ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие закономерности первичной кристаллизации сплавов из "Технологические основы обеспечения трещиностойкости сварных соединений промысловых трубопроводов " Процесс кристаллизации представляет собой фазовое превращение, состоящее из двух стадий - образования зародышей (центров кристаллизации) и их дальнейшего развития в первичные кристаллиты [79, 168, 161]. Термодинамическим условием осуществления такого процесса является спижепие свободной энергии системы [43, 148]. В случае мпогокомиопепт-пых систем первичная кристаллизация реализуется в условиях концентрационного переохлаждения расплава [И, 77, 163]. [c.5] При кристаллизации сплавов, для которых характерны диаграммы состояния, соответствующие показанной на рис. 1.1,а, концентрация примеси и жидкости у фронта кристаллизации достигает Сд/Кд и в более отдаленных объемах расплава, благодаря развитию выравнивающей диффузии и конвекции, уменьшается до N9 [18, 37, 91, 159]. [c.6] Графическое изображение зависимости (1.2) показано на рпс. 1.1, а. [c.7] Зависимость (1.3) представлена кривой 2 на рис. 1.1, а. [c.7] Зависимость (1.5) представлена линией 1 на рис. 1.1, а. [c.8] Уровень концентрационного переохлаждения определяется при постоянном значении х как разность ординат линий 1 и 2 (см. рис 1.1, а). [c.8] Анализ приведенных выше зависимостей позволяет заключить, что примесь, которая значительнее снижает температуру плавления системы, в большей мере способствует концентра-цпонному переохлаждению. Исходя из диаграмм состояния бинарных систем Ре - С Ре - 8 Ре - Р Ре - 81 Ре - Мп [25, 170] примесные и легирующие элементы по пх способности снижать температуру плавления сплава можно расположить в последовательности - 8 Р С 81 Мп. Отметим, что в той же последовательности увеличиваются равновесные коэффициенты распределения (табл. 1.1) и снижается дендритная ликвация указанных элементов [37, 77, 198]. [c.8] Авторы [79, 128] отмечают, что в условиях вынужденной конвекции даже при больших скоростях кристаллизации эффективный коэффициент распределения, изменяясь в пределах Ко К 1, не достигает значения, равного единице. [c.9] Анализ зависимости (1.6) показывает, что увеличение коэффициента диффузии нрпмесп, уменьшение скорости перемещения фронта кристаллизации и ширины диффузионного слоя приводят к росту градиента копцептрации примеси у межфазной границы. [c.9] Отметим, что параметр 5 зависит от скорости конвективного перемешивания расплава п уменьшается при иптепсифика-цип последнего [79, 24, 130, 159], однако даже при достаточно интенсивной конвекции в расплаве у поверхности кристаллитов остается ламинарный слой с малым, но конечным градиентом концентрации нримеси [159]. По мнению автора работы [163], значение параметра 5 определяется скоростью перемещения расплава параллельно поверхности раздела фаз и зависит от его вязкости. По данным [163] ширина диффузного слоя изменяется от 10 (в случае интенсивного перемешивания) до 1 мм (при естественной конвекции). [c.9] Экспериментальные исследования взаимосвязи температурного градиента в расплаве с характером первичной структуры, проведенные в условиях кристаллизации стальных слитков, показали, что столбчатая (транскристаллитная) структура образуется при температурном градиенте - 6,0 град/мм переходная структура - при = 1,5-6,0 град/мм, а равновесная - при 1,5 град/мм [44]. [c.10] В соответствии с типом первичной структуры боковой диффузионный ноток нримеси на фронте кристаллизации приводит к ячеистой или дендритной ликвации [18, 130, 163]. [c.10] показали, что при скоростях охлаждения, характерных для кристаллизации слитков и сварных швов (десятки и сотни град/мин), концентрация нримеси в центральных участках дендритов остается практически постоянной и соответствует равновесной. В то же время интенсификация охлаждения расплава вызывает повышение концентрации примеси на межден-дрптных границах. [c.11] В неравновесных условиях, вследствие торможения диффузионных процессов, перитектическое превраш ение развивается в интервале температур, указанных в [159, 163], и характеризуется рядом особенностей. Во-первых, диффузия примеси осуш ествляется через объем второй фазы (уре) окружаюш ей первую (бре) [159, 163]. Благодаря этому тормозится процесс превраш ения [159, 163]. Во-вторых, если растворимость нримеси во второй фазе (уге) будет меньше, чем в первой (бр ), то должно происходить дальнейшее накопление примеси в жидкой фазе (Ьре). Данные, характерпзуюш ие растворимость 8, Р, С, 81 и Мп в 6(а) и ужелезе, приведены в табл. 1.2. В третьих, такое превраш ение не изменяет ориентацию первичных кристаллов (дендритов, ячеек) [79]. [c.11] В кристаллизующихся системах может наблюдаться слоистость или полосчатость распределения примесей, возпикпове-пие которой объясняют флуктуациями скорости перемещения фронта кристаллизации, изменениями ширины диффузионного слоя и колебаниями эффективного коэффициента распределения нрпмесп [79, 159, 163]. [c.12] Третья - перемещением вверх или вниз обогащенного расплава или отдельных кристаллов, зародившихся перед фронтом кристаллизации [163]. [c.13] Вернуться к основной статье