Будова зливка

Кристаліти, або зерна, які утворюються в процесі застигання готових зливків або деталей, як правило, мають деревоподібну форму, яку ще називають дендритною. Схему структури дендриту вперше було складено Д. К. Черновим (рис. 12).

Процес кристалізації рідкого металу залежить від багатьох факторів, і в першу чергу від швидкості і напрямку втрат тепла. Істотно впливає на формування структури кристалів наявність модифікаторів, конвективні течії рідини, вібрації тощо.

12Дендритна структура є типовою для кристалітів литого металу. За сприятливих умов дендрити можуть досягати великих розмірів. Наприклад, Д. К. Черновим в усадочній раковині стотонного зливка було виявлено дендрит 39 см завдовжки (рис. 13).

13Однак, у кристалітах литих металів дендрити мають значно менші розміри — кілька міліметрів.

На рис. 14 показано схему будови стального зливка,, складену Д. К- Черновим у 1878 р.

Численні дослідження будови зливків дозволили виявити в зливку три основних зони. Першою зоною прийнято називати зовнішню, розташовану в поверхневому шарі зливка, складену з дрібнозернистих кристалів-дендритів, (зона 1). У процесі застигання зливка при стиканні рідкого металу з холодною поверхнею виливниці, внаслідок значного переохолодження, виникає велика кількість центрів кристалізації, що й забезпечує утворення дрібнозернистої будови даного металу.

У зоні 2 утворюються стовпчасті кристали. Утворення стовпчастих кристалів пояснюється зміною умов втрати тепла із зони 2. Кірка, що утворилася в зоні 1, створює термічний опір, а підвищення температури стінок виливниці різко знижує температурний градієнт між металом зливка і виливницею, внаслідок чого зменшується ступінь переохолодження сталі. У зв'язку з цим створюються сприятливі умови для кристалізації при невеликій кількості центрів, утворюються стовпчасті кристали, нормально зорієнтовані до поверхні дрібнокристалічної кірки

14У зоні 3 утворюються рівноосні кристали. Утворення рівноосних кристалів пояснюється тим, що у центральній зоні зливка температури у всіх точках вирівнюються і певної спрямованості втрат тепла не спостерігається. Тому зростання кристалів відбувається в різних напрямках. Зародженню кристалів у різних точках зони 3 сприяє вміст у рідкій сталі найдрібніших вкраплень тугоплавких частинок та інші фактори.

У стальних зливках зони 2 кристаліти мовби проростають на певну глибину. Через це така структура має назву транскристалізаційної. Ця структура при прокатуванні сталі часто є причиною утворення тріщин.

При твердненні сталі відбувається зменшення об'єму металу, в зв'язку з чим у зливку утворюються порожнини, які називають усадочними раковинами. Вони можуть розташовуватись по всьому об'єму зливка або тільки в одному місці. Іноді ці порожнини заповнюють гази, що виділяються у процесі кристалізації. При прокатуванні зливків, які мають усадочні раковини, по всьому об'єму зливків можуть з'явитись тріщини та інші дефекти.

Усадочні раковини ліквідують, застосовуючи різні методи. З метою зосередження усадочної раковини застосовують виливниці з утепленою надставкою, що забезпечує розташування усадочної раковини у верхній частині зливка.

При куванні і прокатуванні зливків у гарячому стані первинна структура кристалів видозмінюється. Дендрити руйнуються або витягуються вздовж напряму деформації металу. Отже, у прокаті і деталях відбувається різка зміна механічних властивостей вздовж і впоперек волокон.

26.12.2015
1219

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!