении роста, а в направлении распространения фронта затвердевания. [c.23] Таким образом, головные части некоторых кипящих слитков могут содержать удлиненные газовые пузыри, которые развиваются в направлении донной части (ф. 561/3 563/5) некоторые пузыри могут принять изогнутую форму (ф. 550/2). [c.23] Если во время затвердевания прекращается рост удлиненных газовых пузырей, то это означает, что либо приостановилось образование газа, либо возникшие пузыри не связаны более с фронтом затвердевания. [c.23] Когда пузыри выделяются очень быстро, жидкий металл почти полностью заполняет образующиеся пустоты. [c.23] Наконец, если газ улетучился до начала затвердевания из-за переокисления ванны или вследствие вакуумной дегазации, которая предшествовала разливке в изложницу(ф. 550/1),то в слитке, исключая центр головной части, не остается газовых пузырей. [c.23] в верхней части чистой зоны слитка металл чище, чем в нижней, где расплав меньше перемешан. В спокойной сердцевине слитка, напротив, ликвация головной части больше, чем донной, как и в спокойных слитках. Но как и в спокойных слитках, содержание кислорода в нижней части сердцевины выше, чем в головной (рис. 48 [55]). [c.23] Вернуться к основной статье