Умови одержання дрібнозернистої структури

 

Прагнуть до одержання дрібнозернистої структури. Оптимальними умовами для цього є: максимальне число центрів кристалізації й мала швидкість росту кристалів.

Розмір зерен при кристалізації залежить і від числа часточок нерозчинних домішок, які відіграють роль готових центрів кристалізації - оксиди, нітриди, сульфіди.

Чим більше часточок, тим дрібніше зерна металу, що закристалізувався.

Стінки ізложниць мають нерівності, шорсткості, які збільшують швидкість кристалізації.

Дрібнозернисту структуру можна одержати в результаті модифікування, коли в рідкі метали додаються сторонні речовини – модифікатори,

По механізму впливу розрізняють:

1. Речовини не розчиняються в рідкому металі - виступають як додаткові центри кристалізації.

1. Поверхово - активні речовини, які розчиняються в металі, і, осаджуючись на поверхні зростаючих кристалів, перешкоджають їхньому росту.

 

Будова металевого злитка

 

С хема сталевого злитка, дана Черновим Д.К., представлена на мал.

Рис. Схема сталевого злитка

Злиток складається із трьох зон:

1. Дрібнокристалічна коркова зона;

1. зона стовпчастих кристалів;

2. внутрішня зона великих рівновісних кристалів.

Кристалізація коркової зони йде в умовах максимального переохолодження. Швидкість кристалізації визначається

більшим числом центрів кристалізації. Утвориться дрібнозерниста структура.

Рідкий метал під корковою зоною перебуває в умовах меншого переохолодження. Число центрів обмежене й процес кристалізації реалізується за рахунок їхнього інтенсивного зростання до великого розміру.

Ріст кристалів у другій зоні має спрямований характер. Вони ростуть перпендикулярно стінкам ізложниці, утворяться деревоподібні кристали - дендрити (мал. 3.8). Ростуть дендрити з напрямком, близьким до напрямку тепловідводу.

Схема дендрита по Чернову Д.К.

 

Тому що тепловідводу від незакристалізувавшогося металу в середині злитка в різні сторони вирівнюється, то в центральній зоні утворяться великі дендрити з випадковою орієнтацією.

Зони стовпчастих кристалів у процесі кристалізації стикуються, це явище називається транскристалізацією.

Для малопластичних металів і для сталей це явище небажане, тому що при наступній прокатці, малодоходному можуть утворюватися тріщини в зоні стику.

У верхній частині злитка утвориться усадочна раковина, що підлягає відрізку й переплавленні, тому що метал більше пухкий (близько 15...20 % від довжини злитка)

Методи дослідження металів: структурні й фізичні

Метали й сплави мають різноманітні властивості. Використовуючи один метод дослідження металів, неможливо одержати інформацію про всі властивості. Використовують кілька методів аналізу.

Визначення хімічного складу.

 

Використовуються методи кількісного аналізу.

1. Якщо не потрібно великої точності, то використовують спектральний аналіз.

Спектральний аналіз заснований на розкладанні й дослідженні спектра електричної дуги або іскри, штучно порушуваної між мідним електродом і досліджуваним металом.

Запалюється дуга, промінь світла через призми попадає в окуляр для аналізу спектра. Колір і концентрація ліній спектра дозволяють визначити зміст хімічних елементів.

Використовуються стаціонарні й переносні стилоскопи.

2. Більше точні відомості про сполуку дає рентгеноспектральний аналіз.

Проводиться на мікроаналізаторах. Дозволяє визначити сполука фаз сплаву, характеристики дифузійної рухливості атомів.