2. Реальное строение слитка
Процесс кристаллизации слитка в изложнице начинается у стенок, где жидкий металл переохлаждается в наибольшей степени. Первая зона состоит из мелких дезориентированных кристаллов, после образования, которой теплоотвод снижается, следовательно, уменьшается и степень переохлаждения последующих слоев металла из-за нагрева изложницы.
Рост второй зоны кристаллов с характерным отражением направления
отвода тепла - в результате получается зона столбчатых кристаллов. В результате образования двух зон твёрдых кристаллов и разогрева изложницы, центральная часть жидкого металла в слитке кристаллизуется с наименьшей степенью переохлаждения, в результате образуются равноосные, произвольно направленные крупные зёрна, размеры которых зависят от степени переохлаждения и наличия примесей.
Наличие трёх вышеописанных зон характерно для слитков с любой степенью раскисления т.е. кипящих и спокойных.
Рис. 1.4а. Слиток кипящей стали
Рис. 1.46. Слиток спокойной стали
Слиток спокойной стали плотный и только в верхней части даёт усадочную раковину (рис. 1.46), у кипящей стали усадочная раковина рассредоточена за счет образования газовых пузырей в слитке (рис. 1.4а). В зависимости от степени раскисления стали определяется их практическое применение при дальнейшей обработке и определяется выход годного металла. Выход годного металла для слитков спокойной стали составляет 70 - 85 %, а для кипящей 95 %. На качество годного металла оказывают степень чистоты и условия охлаждения. При наличии примесей в сплавах и замедленной скорости охлаждения процесс кристаллизации начинается с тугоплавкой части сплава, в результате получаются древовидные кристаллы - дендриты. Менее тугоплавкая часть сплава кристаллизуется позже, в результате такого процесса по границам зёрен скапливаются наименее благородные примеси. Такой процесс кристаллизации приводит к образованию химической неоднородности сечения слитка - ликвации. Ликвация углерода, фосфора, серы и др. элементов влияет на технологические свойства сталей. Так при скоплении по границам зерен в виде соединений серы и фосфора снижается пластичность сталей, что называют явлением хладноломкости и красноломкости.
3. Оборудование
1. Электрическая плита;
2.Изложницы для слитков с крышками и утеплительными надставками;
3 .Термометры (0 - 200°С);
4.Микроскоп биологический школьный;
5.Пипетка и флакон;
6. Стекло (плоское прозрачное);
7.Бак для охлаждения изложницы;
8.Нож и молоток;
9.Ёмкость для плавки парафина, нафталина.
4. Кристаллизация соли
Проследить и зарисовать процесс кристаллизации, т. е. возникновение центров кристаллизации и рост кристаллов из растворов соли азотнокислого свинца Pb(N03). Процесс кристаллизации соли вызывается путем испарения растворителя. Изучение этого процесса производится под биологическим микроскопом. Для этого на подогретое плоское стекло наносят каплю насыщенного раствора азотнокислого свинца и устанавливают на предметный столик микроскопа таким образом, чтобы капли были видны в окуляр микроскопа. Так как более интенсивное испарение жидкости будет у краев капли, здесь и начинается первый период процесса кристаллизации с образованием мелких кристаллов.
Во второй период перпендикулярно к первому слою в сторону растут крупные столбчатые кристаллы.
В третий период, когда капля становится тонкой и испарение равномерно во всех направлениях, растут беспорядочно ориентированные кристаллы, имеющие форму дендритов.