Явления ликвации при кристаллизации сплавов

Явления ликвации при кристаллизации сплавов [c.133]

Ликвация по плотности. При кристаллизации сплавов по диаграмме состояния, типа приведенной на рис. 40, нередко можно наблюдать явление, называемое ликвацией по плотности. Например, в сплавах РЬ—ЗЬ выделяющиеся в процессе кристаллизации кристаллы а (твердого раствора ЗЬ в РЬ) или р (твердого раствора РЬ в ЗЬ) различаются по плотности от остающейся жидкой части сплава и вследствие этого либо всплывают кристаллы р и соответственно оседают на дно кристаллы а, либо наоборот. Поэтому в медленно охлажденном доэвтектическом сплаве указанной системы в результате ликвации верхняя часть слитка обогащается сурьмой и состоит только из эвтектики, а нижняя содержит много избыточных кристаллов а и небольшое количество эвтектики (рис. 41). [c.61]

Ликвация по плотности. При кристаллизации сплавов по диаграмме состояния типа приведенной на рис. 66 нередко можно наблюдать явление, называемое ликвацией по плотности. Например, в сплавах РЬ — 5Ь выделяющиеся в процессе кристаллизации кристаллы а (твердого раствора 8Ь в РЬ) или Р (твердого раствора РЬ в 8Ь) значительно отличаются по плотности от остающейся жидкой части сплава и вследствие этого либо всплывают Р, либо [c.107]

При кристаллизации сплавов по диагра мме состояния первого типа нередко можно наблюдать явление, которое называется ликвацией по удельному весу. Ликвацию можно наблюдать и Б сплавах РЬ — 5Ь. В процессе кристаллизации выделяющиеся кристаллы РЬ или 5Ь в значительной мере отличаются по удельному весу от оставшегося жидкого сплава и вследствие этого либо всплывают, как в случае выделения сурьмы, либо оседают на дно — при выделении избыточного свинца. В результате слиток будет неоднороден по составу. На рнс. 25 приведены микрофотографии шлифов, вырезанных из верхней (рис. 25, 1) и нижней (рис. 25,2) части слитка сплава, содержащего 20 /о 5Ь. На микрофотографиях ясно видно, что вследствие ликвации верхняя часть слитка обогащена сурьмой, а нижняя практически не содержит избыточных кристаллов сурьмы и состоит из одной эвтектики. Для того чтобы предупредить ликвацию по удельному весу, прибегают к быстрому охлаждению, перемешиванию сплава, а также добавляют третий компонент, кристаллизующийся первым в виде разветвленных дендритов и чисто механически препятствующий расслоению сплава. [c.53]

Разбирая процесс кристаллизации твердого раствора по диаграмме, приведенной на рис. 96, мы видели, что состав твердого раствора и жидкости изменяется непрерывно. Ранее выделившиеся кристаллы более богаты тугоплавким компонентом, чем образовавшиеся позднее при меньшей температуре. Твердая фаза в процессе равновесной кристаллизации должна быть все время однородной, поэтому предполагается, что процесс выравнивания состава твердой фазы (путем диффузии) не будет отставать от процесса кристаллизации. Однако обычно при кристаллизации твердых растворов первые кристаллы имеют более высокую концентрацию тугоплавкого компонента, чем последующие. Вследствие этого ось первого порядка дендрита содержит больше тугоплавкого компонента, чем ось второго порядка, и т. д. Междендритные пространства, кристаллизовавшиеся последними, содержат наибольшее количество легкоплавкого компонента, и поэтому они самые легкоплавкие. Описанное явление носит название дендритной ликвации. Состояние дендритной ликвации является неравновесным, неоднородный раствор имеет более высокий уровень свободной энергии, чем однородный. При длительном нагреве сплава дендритная ликвация может быть в большей или меньшей степени устранена диффузией, которая выравнивает концентрацию во всех кристаллах. [c.138]

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 случае ускоренного охлаждения сплава при кристаллизации диффузионные процессы не успевают завершиться. В связи с этим центральная часть каждого зерна оказывается обогащенной более тугоплавким компонентом (в данном случае В), а периферийная — легкоплавким компонентом (А). Это явление называется дендритной ликвацией, снижающей прочностные и другие свойства сплавов. Ее предотвращение возможно за счет медленного охлаждения сплава, обеспечивающего его равновесную кристаллизацию. [c.66]

Ликвация при пайке отличается от ликвации, например, при сварке и литье тем, что она связана с неравномерным плавлением припоя, активным взаимодействием последнего с основным металлом разделительной диффузией при кристаллизации, поверхностными явлениями и т. д. Расплавленный припой неравномерно взаимодействует с основным металлом по поверхности контакта. Это объясняется неодновременным расплавлением припоя. Эвтектическая составляющая его плавится в первую очередь и растекается по основному металлу. Дальнейший нагрев ведет к расплавлению новых порций припоя, обогащенных тугоплавкими компонентами сплав же, наиболее близкий по составу к эвтектике, постоянно располагается по периферии, вызывая в отдельных случаях значительную эрозию основного металла. Кроме того, количество расплавленного припоя у входной галтели больше, чем у выходной, поэтому в образовавшемся в результате взаимодействия припоя с основным металлом сплаве у входной галтели большее содержание припоя, чем у выходной, обогащенной основным металлом. По результатам микрорентгеноспектрального анализа распределения меди вдоль шва при пайке никеля медью в вакууме 10 мм рт. ст. содержание меди у входной галтели приблизительно на 15% выше. Капиллярный участок шва обеднен медью, что связано с незначительным количеством припоя в зазоре, растворением никеля и интенсивной диффузией меди в основной металл. С увеличением температуры пайки и времени выдержки при постоянном зазоре обеднение припоем как капиллярного участка шва, так и галтелей усиливается. Наоборот, увеличение соединительного зазора приводит к повышению количества припоя в шве, что в свою очередь ведет к возрастанию его содержания в зоне сплавления и повышению равномерности распределения припоя по длине шва. [c.113]

Необходимо различать макро- и микронеоднородность в паяных швах. Макронеоднородность возникает в результате неравномерного распределения компонентов в составе припоя как следствия неравномерного нагрева при пайке, недостаточного флюсования и т. д. Микронеоднородность металла паяного шва возникает в результате неравновесных условий кристаллизации. Неравновесная кристаллизация приводит к ликвационной неоднородности. Степень внутрикристаллитной ликвации сплавов зависит от скорости кристаллизации. С увеличением скорости кристаллизации внутрикристаллитная ликвация возрастает из-за подавления выравнивающей диффузии в твердом растворе. При средних скоростях кристаллизации степень внутрикристаллитной ликвации достигает максимума. При больших скоростях кристаллизации степень ликвации снижается. В некоторых работах это объясняется подавлением разделительной диффузии и явлением бездиффузионной кристаллизации [44], в других работах [45] — измельчением дендритных ячеек и увеличением площади, занятой ободком дендритных ячеек, который наиболее обеднен тугоплавким компонентом. [c.103]

В процессе кристаллизации возникает химическая неоднородность сплава. Это явление носит название ликвации и объясняется тем, что сплавы кристаллизуются не при одной температуре, а в каком-то [c.52]

А. Фаза /3 кристаллизуется в форме центрированного куба с параметром 2,97 А твердый раствор а имеет решетку меди — куб с центрированными гранями, с параметром, изменяющимся в зависимости от увеличения содержания олова от 3,61 А для чистой меди до 3,69 А при 15% олова. На основании диаграммы равновесия следует ожидать появления эвтектоида (а -Ь <5) лишь в Б., содержащих выше 13,9% олова. Между тем практически литые Б. даже при медленном относительно охлаждении, напр, при отливке в земляные формы, начиная с 5—6% олова и выше, всегда содержат в структуре нек-рые количества эвтектоида. Объясняется это тем, что процесс диффузии в сплавах меди с оловом, с содержанием последней до 26%, идет очень медленно, благодаря чему Б. весьма склонны к ликвации. На это же указывает большое расстояние между ликвидусом и со-лидусом на диаграмме состояния. Затвердевание Б. начинается с образования кристаллов, более богатых медью, чем жидкий сплав. По мере охлаждения, в условиях равновесия образовавшиеся ранее кристаллы благодаря диффузии из жидкой фазы одновременно с ходом кристаллизации должны менять состав, обогащаясь оловом. Однако в обычных условиях кристаллизация идет быстрее, чем диффузия, выравнивающая состав внутренних и внешних частей кристаллов, вследствие чего по мере охлаждения остающийся жидким сплав обогащается оловом настолько, что концентрация последнего начинает превышать 13,9%. Кристаллизация такого сплава естественно даст в структуре нек-рое количество эвтектоида (а й). Явление это имеет существенное практич. значение, т. к. отражается на свойствах сплава. Появление хрупкой составляющей (3 понизит пластичность сплава. Привести к равновесному состоянию сплав можно путем отжига выдержка при высокой темп-ре даст возможность пройти процессу диффузии, выравнивающей концентрации различных частей кристалла, следствием чего является исчезновение кристаллов д (вкл. л., фиг. 2) (увеличение 160). На фиг. 2 (вкл. л.), дающей строение Б. с 8,7% 8п, после отжига видны только а-кристаллы. На фиг. 3 (вкл. л.) (увеличение [c.546]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...