Схема кристаллизации слитка

Схема кристаллизации слитка [c.55]

Рис. 13. Схема кристаллизации слитка (а) и дендрита (б)

Так как получить слиток спокойной стали без усадочной раковины невозможно, то борьба с усадочной раковиной может быть в направлении создания таких условий кристаллизации, чтобы усадочная раковина была наивыгоднейшей формы, наибольшей концентрированности с наивыгоднейшим расположением в головной части слитка. С этих позиций может быть оценено влияние формы изложницы, определяющей расположение усадочной раковины в слитке. Рис. 133 представляет схемы кристаллизации слитка в расширяющейся книзу и расширяющейся кверху изложницах. [c.367]

Схема изготовления слитков при кристаллизации под поршневым [c.76]

Помимо этого, встречаются также слитки с пятью и шестью зонами кристаллизации. Например, на фиг. 32, б дана схема стального слитка, где, кроме указанных трех зон кристаллизации [c.50]

Структура слитка зависит от многих факторов, основные из которых следующие количество и свойства примесей в чистом металле или легирующих элементов в сплаве, температура разливки, скорость охлаждения при кристаллизации, а также конфигурация, температура, теплопроводность, состояние внутренней поверхности литейной формы. На рис. 3.7 приведены схемы макроструктур слитков, полученных в простой вертикальной металлической форме. [c.75]

Во время ковки крупные зерна заготовки, образовавшиеся при кристаллизации слитка или при его нагревании, раздробляются и измельчаются. В зависимости от того, при какой температуре закончена ковка, структура деформированного металла может оказаться крупнозернистой или мелкозернистой, а металл поковки бу-деть иметь соответственно низкие или высокие механические свойства. Если ковка заканчивается при высокой температуре, то в металле происходит рекристаллизация, а раздробленные зерна с разрушенными межзеренными прослойками вновь объединяются и увеличиваются в размерах. Схемы дробления зерен при ковке, рекристаллизации и роста зерен показаны на рис. 111. [c.146]

Помимо этого, встречаются также слитки с пятью и шестью зонами кристаллизации. Например, на фиг. 21 приведена схема стального слитка (по Н. А. Минкевичу), где, кроме вышеуказанных трех зон кристаллизации 1, 2 и 3, показаны еще зоны 4 — мелкие плотные дендриты, ориентированные перпендикулярно к стенкам изложницы, 5 — крупные дендриты, которые от низа к верху слитка все более отклоняются вверх, и 6 — равноосные зерна, занимающие объем в виде конуса в нижней части слитка. [c.40]

Схема строения стального слитка приведена на фиг. 158. Как видно из приведенной схемы, в слитке образуются три структурные зоны. Первая, наружная, зона / — мелкозернистая, глобулярная. Эта зона образуется вследствие соприкосновения расплавленного металла с холодными стенками изложницы, в связи с чем металл переохлаждается и возникает значительное количество центров кристаллизации. [c.184]

Общую схему кристаллизации (рис. И) можно проследить на изломах слитков или в сечениях отливок из сталей различных [c.10]

Рис. 23. Дендритная кристаллизация а — схема дендритного кристалла б — схема его роста в — дендриты на поверхности слитка свинца. X 200

При заливке жидкого металла в форму и последующей кристаллизации получается слиток, отдельные зоны которого отличаются микроструктурой. Схема строения металлического слитка приведена на рис. 12 [c.18]

Метод направленной кристаллизации. Полупроводниковый материал (обычно монокристалл) наиболее часто очищают способом зонной плавки. Схема зонной плавки приведена на рис. 180. Слиток из полупроводника, помещенный в трубчатую печь, нагревается на участке I до температуры плавления, а затем протягивается через печь слева направо. В образующуюся расплавленную зону попадает из слитка часть примеси. К концу протягивания (производят несколько раз) в основном все примеси остаются в конце слитка, который затем удаляют. Распределение примесей по длине образца приведено на рис. 180, б. Распределение концентрации примесей оценивается равновесным коэффициентом распределения Ко, он равен отношению концентрации примеси в твердой фазе s к концентрации примеси в контактирующей жид- [c.285]

Вакуумно-дуговой переплав относится к новым способам получения высококачественных сталей.- Отличительной чертой вакуумно-дуговых печей (ВДП) является отсутствие источников загрязнения металла (атмосферы, шлака и футеровки), хорошие условия удаления неметаллических включений газов и примесей цветных металлов, а также направленная кристаллизация, обеспечивающая получение плотного слитка. Схема вакуумной дуговой печи представлена на рис. 63. [c.210]

Главным достоинством такой схемы по сравнению с любым способом переплава расходуемого электрода является разделение процессов выделения теплоты и плавления металла. И при вакуумном, и при электрошлаковом переплаве расходуемых электродов оба эти процесса совмещены, происходят одновременно, взаимосвязанно. При желании повысить температуру жидкого металла с целью интенсификации металлургических реакций, мы вынуждены соответственно увеличить мощность, выделяемую в разрядном промежутке (в столбе дуги и приэлектродных областях при ВДП, в шлаковой ванне при ЭШП). Увеличение мощности, в свою очередь, влечет за собой повышение скорости расплавления расходуемого электрода, увеличение глубины металлической ванны и скорости наращивания слитка и, следовательно, повышение скорости его кристаллизации. Последнее обстоятельство, как уже указывалось, обычно сказывается отрицательно на степени рафинирования металла. [c.404]

Рис. 23. Схема изменения содержания РЭ по длине слитка или шва ПДС, выполненного с различными концентрационными градиентами А — направление кристаллизации)

Впервые схема строения стального слитка была дана Д. К. Чер новым. Описывая процесс кристаллизации, он привел схему роста первичных кристаллов (рис. 51). Форма таких кристаллов напоминает форму дерева и поэтому они называются дендритами. Такая форма кристаллов объясняется тем, что возникшие в жидком металле за- [c.103]

Фиг. 24. Схема первичной кристаллизации стали и расположение елочных кристаллов стали по сечению слитка (рисунок, выполненный рукой Д. К. Чернова).

Схема процесса приведена на рис. 172. В расплавленный германий, имеющий температуру несколько выше температуры плавления, опускают закрепленную на стержне затравку в виде небольшого монокристалла германия, который затем с определенной скоростью вытягивают из расплава с помощью подъемного механизма. При вытягивании затравки из расплава металл затвердевает с ориентацией затравочного кристалла. Затравочный кристалл устанавливают так, чтобы одна из его плоскостей (П1, ПО или 100) располагалась параллельно поверхности расплава. Для успешного ведения процесса необходимо обеспечить отвод примесей от фронта кристаллизации. С этой целью перемешивают расплав вращением тигля, а также вытягиваемого слитка. Вращение тигля, кроме того, обеспечивает равномерный его нагрев, что предотвращает местные перегревы расплавленного металла. [c.404]

Иную структуру имеют слитки кипящей стали, содержащие не более 0,3 % С и не раскисленные полностью в печи ферросплавами и алюминием. При заливке такой стали в изложницу после образования небольшого слоя мелких кристаллов из почти чистого железа в оставшемся жидком металле (при дальнейшей кристаллизации) повышается содержание кислорода и углерода с охлаждением металла смещается равновесие реакции окисления углерода и начинается активное образование окиси углерода по схеме [c.76]

Формирование усадочной раковины в спокойном металле видно из приведенной схемы (рис. 132). Усадка проявляется в виде воронкообразной пустоты как результат кристаллизации последовательных слоев металла в каждом случае из жидкости пониженного уровня. Эта усадка приводит к образованию сосредоточенной усадочной раковины в верхней центральной части слитка. Неизбежная усадка металла при кристаллизации создает осевую рыхлость (пористость) и рассеянную пористость по всему сечению слитка. В большинстве случаев осевая рыхлость располагается под усадочной раковиной на расстоянии 250—350 мм от нее и распростра- [c.365]

Рис. 1. Схема последовательной кристаллизации стального слитка

Рис. 1.14. Схема распределения ликвирующей примеси (серы) от края слитка к центру при последовательной кристаллизации

Рассмотренная схема вертикальной непрерывной разливки обеспечивает оптимальные условия кристаллизации, однако она требует большой высоты установки. Поэтому применяют также установки с изгибом слитка или с изогнутым (радиальным) кристаллизатором, на которых внутренняя жидкая часть слитка затвердевает на перегибе и в горизонтальном положении. [c.71]

Отмеченные факторы могут быть связаны с эффектами структурных изменений в слитках, как показано на схеме, приведенной на рис. 6. Из схемы следует, что недостаточно учитывать только один какой-либо фактор воздействия, а описанные структурные изменения, наблюдаемые при кристаллизации металлов в ультразвуковом поле, показывают, что влияние упругих колебаний на кристаллизацию нельзя объяснить только одним механическим разрушением кристаллов. [c.437]

Рассмотрим сущность основных методов очистки кристаллизацией. Для того, чтобы обеспечить получение материала с предельной степенью чистоты кристаллизационными методами необходимо, чтобы кристаллизация начиналась в заданном месте и происходила в определенном направлении, то есть необходимо создать четкую границу между твердой и жидкой фазами и обеспечить ее медленное и равномерное движение вдоль очищаемого слитка. Эти условия достигаются заданием градиента температуры, обеспечивающего направленный отвод тепла и направленное продвижение фронта кристаллизации. При этом, в зависимости от значений К, примесь будет или захватываться твердой фазой К > 1), освобождая от нее расплав, или оттесняться от границы раздела в расплав < 1). В первом случае части слитка, затвердевающие позже, будут чище предыдущих во втором случае наиболее чистой оказывается начальная часть слитка. При рассмотрении процессов очистки кристаллов, выращиваемых из расплава, все многообразие методов выращивания кристаллов направленной кристаллизацией можно свести к двум идеализированным схемам нормальной направленной кристаллизации и зонной плавке. В частности, первой схемой описывается процесс очистки кристаллов, выращиваемых широко используемым в промыш- [c.204]

При зонной плавке в начале слитка из очищаемого материала с помощью специального нагревателя (например, катушки высокочастотного нагрева) создается узкая расплавленная зона, которая затем движется вдоль слитка. Схема расположения зоны в произвольной части слитка показана на рис. 5.10. Расплавленная зона заключена между двумя твердыми частями кристалла уже затвердевшей и еще не расплавленной. Проходя по слитку, она вбирает в себя примесь (при К < 1), перенося ее к концу. Принципиальным отличием зонной плавки от нормальной направленной кристаллизации является то, что доведенная до конца слитка зона может быть перекинута в его начало, где при повторном ее проходе она контактирует с уже предварительно очищенными участками, извлекая из них оставшиеся примеси и продолжая таким образом очистку материала. [c.209]

Ясно, что при К < 1 накопление примеси в зоне будет происходить тем быстрее, чем меньше /. Поэтому длина зоны не должна быть слишком малой. Например, пусть / = 0.1Ь, тогда при К < 1 условие насыщения зоны примесью не выполняется в пределах всего слитка, и слиток будет эффективно очищаться до х < 0.9Ь, то есть пока правый конец зоны не дойдет до конца слитка. После этого распределение (5.27) перестает действовать, поскольку длина зоны начинает уменьшаться, и дальнейшая кристаллизация расплава (на последнем участке 0.9Ь < х < Ь) происходит по схеме нормальной направленной кристаллизации. Распределение примеси в этом случае описывается зависимостью (5.22), где в качестве Со (начальные условия) должна быть взята величина Сз(Ь — I), определяемая уравнением (5.27). [c.211]

Образовавшиеся пузырьки газообразной окиси углерода оттесняются кристаллизующимися дендритами от стенок к центру слитка и вверх, а также перемешивают оставшуюся еще в жидком состоянии сталь, несколько выравнивая ее химический состав. Выделение пузырьков газа из застывающего слитка создает впечатление кипения (что и обусловливает его название). Некоторые пузырьки окиси углерода не успевают выйти из слитка до его застывания, и в слитке образуются пустоты правильной круглой формы. Слитки кипящей стали получаются обычно без концентрированных усадочных раковин и имеют мало неметаллических включений, так как не раскисляются ферросплавами и алюминием, да и стоят они поэтому дешевле. f B последние десятилетия создано много установок для непрерывной разливки стали. Схема машины для непрерывной разливки стали, представляющей собой многоэтажное сооружение, показана на рис. 5.8. Сталь из разливочного ковша через промежуточный ковш непрерывной и равномерной струей заливается в кристаллизатор, представляющий собой слегка качающийся вверх и вниз двухстенный короб из красной меди, стенки которого интенсивно охлаждаются проточной водой. Благодаря этому сталь быстро формирует прочные и плотные стенки слитка. Из кристаллизатора слиток непрерывно вытягивается валками со скоростью, соответствующей скорости кристаллизации слитка. Ниже кристаллизатора до выхода из валков слиток подвергается вторичному охлаждению водяными душами, при этом заканчивается его затвердевание. После выхода из валков от непрерывно опускающегося слитка кислородно-газовой горелкой отрезают куски необходимой длины. [c.55]

Кристаллизация металла шва. Процесс образования сварного соединения начинается с нагрева й расплавления основного и присадочного металлов. Кристаллитцией называется процесс образования зерен из расплавленного металла при переходе его из жидкого состояния в твердое. Процесс кристаллизации сварных швов отличается от кристаллизации слитков высокими скоростями. Различают первичную и вторичную кристаллизации. Первичная кристаллизация осуществляется Рис. 112. Схема хими- при ВЫСОКИХ скоростях охлаждения, Гм м вторичная начинается с распада пер- [c.216]

Наиболее заметно слоистое строение у сварных швов, выполненных плавящимся электродом, когда металл поступает в ванну отдельными каплями. Особенно ярко это проявляется при малых объемах сварочной ванны, переменной скорости движения электрода, неравномерной толщине покрытия или слоя флюса. Слоистое строение не влияет на характер и направление кристаллизации. Даже при периодических остановках и оплавлении фронта твердой фазы на гранях нерасплавившихся частей кристаллов образуются двухмерные зародыши, ориентирующие кристаллографически дальнейший рост кристаллов. Каждый столбчатый кристаллит состоит из нескольких неполноценных дендритов. Процесс роста последних в сварном шве описывается такой же схемой, что и при кристаллизации слитков и отливок. Как правило у границы сплавления дендриты имеют ствол и не-. разветвленные ветви первого порядка. В направлении к центру сварного шва дендриты укрупняются, причем их первоначальная толщина увеличивается в несколько раз, и разветвляются с образованием осей высшего порядка. [c.522]

Однако между зонами столбчатых кристаллитов слитков и сварных швов имеются различия. В слитках оси роста кристаллов, совпадающие с направлением отвода теплоты, на стадии столбчатой кристаллизации остаются почти прямолинейными, так как слиток кристаллизуется чаще всего в геометрически правильной форме (например, радиальный теплоотвод в цилиндрической изложнице, осевой теплоотвод в водоохлаждаемом кристаллизаторе). В сварных швах оси роста столбчатых кристаллитов в общем случае представляют собой пространственные кривые, что обусловлено сложной формой сварочной ванны и перемещением теплового поля в направлении сварки (рис. 3.12, а). При сварке тонких листов встык пространственная схема кристаллизации сменяется плоской, т.е. криволинейные оси роста кристаллитов рас-положенны в плоскости пластины (рис. 3.12, б). Структуры с прямолинейными осями роста в столбчатой зоне формируются в случае сварки тонколистового металла на больших скоростях, когда сварочная ванна имеет вытянутую форму и тепловой поток направлен под постоянным углом (близким к 90°) к оси шва. [c.53]

Бриджмен показал в 1926 году, что при направленной медленной кристаллизации слитка большая часть примесей сосредоточивается в жидкой его части, кристаллизующейся в последнюю очередь. Отсюда возник принцип зонной кристаллизации, предложенный в 1952 г. Пфанном. Этот принцип заключается в том, что длинный слиток металла, находящийся в лодочке или трубке из кварца, графита и других неметаллических материалов, медленно (не-Рис. 5. Схема вытягивания моно- СКОЛЬКО миллиметров в час) проходит через [c.18]

Рис. 1. Принципиальные схемы введения ультразвука в расплав а — при кристаллизации слитков лёгких сплавов методом непрерывного литья б — при вакуумнодуговом переплаве тугоплавких металлов в — прп фасонном литье в условиях всестороннего давления и г — при зонной плавке 1 — источник ультразвука 2 — жидкая часть слитка з — слиток (отливка) 4 — кристаллизатор (форма) 5 — расходуемый электрод 6 — нагреватель.

Технологическая схема плавки заготовок, проводимая на металлургических заводах, приведена на рис. 137. Она включает 19 технологических операций. В зависимости от назначения жаропрочного сплава технология его плавки на металлургическом заводе может быть одно- или двустадийной. Особо следует отмстить, что для изготовления лопатки с направленной кристаллизацией необходимо, прежде всегс), весьма чистый жаропрочный сплав. Для получения весьма чист01 0 сплава сначала необходимо получить слиток первого переплава (черновой слиток) с заданным химическим составом в открытой электропечи, а затем - черновой слиток, переплавляемый в вакуумной электропечи с разливкой на мерные заготовки (слитки). [c.280]

В (практике имеют место случаи, когда в усадочной пустоте начинает расти отдельный, обособленный кристалл. Рост такого кристалла не встречает препятствий со стороны других кристаллов, его форма не искажается. Чем больше масса стального слитта и чем медленнее его застывание, тем больше возможностей для роста обособленных кристаллов. Чернов собирал и изучал такие кристаллы. В его коллекции хранился гром аднейнгай кристалл, найденный в усадочной пустоте 100-тонного стального слитка. Вес кристалла равнялся 3,45 кг, а длина составляла 39 см. Фотография этого замечательного кристалла, названного кристаллом Чернова, так же как и его классические схемы, поясняющие процесс кристаллизации, вошли во все руководства по металлографии и пользуются всемирной известностью. [c.88]

Слитки и отливки суперсплавов обычно отливают под вакуумом, чтобы избежать окисления присутствующих в их составе химически активных элементов. Разработаны многоступенчатые технологические схемы выплавки, литья и кристаллизации суперсплавов. От дуговой плавки на воздухе перешли к плавке сплавов дуплекс-процессом, включающим в себя дуговую плавку на воздухе и вакуумно-дуговой переплав или вакуумно-дуговой переплав электродов с индукционной плавкой в вакууме. С целью снижения содержания вредных примесей и неметаллических включений применяют электрошлаковый переплав электродов, полученньЕх в индукционной вакуумной печи. [c.583]

Впервые схема строения стального слитка была дана Д. К. Черновым. Описывая процесс кристаллизации, он привел схему роста первичных кристаллов (рис. 52). Форма таких кристаллов напоминает форму дерева, и поэтому они называются дендрнтами. Такая форма кристаллов объясняется тем, что возникшие в жидком металле зародыши растут главным образом в направлении с минимальным расстоянием между атомами. Так образуются оси первого порядка (ось К). Одновременно с главной осью под определенными углами к ней начинают расти оси второго порядка (оси т), от которых уже растут оси третьего порядка (оси п) и т. д. Последние порции жидкого металла заполняют межос-ные пространства. Правильная форма дендритов искажается в результате их соприкосновения в процессе роста. Дендрнты можно видеть на поверхности литого металла, они образуют характерный рельеф. Обычно их размеры невелики (до 2—3 см). Но Д. К. Чернов обнаружил в усадочной раковине 100-т слитка дендрит размером в 39 см. [c.135]

Непрерывная разливка (в кристаллизатор). На рис. 49 приведена схема непрерывной разливки стали. Из ковша 2 через промежуточное разливочное устройство 1 сталь непрерывно поступает в кристаллизатор 3, охлаждаемый водой. В кристаллизаторе формируется слиток — образуются его поверхности. Наиболее рациональным является слиток прямоугольного профиля размерами от 150x500 до 200 x600 мм. Затвердевающий слиток непрерывно вытягивается из кристаллизатора вращающимися роликами 5 со скоростью 0,5-1,5 м/мин. В зоне между кристаллизатором и роликами слиток непрерывно охлаждается мелко распыленной водой для ускорения кристаллизации стали внутри слитка и уменьшения длины жидкой лунки 4. Разделение слитка на куски нужной длины производят резкой струей кислорода, для чего ниже тянущих роликов 5 слиток сцепляется с тележкой газорезки 6, которая вместе с ним движется вниз. Отрезанные куски убирают на склад, либо помещают в печь, откуда они поступают для дальнейшей обработки прокаткой или ковкой. [c.71]

Формирование слитка электромагнитным полем сопровождается непрерывным движением металла в лунке. Траектория движения расплава лежит в меридиональной плоскости и носит одноконтурный характер. Основной контур циркуляции распространяется на пять шесть глубин проникновения электромагнитного поля от боковой поверхности слитка. Циркуляция сопровождается переносом плавающих кристаллов, образующихся в объеме лунки за счет переохлаждения расплава. В условиях перемешивания наиболее реальной схемой состояния расплава является переохлаждение и наличие объемной кристаллизации. Циркуляция расплава приводит к измельчению зерна и может сопровождаться выносом кристаллов из двухфазной жидкотвер- [c.631]

Рис. 24. Общая схема осе-во1Г периодической кристаллизации в 3,5-т слитке (ф. 541)

Наиболее распространенный метод определения коэффициента разделения основан на измерении концентрации свободных носителей заряда в чистом и легированном полупроводнике (предполагается, что примеси электрически активны). Схема определения непосредственно вытекает из самого смысла Ко = Сз/С , то есть сводится к определению концентрации примеси в твердой фазе, соответствующей ее заданной концентрации в жидкой фазе. Пусть навеска электрически активной примеси р,-вводится в расплав предварительно очищенного слитка при положении Хо фронта кpи тaллизaции (рис. 5.3 кристаллизация полупроводникового материала проводится методом зонной плавки (см. ниже)). Если концентрация введенной примеси N1 = С5 заметно превышает разность [c.196]

Существует две гипотезы, объясняющие образование различных форм сульфидных включений в стальных слитках американских ученых С. Симса и Ф. Дейля и украинского ученого В. И. Кармазина. По схеме Симса и Дейля [104], образование различных форм сульфидных включений обусловлено изменением растворимости серы в жидкой стали под влиянием кислорода. Сущность их гипотезы состоит в следующем. Как известно, сера растворима в жидкой стали и плохо растворима в твердой. Поэтому при кристаллизации металла сера концентрируется в маточном расплаве, обогащая его. При насыщении серой расплава у фронта кристаллизации начинают выделяться сульфиды железа, оказываясь таким образом по границам дендритов и кристаллитов. В случае высокого содержания кислорода в стали растворимость в ней серы невелика и выделение сульфидов из расплава начинается на более ранней стадии кристаллизации, благодаря чему образуются крупные шаровидные далеко отстоящие друг от друга сульфиды. Если кислорода в стали нет (что имеет место в присутствии небольших количеств таких сильных раскислителей, как алюминий, титан, цирконий), растворимость сульфидов железа и марганца в жидкой стали очень велика и их выделение происходит к концу кристаллизации металла в виде пленок и строчек. [c.289]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...