Условие дендритной структуры

Роль затравки при кристаллизации жидкого гетерогенного расплава заключается в том, что, во-первых, зарождение дендритных структур и расположение их параллельными рядами должно происходить вдоль плоскости (001) и, во-вторых, необходимо создать условия теплоотвода в стартовой зоне, обеспечивающей определенную скорость кристаллизации. Схема процесса затвердевания жаропрочного сплава лопатки с монокристаллической структурой показана на рис. 212. [c.427]

Все литые металлы и сплавы, не подвергнутые обработке, обнаруживают литую структуру, известную еще под названием закристаллизованная или первичная структура . Зерно закристаллизованной структуры, особенно у сплавов с образованием твердого раствора, выявляется в иных условиях травления, чем зерен-ные структуры сплавов, подвергнутых обработке. Однако в первичной структуре также могут быть выявлены границы и поверхность зерен, фигуры травления. В литых сплавах выявляют дендритную структуру, типичную для твердого раствора. Зерна по составу не однородны, при кристаллизации центральная зона (начало кристаллизации) имеет иной состав, чем внешняя часть (конец кристаллизации). Это явление называют ликвацией твердого раствора. Изменение концентрации происходит постепенно. Химическая неоднородность кристалла зависит от диффузионной способности взаимодействующих легирующих элементов. У многокомпонентных сплавов неоднородность твердого раствора определяется примесными и легирующими элементами, имеющими самые низкие коэффициенты диффузии, например фосфор в технических железных сплавах. Инертность фосфора настолько велика, что несмотря на у а-превращение и на дополнительный выравнивающий отжиг (диффузионный отжиг), первичная структура (дендриты [c.29]

Структура литой чистой меди, в зависимости от условий затвердевания, бывает равноосной (лист 1, 1, см. вклейку) или транскристаллической (лист 1, 2). Дендритная структура возможна лишь в загрязнённых [c.98]

При пайке железа медью с разными зазорами структура, формирующаяся при затвердевании расплава, оказывается при прочих равных условиях различной в малых и больших зазорах. В широких зазорах (0,5—2 мм) кристаллизация происходит с образованием развитой дендритной структуры и имеет характер объемного затвердевания. Содерл<ание железа в осях дендритов достигает 4%, а на периферии падает до 2—2,5 % (массовые доли). Смена форм затвердевания с изменением размера зазора вызывается изменением условий кристаллизации. Согласно существующим представлениям тип кристаллизации сплавов определяется градиентом температуры расплава, а такл<е величиной и протяженностью области концентрационного переохлаждения вблизи фронта кристаллизации. При прочих равных условиях уменьшение зазора, а следовательно, слоя кристаллизующейся жидкости, начиная с определенного момента, приводит к таким изменениям указанных факторов, что дендритная форма кристаллов постепенно уступает место ячеистой, а последняя — преобладающему росту кристаллов с гладкой поверхностью. Окончательная кристаллическая структура металла шва не соответствует первоначальным формам роста кристаллов. Новые границы зерен в шве пересекают в произвольных направлениях дендритные и ячеистые кристаллы. При больших зазорах имеются участки, где вторичные границы совпадают с пограничными зонами первичных дендритов. При малых зазорах структура шва по ширине представляет собой один слой зерен. Возникновение вторичной структуры в литых сплавах связывается с образованием при кристаллизации большого числа дефектов (дислокаций и вакансий), способных перемещаться и группироваться в определенных участках затвердевающего металла. [c.34]

Сварка в производственных условиях проводилась за три прохода. Наружный слой шва, полученный за третий проход, имеет дендритную структуру. Металл первого и второго слоев подвергался термическому воздействию от выполнения последующего слоя. Поэтому в макроструктуре шва дендриты в этих слоях не наблюдаются. [c.12]

Изготовление. В процессе охлаждения эвтектического или почти эвтектического состава в "нормальной" эвтектической системе при ступенчатом температурном градиенте формируется волокнистая или пластинчатая (ламельная) структура, имеющая явно выраженную преимущественную направленность. Входящие в состав структуры а- и 3-фазы могут быть сплавами, интерметаллическими соединениями или же неметаллами, например карбидами. Необходимым условием роста направленной структуры является поддержание отношения температурного градиента между жидкой и твердой фазами G к скорости затвердевания R на строго определенном критическом уровне. Слишком низкое отношение GjR приводит к образованию ненаправленной дендритной структуры или частично направленной (ячеистой) структуры. Для сохранения плоской границы раздела между твердой и жидкой фазами, что совершенно необходимо для формирования направленной структуры, важными условиями также являются наличие инертной атмосферы и высокая чистота исходных материалов. [c.299]

Искаженные формы роста — усы (см. 1.8.3) и дендриты. Совершенство дендритных структур затвердевания зависит от размеров и формы образующегося кристалла, его строения и условий образования. [c.64]

Дендритная структура а-латуни, приведенная на фиг. 208, наблюдается в необработанных отливках, охлажденных в условиях неполного равновесия. [c.341]

Сплавы Си — N1 представляют собой однофазные твердые растворы. Иногда они имеют дендритную структуру, однако данных, указывающих на какое-либо влияние такой структуры на коррозионную стойкость, не имеется. Коррозионные испытания [4] в морской воде ясно показывают, что изменение величины зерна в пределах, наблюдаемых в производственных условиях, не влияет на скорость коррозии. [c.215]

Однофазные деформируемые сплавы корродируют равномерно, причем поверхность их остается гладкой. Если в деформируемых бронзах присутствует 8-фаза, а литые бронзы имеют ярко выраженную дендритную структуру, то в некоторых условиях, особенно в растворах кислот, коррозия происходит неравномерно, поверхность протравливается в рельеф (выступают зерна) и становится шероховатой. [c.218]

Фронт кристаллизации и форма кристаллов. При затвердевании металлов и сплавов типа твердых растворов фронт кристаллизации может быть плоским и дендритным. Дендритная структура сплавов сходна со структурой дендритов в чистых металлах. Отличие состоит лишь в том, что в дендритах сплавов имеется субструктура, напоминающая ячеистую. В сплавах, кроме того, ячеистым может быть и фронт кристаллизации. Структура сплава при ячеистой кристаллизации состоит из параллельных элементов, имеющих форму стержней, расположенных в направлении кристаллизации. С увеличением термического или концентрационного переохлаждения ячеистая структура может переходить в дендритную, и наоборот. В условиях незначительного переохлаждения как в чистых металлах, так и в сплавах фронт кристаллизации плоский. [c.115]

Стенки литых деталей обладают неодинаковой прочностью в поперечном сечении из-за различия условий кристаллизации. Прочность максимальна в поверхностном слое, где металл вследствие повышенной скорости охлаждения приобретает мелкокристаллическую структуру и где образуются благоприятные для прочности остаточные напряжения сжатия. В поверхностном слое чугунных отливок преобладает перлит и цементит. Сердцевина, застывающая медленнее, имеет крупнокристаллическое строе-Ш1С с преобладанием феррита и графита. В ней нередко образуются дендритные кристаллы и возникают усадочные раковины и рыхлоты. [c.54]

Большое влияние оказывает характер структуры, образующейся при кристаллизации. Благоприятной, например, считается дендритная равноосная. Для ее получения прибегают к модифицированию сварных щвов редкоземельными, тугоплавкими или поверхностно-активными элементами. Нередко применяют также различные способы внешнего воздействия на кристаллизующийся металл шва — электромагнитное и ультразвуковое перемешивание, механические колебания ванны в процессе кристаллизации и др. Для создания условий, способствующих переходу от плоской схемы кристаллизации к объемной, иногда прибегают к введению в сварочную ванну дополнительного холодного металла в виде проволоки или металлической крупки того же состава, что и свариваемый металл. Введение охлаждающей присадки создает в ванне зону термического переохлаждения и способствует получению объемной схемы кристаллизации. [c.488]

При сопоставлении микроструктуры наплавленного металла шва сварных соединений, выполненных под давлением перекачиваемой среды в условиях пониженной температуры и без давления при нормальной температуре, не выявлено существенных отличий. Как видно, структура металла шва дисперсная феррито-перлитная незначительного дендритного строения (рис. 5.10, а). [c.315]

Встречающиеся в листовой стали строчечные (полосчатые) структуры (фиг. 10,см. вклейку) являются продуктом первичной кристаллизации (дендритной ликвации) в условиях медленного охлаждения слитков (фиг. 10, а). Часто строчечные структуры сопровождаются неметаллическими включениями (фиг. 10, б). Резко выраженные строчечные структуры, особенно с неметаллическими включениями в листовой стали марки 20, являются основной причиной разрывов и брака при штамповке лонжеронов и тормозных барабанов автомобилей. [c.401]

Структура слитка кипящей стали в продольном направлении представлена на рис. 109. При соприкосновении стали со стенками изложницы образуется тонкая плотная корочка без пузырей 1. Образующиеся при этом пузыри СО быстро удаляются в жидкий металл, толщина корочки 3—40 мм. Далее располагается зона сотовых пузырей 2, образующаяся в условиях роста дендритных кристаллов стали, главные оси которых направлены перпендикулярно к стенкам изложницы. Выделяющиеся при кипении стали пузыри СО растут между осями дендритов. Часть их успевает всплыть, а те, которые зародились тогда, когда уже в жидкой стали проросли дендриты, остаются зажатыми между осями дендритов, приобретая вытянутую форму от поверхности слитка к центру. Зона сотовых пузырей имеет высоту до 2/3 высоты слитка. В верхней части слитка сотовых пузырей нет, так как здесь газы успевают выделиться из металла. Кипение стали в изложнице искусственно прерывают, накрывая изложницу массивной крышкой или добавляя в головную часть раскисли-тели, которые подавляют кипение и облегчают быстрое образование слоя твердого металла. Верх слитка замораживается , давление внутри слитка возрастает и выделение пузырей СО прекращается, образуется зона плотного металла 3. Жидкий металл насыщается углеродом и кислородом, и, несмотря на более трудные условия, начинается выделение вторичных пузырей СО. Поскольку эти пузыри не могут подниматься вверх, они приобретают округлую сферическую форму 4. Такие же пузыри возникают и в центральной части слитка 5. В верхней части слитка вследствие повышенной загрязненности металла и всплывания пузырей образуется зона их скопления — головная рыхлость 6. Усадочная раковина в слитке кипящей стали не образуется. Ее объем распределяется по многочисленным газовым пузырям. В слитках кипящей стали благодаря перемешиванию металла поднимающимися пузырями СО не образуются крупные столбчатые кристаллы, поэтому кристаллическая структура таких слитков более однородная. Важным фактором получения качественного проката из кипящей стали является толщина корочки. При прокате корочка не должна разрываться и сотовые пузыри не должны открываться наружу, так как при этом окисляется их внутренняя поверхность. Окисленные поверхности пузырей не свариваются при прокатке и эту часть металла бракуют. Для увеличения толщины корочки сталь дополнительно окисляют либо перед разливкой, либо во время разливки, добавляя в изложницу материалы, насыщающие сталь кислородом. При этом начальная стадия кипения получается более бурной — корочка становится более толстой. [c.226]

Кристаллики растут, присоединяя атомы или молекулы из жидкости или пара. Зависимость скорости роста кристалликов от условий кристаллизации приводит к разнообразию их форм роста и структуры (многогранные, пластинчатые, игольчатые, дендритные и другие формы, карандашные структуры и т.д.). В процессе кристаллизации неизбежно возникают различные дефекты. [c.26]

Деформируемые бронзы содержат до 6 - 8 % Sn (табл. 10.6). В равновесном состоянии они имеют однофазную структуру (а-твердого раствора (см. рис. 10.12, а). В условиях неравновесной кристаллизации наряду с твердым раствором может образоваться небольшое количество й-фазы. Для устранения дендритной ликвации и выравнивания химического состава, а также улучшения обрабатываемости давлением применяют диффузионный отжиг, который проводят при 700 — 750 °С. При холодной пластической деформации бронзы подвергают промежуточным отжигам при 550 — 700 °С. Деформируемые бронзы характеризуются хорошей пластичностью и более высокой прочностью, чем литейные. [c.311]

При всех режимах термообработки на сплаве ВЖЛ12У (кроме 1230" С, т=4 ч) происходят несущественпые изменения структуры, связанные с частичной коагуляцией, растворением старой и образованием новой мелкодисперсной "у -фазы. Дендритная структура сохраняется. Проведенные испытания показали положительное влияние термообработки на механические свойства и термическую усталость как в вакууме при активном растяжении, так и в условиях испытания, близких к эксплуатационным, Раз- [c.155]

Другим интересным фрактальным объектом является дендритная структура (рис. 58), как бы копирующая строение дерева. Традиционно для количественного описания дендритной структуры используют параметр в виде расстояния между дентритами, зависящего от скорости охлаждения. Для дендритов характерна степень ветвления вплоть до к = 4. Она отражает фрактальную природу этого типа микроструктур, формирующуюся при таких условиях, когда направление роста ветвей дендрита контролируется направленным потоком тепла, сопровождающимся переходами устойчивость—неустойчивость—устойчивость (рис. 58, [c.81]

Отрицательное влияние макродендритной структуры на механические свойствах литых сплавов хорошо известно. Оно обусловлено неоднородностью структуры и химического состава литых сплавов. Таким образом, хотя дендритная структура и обладает фрактальностью, ее влияние на свойства сплавов неблагоприятно. Причины связаны с условиями ее формирования. По-видимому, ее нельзя отнести к самоорганизующимся структурам в том смысле, как это свойственно для диссипативных структур. [c.81]

В работе [185] представлены результаты изменения размеров зерен и дендритных ячеек в слитках при УЗ обработке кристаллизующихся алюминиевых сплавов 1960, Д20-1, Д16, модифицированных добавками, % (ат.) 0,15 Zr 0,18Zr- -0,lTi+0,lV 0,18Zr-b0,lTi соответственно. Размер почти равноосных зерен сформированной в этих условиях структуры составлял в среднем 20—70 мкм в зависимости от диаметра слитка, в то время как без обработки ультразвуком наблюдалась веерная дендритная структура с размером зерен 300—2000 мкм. [c.105]

Если условия затвердевания таковы, что жидкого металла не хватает для заполнения всех промежутков между осями, то получаются явно выражежный дендрит или неполный кристалл. Дендритная структура такого кристалла выявляется только при травлении специальными реактивами. [c.110]

Структура оловянных бронз, а-бронза должна иметь такой же вид, как а-латунь, т. е. дендритную структуру твердого раствора в неравновесном состоянии (в литых необработанных образцах см. фиг. 208) или зернистую (полиэдрическую) после отжига (см.фиг.209). При этом здесь также после предварительной деформации и рекристаллизации (отжига) в зернах—полиэдрах наблюдаются двойники (см. фиг. 210). Если же по составу бронза заходит за предел насыщения (>16 , 5п), то в условиях равновесия (соответственно сплощным линиями диаграммы фиг. 214), кроме а-фазы должны наблюдаться участки эвтектоида (а + Й) в большем или меньшем количестве, в зависимости от содержания 5п. В практических же условиях охлаждения отливок из бронзы легко могут получаться неравновесные состояния, и тогда структура сплавов будет согласовываться с диаграммой, показанной жирным пунктиром. Здесь в сплавах, относящихся к области сс уже при содержании 5п более 7—8 /о благодаря очень большой ликвации , последние порции жидкости (остаточного раствора) по концентрации переходят за предел насыщения и при относительно быстром затвердевании дают участки второй фазы р, переходящей при дальнейшем охлаждении в фазу 7 последняя же распадается, в свою очередь, в эвтек-тоид (а -г 8) при 520°. Поэтому в структуре указанных бронз вместо одной а-фазы наблюдаются еще эвтектоидные участки. [c.347]

По мере увеличения толщины затвердевшего слоя может формироваться зона столбчатых кристаллов, а затем создаются условия для роста глобулярных образований с разориен-тированными дендритами аустенита. Плотность дендритной структуры (отношение площади, занятой дендрита- [c.584]

В случае больших степеней переохлаждения возникающие в чистых металлах кристаллы растут, не имея правильной кристаллографической огранки и приобретают разветвленную, дендритную форму. При кристаллизации сплавов в условиях возникновения концентрационного переохлаждения структура фронта кристаллизации может носить ячеистый или дендритный характер. При дендритном характере кристаллизации в местах стыков ветвей и соприкосновения растущих соседних дендри-тов, т. е. на границах образующихся зерен, как правило, скапливаются всякого рода примеси. В тех местах, где застывали последние участки жидкого металла, т. е. в междуосных пространствах и на границах соседних дендритов, обыкновенно образуются еще микроскопические усадочные раковины, или поры. Эти микроскопические поры и места скопления примеси — нежелательные последствия дендритного характера кристаллизации, так как могут привести к значительному понижению механической прочности металла. Введение ультразвука изменяет степень переохлаждения расплава и форму фронта кристаллизации, что затрудняет развитие дендритной структуры. [c.435]

Никель уменьщает критическую скорость охлаждения и соответственно увеличивает прокаливаемость. Например, для стали № 197 с 0,25% С и 2,11% N1 высокую прочность и ударную вязкость можно получить в сечениях диаметром 500 мм [53]. Высокое содержание никеля способствует развитию ликвации в процессе затвердевания. После горячей обработки при некоторых скоростях охлаждения образуется полосчатая структура. В образцах большого размера в результате ликвации микроструктуры поверхностного слоя и сердцевины могут сильно различаться. В качестве примера показана микроструктура круглой кованой заготовки диаметром 200 мм из стали № 197. После нормализации структуры отдельных полос в центре заготовки различны (ф. 444/7). Полосы, обогащенные никелем, состоят из феррита, бейнита и в основном мартенсита. В этих же полосах сосредоточена значительная часть неметаллических включений. В обедненных никелем полосах образуются феррит с перлитом (ф. 445/1). Различный химический состав полос выявляется также и травлением в реактиве Оберхоффера [16] (ф. 444/8, б). Обедненные никелем феррито-перлитные полосы травятся сильнее, ем мартенситные с большим количеством неметаллических включений (ф. 444/8, а). В поверхностном слое заготовки полосчатость выражена меньше (ф. 444/5) и при травлении в реактиве Оберхоффера на продольном шлифе не выявляется (ф. 444/6). Однако наблюдается пятнистое травление обедненных никелем областей. По-видимому, при затвердевании в поверхностном слое формируются равноосные мелкозернистые кристаллы, а ближе к центру — более грубая дендритная структура, в которой ликвация развита в большей степени. Неоднородность, возникающая в процессе затвердевания, после горячей обработки не устраняется и при некоторых условиях охлаждения влияет на структуры, образующиеся при у -> а-пре-вращении. [c.47]

Если протяженность зоны концентрационного переохлаждения 6з достаточно велика и переохлаждение больше некоторой критической величины, при которой еще происходит образование ячеистой структуры, то на всех ячейках начинают образовываться ветви и они превращаются в дендриты. Условием образования дендритной первлчной структуры (рис. 12.12, в) будет Фз<.АСо/к. Дендриты сплавов имеют субструктуру, напоминающую ячеистую. Образование такой структуры на дендритах, растущих в расплаве, содержащем примеси, связано с тем, что растущая ветвь дендрита отталкивает атомы примеси так же, как и плоский фронт кристаллизации. Скопление примесей и концентрационное переохлаждение приводят к образованию ячеек на ветвях дендритов. С увеличением переохлаждения размеры дендритов и их разветвленность возрастают. [c.445]

Под влиянием конкретных тепловых и кинетических условий кристаллизации металла шва, химического состава сплава, градиента температур, скоростей сварки и кристаллизации в различных зонах шва возможно образование разной первичной структуры — столбчатой, полиэдрической. Столбчатая и полиэдрическая структура, в свою очередь, могут быть ячеистыми, ячеисто-дендритными, дендритными. Все эти структуры в шве можно не только получить, но и управлять их развитием, изменяя условия роста, как это следует из теории концентрационного переохлаждения. Такие параметры роста кристалла, как скорость кристаллизации Укр и градиент температур в жидкой фазе grad 7ф, оказывающий наиболее существенное влияние на образующуюся структуру, можно рационально подбирать и изменять при сварке. Температурный градиент в жидкости может быть повышен увеличением тепловой мощности дуги путем повышения напряжения или силы тока или может быть понижен путем предварительного подогрева. Скорость кристаллизации можно регулировать изменением скорости сварки. [c.453]

Дефектом является также появление дендритной ликвации. Разница между температурой ликвидуса и солидуса у легированных сталей больше, чем у углеродистых. Этим обусловлено большое различие в химическом составе в пределах дендрита. Диффузия же, способствующая выравниванию химического состава, в легированных сталях затруднена в виду присутствия легирующих примесей. На рис. 86, в показана макроструктура литой легированной стали1, в которой ярко выражена дендритная ликвация. При прокатке дендриты вытягиваются и дробятся. После прокатки сталь приобретает характерную полосчатость строения (рис. 86, г), в результате которой механические свойства вдоль направления прокатки оказываются выше, чем поперек. Полосчатость можно иногда наблюдать в трубах ив легированных перлитных сталей, идущих на изготовление пароперегревателей и паропроводов. Она сильно ухудшает прочность труб при высоких температурах в условиях эксплуатации. Обрабатываемость стали при полосчатой структуре также ухудшается. [c.174]

Многие из указанных материалов и методов обработки применяются при изготовлении деталей, подвергающихся при эксплуатации периодическим нагревам. Чаще качество этих деталей оценивают по прочности связи слоев, отличающихся друг от друга составом, и по способности сопротивляться образованию трещин термической усталости. Однако с гетерогенизацией структуры и свойств в пределах поперечного сечения детали появляются условия для необратимого формоизменения. Ниже рассмотрены некоторые вопросы влияния химической макронеоднородности на размерную стабильность стали. Роль микроскопической неравномерности распределения компонентов сплава, обусловленной гетерофазной микроструктурой материала, дендритной ликвацией и др. обсуждалась ранее. [c.167]

Для крупных поковок важны условия кристаллизации. Следует по-авлять дендритную ликвацию, так как отклонения состава от оптиму-la в любую сторону порождают нежелательные структуры. Так, обус-ювленные ликвацией 5 % феррита в стали ВКС9 дают плошадки скола, [ем заметно снижают вязкость разрушения. [c.343]

Любые структурные решения будут эффективны лишь при высоком уровне металлургической технологии чистой шихте последовательной защите от водорода точно дозированном по фактическому составу расплава вводе раскислителей, модификаторов и микролегирующих условиях кристаллизации, подавляющих дендритную ликвацию, пористость и последующую строчечность структуры и включений. [c.344]

Структура и свойства слитка или отливки определяются выбранным составом, а также условиями их кристаллизации и охлаждения. Скорость кристаллизации при этом определяет наличие неоднородностей макроскопических и главным образом микроско пических (дендритная ликвация) [32—37]. [c.180]

Требуемая дисперсность продуктов распада пересыщенных растворов переходных металлов в алюминии и равномерность их распределения по объему матрицы могут быть достигнуты при определенных условиях получения полуфабрикатов алюминиевых сплавов. Наиболее важное условие — высокая скорость охлаждения при кристаллизации. Это обеспечивает достижение необходимого пересыщения твердого раствора и одновременно уменьшает сегрегацию переходных металлов, обусловленную внутрикристаллической ликвацией, В частности, при легировании цирконием уменьшается его сегрегация в центре дендритных ячеек, которая возникает соответственно перитектическому типу диаграммы состояния этого элемента с алюминием. Наряду с достижением определенной пересыщенно-сти твердого раствора ускоренная кристаллизация слитков супрала приводит также к уменьшению ширины приграничных зон, обедненных цирконием [268]. Последнее связано с уменьшением размеров дендритных ячеек. Тем самым обеспечивается большая однородность структуры при последующем рекристаллиза-ционном отжиге. В ином случае в приграничных зонах формируются крупные зерна и, таким образом, усиливается неоднородность структуры сплава в целом. [c.167]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...