Неоднородность химического состава кристаллов НБС

Образовавшиеся в процессе кристаллизации кристаллы твердого раствора имеют столбчатую форму. и неоднородный химический состав. При дальнейшем понижении температуры в связи с аллотропическим превращением железа кристаллы распадаются, образуя механическую смесь почти чистого альфа-железа (феррит) и карбида железа (цементит). Это явление носит название вторичной кристаллизации, или перекристаллизации, стали. Выделяемые в процессе перекристаллизации феррит и цементит образуют при температуре 720° и ниже смесь, называемую перлитом и содержащую 0,83% углерода. Сталь с содержанием углерода менее 0,83% состоит из перлита и избыточного феррита, которого тем больше, чем меньше в стали углерода. Соответственно, сталь с содержанием углерода более 0,83% состоит из перлита и избыточного цементита, количество которого увеличивается при повышении содержания углерода. [c.168]

Образовавшиеся в процессе кристаллизации кристаллы твердого раствора имеют столбчатую форму и неоднородный химический состав. [c.22]

Различают дендритную (неоднородность по объему кристалла-дендрита) и зональную (неоднородность по сечению отливки) ликвации. Дендритная ликвация обусловлена тем, что в период затвердевания выделяющиеся кристаллы твердого раствора имеют различный химический состав. Выравнивание состава происходит в результате диффузии. При медленном охлаждении процесс диффузии успевает [c.40]

Ликвацией называется образование неоднородности химического состава в различных частях отливки. Различают два основных вида ликвации зональную, когда отдельные зоны отливки имеют различный химический состав, и внутрикристаллическую, когда состав кристаллов неоднороден (например, при быстром охлаждении отливок состав кристаллов не успевает выравниваться). В стали и чугуне ликвируют сера, фосфор, углерод, неметаллические включения, располагаясь главным образом в верхней и осевой частях отливки, т. е. в местах, затвердевающих в последнюю очередь. Зональная ликвация может быть уменьшена перемешиванием сплава перед его заливкой в формы и последующим быстрым охлаждением отливки. [c.190]

Слиток имеет сложное строение (рис. 4, б). По сечению слитка зерна-кристаллы неоднородны, снаружи они мелкие, а чем ближе к середине, тем крупнее. Химический состав слитка тоже разный ближе к середине содержится больше неметаллических [c.35]

Если в сплавах, образующих при кристаллизации механическую смесь, компоненты которых значительно отличаются по удельному весу, понизить скорость охлаждения, то кристаллы выделяющегося избыточного компонента не будут равномерно распределены в жидком сплаве. Более тяжелые кристаллы будут осаждаться на дно изложницы или формы. В этом случае к моменту полной кристаллизации, когда жидкий раствор образует эвтектику, последняя окажется преимущественно вверху, а кристаллы более тяжелого избыточного компонента преимущественно внизу. В результате химический состав слитка или отливки будет неоднородным. [c.122]

К концу затвердевания кристаллы твердого раствора должны быть однородными, т. е. иметь одинаковый химический состав, соответствующий исходному жидкому раствору. Выравнивание состава происходит путем диффузии. При медленном охлаждении процесс диффузии успевает закончиться, в условиях же быстрого охлаждения диффузия не успевает выравнять состав отдельных кристаллов. Центральная часть дендритов будет богаче тугоплавким компонентом, а периферия — легкоплавким. Такая химическая неоднородность, наблюдающаяся в различных местах дендритов, называется дендритной ликвацией. Быстрое охлаждение в отличие от ликвации по удельному весу способствует развитию дендритной ликвации. [c.124]

При ускоренном охлаждении состав кристаллов твердого раствора не будет однородным, однако концентрация их не превысит предела растворимости фосфора в железе а(б). Поэтому такой сплав после затвердевания в реальных условиях охлаждения не будет отличаться по фазовому составу от равновесного. Однако отдельные кристаллы (зерна) сплава по химическому составу будут неоднородными. [c.222]

При кристаллизации сплава состава X—X (см. рис. 3.13) состав первых кристаллов, выпадающих из расплава при охлаждении его до температуры а> соответствует проекции точки в на горизонтальную ось. Состав кристаллов, образующихся в конце кристаллизации при температуре 6 из последних порций жидкого расплава, соответствует проекции точки г на эту ось. Таким образом, химическая неоднородность сплава определяется отрезком между проекциями точек в и б на горизонтальную ось. На рио. 3.14 видно, что чем больше разница между температурами плавления компонентов ( — в > <г —> г — ). тем меньше различие составов первых и последних порций кристаллизующегося сплава (рис. 3.14, /, отрезки 3, 2, 1). Точно так же неоднородность по составу уменьшается о сужением интервала кристаллизации сплавов (рис. 3.14, II, отрезки 4, 5). [c.47]

Наиболее распространенным следствием отклонения от условий превращения, близких к равновесным, является внутрикристаллическая ликвация, которая заключается в том, что в системе образуется про-странственно-неоднородное состояние химический состав части кристалла, затвердевшей в начале кристаллизации, отличается от состава частей кристалла, закристаллизовавшихся в последнюю очередь. Ликвация является следствием того, что твердая фаза отличается по составу от жидкой для любой фигуративной точки, лежащей между линиями ликвидуса и солидуса, и следствием замедленности процессов диффузии в твердой фазе. [c.164]

Так как скорость диффузии в твердой фазе мала, то по мере роста кристалла вновь нарастающие слои будут обогащаться компонентом В. Такое же обогащение было и в равновесном случае, однако там обогащались не только приграничные слои, но и весь объем твердой фазы. Это приводило к тому, что в конце кристаллизации состав кристалла становился равным составу исходного расплава. В результате неравновесной кристаллизации химический состав по длине кристалла оказывается неоднородным. Получающийся кристалл представляет собой ряд твердых растворов с непрерывно меняющимися концентрациями. Итак, мы пришли к выводу, сделанному вначале неоднородность химического состава по длине кристалла связана с разницей в составах жидкой и твердой фаз, находящихся между собой в равновесии при данной температуре, и замедленностью процессов выравнивания состава (диффузии) в твердой фазе. [c.166]

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]

В реальных условиях охлаждения состав кристаллов получается неоднородным. Это происходит потому, что скорость кристаллизации больше скорости диффузии и у кристаллов, образующихся при температуре выше t , не успевает произойти диффузионное перераспределение компонентов. Внутренние участки кристалла обогащаются тугоплавким компонентом В, а наружные — компонентом А. Такая неоднородность химического состава называется внутрикристалли-ческой, или дендритной, ликвацией. Ликвация чаще всего играет отрицательную роль, так как ухудшает технологические и механические свойства сплавов. [c.21]

Если процесс кристаллизации протекает в условиях ускоренного охлаждения, что обычно имеет место при получении литых деталей и слитков, то диффузионное выравнивание состава у кристаллов, выпавших при температурах выше Ц, не успевает происходить, в результате чего получается неодинаковый состав не только у отдельных кристаллов, а в каждом из них. Внутренние участки кристалла будут более богату тугоплавким компонентом В, наружные — компонентом А. Это явление неоднородности химического состава носит название микроликвации. Первые кристаллы поверхности слитка будут обогащены компонентом В, а последние, образовавшиеся в середине слитка, — компонентом А. В результате этого возникает макроликвация в слитке. [c.91]

В условиях практики, если сплавы охлаждаются довольно быстро и состав кристаллов не успевает выравниваться, различные места кристалла имеют неодинаковый состав такая химическая неоднородность внутри отдельных кристаллов назывзет-ся дендритной, или внутрикристаллической ликвацией. Характер диаграммы состояния сплавов, т. е. твердых растворов, позволяет оценить склонность данного сплава к дендритной ликвации. Установлено, что чем больше интервал между ликвидусом и солидусом сплава, тем больше возможна дендритная ликвация сплава. Дендритная ликвация может быть устранена применением диффузионного отжига, т. е. нагреванием сплава в твердом состоянии до температур, при которых идет интенсивно процесс диффузии, и выдержкой при них. [c.65]

Определяя при помощи правила отрезков у сплавов — твердых растворов состав фаз при различных температурах, можно видеть, что первые кристаллы твердого раствора богаты тугоплавким, компонентом и что с понижением температуры как жидкий, так и твер-дйй растворы обогащаются легкоплавким компонентом. К концу затвердевания кристаллы твердого раствора должны быть однородны, т. е. иметь одинаковый химический состав, соответствующий исходному жидкому раствору. Выравнивание состава осуществляется путем диффузии. При медленном охлаждении процесс диффузии успевает произойти, в условиях же быстрого охлаждения диффузия не успевает выравнить состав отдельных кристаллов. Центральная часть дендритов (зерен) будет богаче тугоплавким компонентом, а периферия—легкоплавким. Неоднородность по химическим свойствам, наблюдающуюся в разных местах дендритов, называют внутризеренной, или дендритной ликвацией. Быстрое охлаждение, в отличие от ликвации по плотности (удельному весу), способствует развитию дендритной ликвации. Дендритная ликвация может быть устранена путем длительной выдержки сплавов при высоких температурах, [c.62]

Общий вид диаграммы состояния для сплавов, которые обладают неограниченной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии, представлен на рис. 34, 6. Сплав с концентрацией компонентов, соответствующей линии ММ, затвердевает в интервале температур между точками а и с. Первоначально из жидкой фазы выделяются кристаллы твердого раствора с концентрацией компонентов, соответствующей точке . При дальнейшем понижении температуры состав выпадающих кристаллов твердого раствора изменяется соответственно линии ЕР с. Процесс кристаллизации сопровождается образованием деидри-тов. в этом случае оси первого порядка дендрита содержат больше тугоплавкого компонента, чем оси второго порядка, оси второго порядка — больше, чем оси третьего порядка и т. д., а междендритное пространство, затвердевающее в последнюю очередь, содержит наибольшее количество легкоплавкого компонента. Такое образование неоднородности химического состава в отдельных частях кристаллов твердого раствора называется внутрикристал-л и ческой ликвацией. Состояние дендритной неоднородности является неустойчивым и состав кристаллов постепенно выравнивается в результате процессов диффузии. Выравнивание состава кристаллов будет тем полнее, чем медленнее охлаждение и чем больше выдержка металла в нагретом состоянии. [c.77]

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]

Хими еский состав стали в различных зонах зерна (кристаллита) будет неоднородным, так как оси растущего кристалла, образовавшиеся позднее, будут содержать больше легкоплавких элементов, которые затвердевают позднее. Неоднородность химического состава внутри кристаллита называется внутрикристаллической ликвацией. [c.11]

Появление графита обедняет жидкую фазу углеродом. Прежде всего это происходит у поверхности кристалла графита, где состав жидкости приближается к равновесному Ха. Вдали жидкость вначале сохраняет исходный состав X. Создающаяся неоднородность приводит к появлению в жидкости градиентов химического потенциала углерода, и он диффундирует к растущему кристаллу. В жидкости поддерживается состояние пересыщения углеродом, и выделение грэфитв продолжается. Этому способству ют также конвективные токи. Постепенно, однако, вся жидкость приобретает состав. а. Кристаллизация графита при этом прекращается, и в сплаве устанавливается стабильное равновесие жидкости состава Х а и графита. [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...