Образование дефектов при кристаллизации

Образование дефектов при кристаллизации [c.50]

Помимо точечных дефектов, при кристаллизации могут возникать и такие неравновесные дефекты, как дислокации, малоугловые границы, двойники, включения второй фазы, поры и т.д. Энергия образования этих дефектов слишком велика, чтобы в кристаллах они могли образовываться в заметной равновесной концентрации (см. гл. 3). [c.240]

Отливки можно изготавливать практически из всех металлов и сплавов. Механические свойства отливки в значительной степени зависят от условий кристаллизации металла в форме. В некоторых случаях внутри стенок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки при снятии литейной корки. [c.21]

Известно, что при образовании поверхностного слоя в нем возникают растягивающие напряжения и возможно образование микротрещин. Но при кристаллизации последующих глубинных слоев отливки указанные дефекты залечиваются, что обусловлено образованием в поверхностном слое на этих стадиях напряжений сжатия (эффект Иоффе). [c.53]

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]

Пористость при сварке. Трещины не являются единственно возможными дефектами при сварке. В значительной степени свариваемость металла определяется его склонностью к образованию пористости, которая зависит от концентрации газа в сварочной ванне, растворимости его в твердом или жидком металле при температурах кристаллизации, скорости кристаллизации металла, коэффициента диффузии газа в твердом и жидком металлах. [c.506]

Рослый слиток. Дефект в виде вспучивания в верхней части слитка с образованием крупных пузырей (свищей), вызванного бурным выделением газов при кристаллизации слитка [c.90]

Горячие трещины образуются непосредственно в сварном шве в процессе кристаллизации, когда металл находится в двухфазном состоянии. Причинами их возникновения являются кристаллизационные усадочные напряжения, а также образование сегрегаций примесей (серы, фосфора, кислорода), ослабляющих связи между формирующимися зернами. Склонность к образованию горячих трещин тем выше, чем шире интервал кристаллизации и ниже металлургическое качество стали. Углерод расширяет интервал кристаллизации и усиливает склонность стали к возникновению горячих трещин. Холодные трещины образуются при охлаждении сварного шва ниже 200 - 300 °С преимущественно в зоне термического влияния. Это наиболее распространенный дефект при сварке легированных сталей. Холодные трещины редко встречаются в низкоуглеродистых сталях и особенно в сталях с аустенитной структурой. Причина их образования — внутренние напряжения, возникающие при структурных превращениях (особенно мартенситном) в результате местной закалки (подкалки). Увеличивая объемный эффект мартенситного превращения, углерод способствует появлению холодных трещин. [c.290]

Ко второй группе относятся металлы, образующие с водородом гидриды, представляющие химическое соединение металла с водородом (палладий, цирконий, титан, ванадий, торий, тантал и редкоземельные элементы). При небольших количествах поглощенного водорода эти металлы образуют с ним твердые растворы, а при более значительных количествах — гидриды. Легирующие элементы оказывают самое разнообразное влияние на растворимость водорода в сплавах железа. Углерод, кремний, алюминий и хром снижают растворимость водорода в сплавах железа, а титан и ниобий ее увеличивают. Растворенный водород в сварочной ванне и его неполное выделение в период кристаллизации приводят к образованию дефектов пор, макро- и микротрещин в металле шва, а также холодных и горячих трещин в околошовной зоне. [c.51]

Медь в расплавленном состоянии интенсивно растворяет газы, особенно кислород и водород. С кислородом медь образует окислы, в частности закись между СнгО.. Закись меди может содержаться в основном металле из-за недостаточного раскисления последнего при выплавке. Растворяясь в меди, закись образует с ней эвтектический сплав, имеющий температуру плавления 068° С, т. е. более низкую, чем у чистой меди. При кристаллизации металла шва эвтектика располагается по границам зерен меди. Это может вызвать охрупчивание и растрескивание шва. Участок зоны термического влияния, нагретый до температуры около 1068° С, также может приобрести подобные свойства. Поглощенный медью водород, взаимодействуя с закисью меди, образует водяной пар, который, стремясь выделиться из металла шва, способствует образованию в ием пор и мелких трещин. Для предупреждения дефектов в швах содержание кислорода в свариваемой меди не должно превышать 0,03%, а для ответственных деталей— 0,01%. [c.55]

Одним из наиболее часто встречающихся дефектов при сварке алюминия является пористость шва. В настоящее время считают, что основной причиной образования пористости при сварке алюминия является водород, растворимый в расплавленном и практически не растворимый в затвердевшем алюминии. При автоматической сварке алюминия с флюсом АН-А1 поры располагаются в металле шва на расстоянии 1—3 мм от линии сплавления. Внутри металла шва поры наблюдаются реже. Расплавленный алюминий способен поглощать влагу. В результате диссоциации воды выделяется водород, который остается в металле шва, где скорость кристаллизации велика. При относительно медленной кристаллизации металла шва водород успевает выделиться из него, и пор не образуется. Отсюда следует, что одним из способов предотвращения пористости при автоматической сварке алюминия является правильный выбор скорости сварки. [c.92]

Под влиянием сварки происходят изменения структуры и свойств металлов шва и околошовной зоны по сравнению с основным металлом. В процессе кристаллизации металла шва под воздействием возникающих при сварке растягивающих напряжений возможно образование кристаллизационных трещин, являющихся весьма серьезным дефектом (см. 6-2). Стойкость металла шва против кристаллизационных трещин является одним из важнейших показателей свариваемости. В металле шва могут появиться и холодные трещины. Образование их при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей наблюдается относительно редко. [c.144]

При лазерной сварке материалов, содержащих несмешиваемые при плавлении и кристаллизации компоненты с концентрацией превышающей критические значения, возможно образование дефектов в виде расслоений в металле шва составляющих компонентов. Так, для системы Ре - Си - РЬ с массовой долей свинца >2,5 % в шве наблюдается изменение морфологии компонентов КМ. Компоненты располагаются чередующимися слоями железной фазы и медно-свинцовой эвтектики. Прочность таких сварных соединений составляет [c.169]

Трещины в припое паяного шва могут возникнуть вследствие усадки при кристаллизации и образовании галтелей в соединениях, паянных внахлестку. Трещины в контакте припой - основной металл могут появиться при пайке разнородных металлов с резко различными физико-химическими свойствами. Наиболее часто этот дефект наблюдается при пайке пластин твердых сплавов к корпусам инструментов из конструкционных сталей. Трещины могут также возникнуть при пайке медными и серебряными припоями коррозионно-стойких сталей в напряженном состоянии. [c.244]

Повышенная насыщенность металла газами и окислами. Выделяющиеся при кристаллизации из металла газы проникают в места образования усадочных дефектов [c.328]

Рассмотрим возможность нарушения стехиометрии при кристаллизации из расплава. Как было показано в гл. 5, для достижения условий, соответствующих минимальной свободной энергии, необходимо образование определенного числа дефектов решетки, так как появление малого числа анионных или катионных вакансий (или междоузельных атомов) приводит к большему изменению величины ТА 5, чем Д . Обычно энергии образования катионных и анионных дефектов различны, поэтому дефекты одного типа могут преобладать. Минимальное значение свободной энергии соответствует наиболее высокой тем- [c.209]

Кроме рассмотренных выше дефектов в сварных соединениях имеют место дефекты, связанные с образованием нежелательных структур металла при его кристаллизации и с условиями нагрева и охлаждения характерных. чон, с ко- [c.12]

Микродобавка титана для связывания азота до окончания кристаллизации стали не только обеспечивает эффективное влияние микродобавки бора на прокаливаемость стали, но и препятствует образованию таких дефектов, как сколы в изломе крупного сорта и камневидного излома при последующих переделах — ковке, штамповке и термической обработке. [c.11]

При медленном охлаждении эти фазы выделяются в основном по границам зерен твердого раствора (матрицы) в виде достаточно крупных и нередко равноосных частиц (рис. 32, б). При ускоренном охлаждении благодаря увеличению числа зародышей новой фазы по границам зерен появляется пограничная оболочка из выделяющейся фазы. При определенных условиях в процессе кристаллизации возможно образование второй фазы и внутри зерен на имеющихся здесь дефектах (включениях, границах блоков и т. д.). Форма выделения избыточных фаз может быть пластинчатой, игольчатой или сфероидальной. [c.44]

Таким образом, природа процесса образования поликристаплических сплавов при кристаллизации из расплава такова, что в структуре сплавов изначально закладываются элементы, являющиеся "зародышами разрушения" твердого тела, то есть области скопления различных дефектов кристаллической структуры. [c.98]

При исследовании процессов затвердевания отливок и образования структур литого материала, а также процессов образования в отливках усадочных раковин, рыхлоты, усадочной и газовой пористости, химической неоднородности, неслитин, и т. п., т. е. процессов, сущность которых определяется свойствами и природой конкретных сплавов, литейная форма может раосматриваться как окружающая отливку среда, обладающая той или иной способностью отводить теплоту. Главной задачей в этом исследовании должно быть изучение законов затвердевания отливок, кинетики кристаллизации конкретных сплавов и выяснение склонности их к образованию перечисленных дефектов при различной интенсивности теплового взаимодействия отливки и формы. Цель этого исследования — определение основных параметров рациональной технологии (температуры перегрева расплава в печи, температуры заливки, режимов заполнения формы жидким металлом, режимов вентиляции формы, длительности отдельных этапов охлаждения отливки, температуры формы, материала формы и отдельных ее частей, режимов питания отливки в процессе затвердевания), а также установление требований к ряду литейных свойств сплавов (жидкотекучести, объемной и линейной усадке, склонности к образованию усадочной пористости, ликвационных зон и т. п.) с точки зрения особенностей того или иного способа литья. [c.147]

Если считать установленным, что при плавлении металла его структура исчезает, т. е. Д5стр—>0, то можно предположить, что при кристаллизации она возникает. При этом, согласно (2.11) и (2.12), внутренние напряжения, создаваемые структурными элементами, уравновешивают внешние (силу гравитации, атмосферное давление, поверхностное натяжение) при минимуме строительного материала - энергии дефектов кристаллического строения. Подобное утверждение помогает сформулировать принцип самоорганизации - образования структур в термодинамических системах система образует структуру, т.е. определенным образом располагает свои энер- гозаряженные элементы, чтобы при минимуме запасенной (диссипироеанной) энергии уравновесить внешние возмущения. Как только внешние условия изменяются, система образует новую структуру (новый тип структуры, новый порядок). При снятии внешних возмущений система сбрасывает структуру, стремясь опять же к минимуму энергии. Чем больше значение I А стр I, тем совершенней структура, тем дальше система от равновесного состояния. [c.63]

Плотная структура слитков ЭШП характерна и для таких сталей, как Х8, ЭИ961, ЭИ481, которые склонны к образованию осевых дефектов (трещин) в обычных слитках. Однако следует отметить, что с переходом к производству крупных слитков. (более 10 т) необходимо особенно тщательно разрабатывать и соблюдать технологию ЭШП, ибо вследствие увеличения теплового сопротивления при кристаллизации могут возникать ликвационные явления. Поэтому важно обеспечить осевую или радиаль-но-осевую направленность кристаллов, что достигается в первую очередь регулированием скорости наплавления металла. [c.218]

Установлена необходимость тщательной очистки изложниц для удаления остатков шлакового гврниссажа от предыдущей разливки. При наличии такого гарниссажа происходит значительное налипание на него нового шлака и толщина шлаковой корки настолько возрастает, что резко изменяются условия кристаллизации. При этом возможно образование дефектов поверхности в виде прорыва корки и заплеска металла, понижения пластичности из-за роста зерна в корковой зоне слитка. Температура изложниц перед закладкой смеси (за 20—30 мин до выпуска плавки) 80—120° С. Расход смеси составляет 4—4,5 кг т слитка. [c.246]

Магниевые сплавы применяются в сварных конструкциях гл. обр. в деформированном состоянии. Заготовки из литейных магниевых сплавов лишь подваривают с целью исправления литейных дефектов. Большинство магниевых сплавов, легированных А1, Zn, Се, Са, вследствие относительно большого интервала кристаллизации, склонны к образованшо кристаллизационных трещин, а сплавы, легированные А1 и Zn,— еще и к развитию пористости в швах и околошовной зоне. Сплавы, легированные Мн (МА1, МЛ2), имеющие узк 1 интервал кристалл 1зации, не склонны к образованию трещин при сварке, но в околошовной зоне возможен значит, рост зерна, поэтому при сварке необходимо избегать значит, перегревов, а при многослойной сварке или близком расположении швов — применять промежуточное охлаждение. Во избежание перегревов, окисления металла и образования трещин магниевые сплавы необходимо сваривать с возможно большей скоростью и с М НИМ. длиной дуги (1—2 мм) при ручной и автоматич. сварке с присадочным материалом. [c.147]

Возникновение микроскопических пор, кроме того, связано с образованием скоплений вакансий при кристаллизации стали. Источником зародыша поры критического размера (Б. Я-Любов, А. П. Семенов [88, с. 233— 240]) в растущем кристалле служат вакансии и пересы-щенность растворенными атомами газа. Примесные атомы, дислокации, области напряжений сдвига и другие дефекты могут ускорять или замедлять в зависимости от скорости направленного роста кристалла перенос вакансий и избыточных газовых атомов к поре. Скорость диффузии вакансий к поре вдоль дислокаций и границ зерен увеличивается. При незначительных пересыщениях атомы газа диффундируют через раствор из маленьких пор в большие. Возникновение напряжения вследствие градиента температур способствует перемещению пор малых размеров и их коагуляции. Скорость передвижения поры обратно пропорциональна ее радиусу. При некоторой оптимальной для данного вещества скорости передвижения форма пор изменяется из сферической в эллипсоидальную. [c.101]

В каждом периоде может происходить явление, вызывающее образование соответствующего дефекта в металле. Но главным образом и в наибольшей степени образование дефектов связано со вторым периодом — переходом металла из жидкого в твердое состояние. Отсюда понятно, что при объяснении происхождения тех или иных дефектов нужно обратиться к процессу кристаллизации металла, когда образуется его макроструктура. И изучение дефектов обычно производится в связи с макроструктурой слитка или отливки, т. е. применением макроструктурного метода исследования. [c.165]

Легкие сплавы подгруппы а имеют малые значения р 6...13 мкОм см, высокую теплопроводность X 100... 120 Вт/(м К), большое сопротивление деформации при повышенных температурах (сто.г 80 МПа при Т = 300 °С) и широкий температурный интервал кристаллизации (до 130 °С). Указанные свойства обусловливают высокую склонность этих сплавов к выплескам и горячим трещинам, а в литом ядре велика вероятность образования дефектов типа раковин, пор и трещин. Механические свойства металла ядра приближаются к свойствам отожженного сплава, а в околошовной зоне наблюдается снижение прочности и пластичности металла. Для предотвращения указанных дефектов рекомендуется повышать силу сжатия до (1,2...1,4)F bi и применять, начиная с толщины 0,5 мм, циклограмму (см. табл. 5.6, п. 2) с ковочной силой сжатия Fk = (2...3)F B. [c.327]

Происхождение ликвационных полос объясняется следующим образом. Наружная кброчка отливки, затвердевшая ранее сердцевины, начинает свою усадку в то время, как в центре отливки имеется еще жидкая фаза, которая благодаря давлению газовых пузырьков выжимается в усадочные разрывы наружной корочки. Обогащение ликвата эвтектической составляющей обусловлено повышенным количеством эвтектики, образующейся при кристаллизации из-за неравновесных условий затвердевания. Меры предупреждения могут заключаться в переделке литниковой системы с боковой на центральную, установке технологических ребер в местах образования дефекта, повышении температуры формы и снижении температуры заливки. [c.118]

Двойники и дефекты упаковки в монокристаллах также являются довольно распространенными дефектами структуры, возникающими при росте полупроводников. Основными причинами образования двойников в монокристаллах при их выращивании из жидкой фазы являются больщие термические и механические напряжения на периферии фронта кристаллизации, а также включения второй фазы вблизи фронта кристаллизации. Двойники, причины появления которых перечислены выще, получили название двойников прорастания. Приведем примеры ситуаций, в которых появляются двойники прорастания. Значительные напряжения в выращиваемом кристалле, возникающие при кристаллизации полупроводников в тиглях методами Бриджмена и горизонтальной зонной плавки, особенно часто приводят к появлению двойников прорастания. Эти напряжения возникают в результате увеличения объема монокристалла при кристаллизации. Резкие изменения диаметра свободно растущего в методе Чохральского монокристалла также могут вызвать напряжения и появление двойников прорастания на конусной части кристалла. Попадание посторонних включений на поверхность растущего монокристалла в области фронта кристаллизации способствует появлению двойников. [c.244]

Как подчеркивается в [163], многообразие дефеетов кристаллической структуры и причин их образования гов<фит о невозможности единого процесса дефектообразования дефекты образуются как в iipoiie e роста кристаллов, так и при последующей их обработке или в результате внешних воздействий. Например, такие дефекты,как дендриты,могут возникать только в процессе кристаллизации, а сдвиг возникает только в процессе деформации. [c.269]

Термическая диссоциация вещества, а также химические реакции, протекающие в расплаве, могут приводить к нарушению его стехиометрического состава, что способствует возникновению в монокриста.лле многочисленных дефектов. Так, плавление оксида алюминия при нормальном давлении сопровождается диссоциацией с образованием ионов А10 , А12О3, АЮТ, А ", 0 . В силу относительно высокой упругости паров продуктов термической диссоциации расплав насыщается газовыми включениями, скапливающимися на фронте кристаллизации и существенно влияющими на кинетику роста монокристаллов и их качество. [c.52]

Общим для этих соединений является высокая температура начала активного окисления. Высокая окалиностойкость объясняется способностью их окисляться с образованием стекловидной пленки, состоящей в основном из двуокиси кремния. Следует, однако, указать, что эти пленки имеют свои особенности. Например, кремнеземная пленка на дисилициде молибдена обеспечивает его жаростойкость до 1700° в течение нескольких тысяч часов, в случае появления дефектов способна самозалечиваться, отличается высокой устойчивостью к кристаллизации. Толщина пленки почти не меняется в зависимости от времени, достигая при 1700° за время 3000 час. всего лишь 50—100 мк [7]. На карбиде кремния стекловидная пленка образуется медленно и в отличие от кремнеземной пленки на дисилициде молибдена кристаллизуется. Пленки защищают карбид кремния от разрушения до 1650° [8], а нитрид кремния — до 1600° [9]. Изменения в весе нитрида кремния за 15 час. при 1300° не превышают 0.02 г/см . [c.192]

КРИСТАЛЛЫ валентные (атомные) содержат в узлах кристаллической решетки нейтральные атомы (С, Ge, Те и др.), между которыми осуществляется гомеополярная связь, обусловленная квантово-механическим взаимодействием глобулярные представляют собой частный случай молекулярных кристаллов и имеют вид клубка полимеров жидкие обладают свойствами как жидкости (текучестью), так и твердого кристалла (анизотропией свойств) внутри малых объемов идеальные не имеют дефектов структуры иопные обладают гетерополярной связью между правильно чередующимися в узлах кристаллической решетки положительными и отрицательными ионами квантовые характеризуются большой амплитудой нулевых колебаний атомов, сравнимой с межатомным расстоянием металлические образуются благодаря специфической химической связи, возникающей между ионами кристаллической решетки и электронным газом (Си, А1 и др.) молекулярные (Лг, СН , парафин и др.) формируются силами Ван-дер-Вальса, главным образом дисперсионными нитевидные вытянуты в одном направлении во много раз больше, чем в остальных оптические [активные поворачивают плоскость поляризации света вокруг падающего линейно поляризованного луча анизотропные обладают двойным лучепреломлением, состоящим в том, что луч света, падающий на поверхность кристалла, раздваивается в нем на два преломленных луча двуосные имеют две оптические оси, вдоль которых свет не испытывает двойного лучепреломления одноосные (имеющие одну оптическую ось отрицательные, в которых скорость обыкновенного светового луча меньше, чем скорость распространения необыкновенного луча положительные, в которых скорость распространения обьпсновенного светового луча больше, чем скорость распространения необыкновенного луча))] КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ— образование кристаллов из паров, растворов, расплавов веществ, находящихся в твердом состоянии в процессе электролиза и при химических реакциях [c.244]

Трещины (продольные н поперечные)—дефекты сварного соединения в виде разрыва в самом шве или околошов-ной зоне. Трещины в зависимости от температуры образования бывают горячие п холодные. Горячие трещины возникают в наплавленном металле в процессе кристаллизации и усадки при температуре 1100—1300°С под действием растягивающих напряжений. Холодные трещины возникают в легированных с.галях при температурах 100—300 С, а в углеродистых С1алях—при температурах менее 100 С. [c.249]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...