Влияние металлургических и технологических факторов на характер микро- и макроструктуры литого металла.

1) Интенсивность теплоотвода

(--------) более высокая интенсивность теплоотвода

∆ N=+-∆ N_в+-N_с =

При увеличении интенсивности теплоотвода результирующая макроструктура зависит от соотношения ∆ T_max и ∆ T’. До тех пор пока ∆ T_max остается меньше чем ∆ T’самопроизвольные зародыши не образуются, кристаллизация происходит на вынужденных зародышах, и увеличение интенсивности теплоотвода не дает изменения структуры. При дальнейшем повышении интенсивности теплоотвода, когда ∆ T_max больше ∆ T’ появляются дополнительные самопроизвольные зародыши, которые в сумме с вынужденными дают измельчение структуры. Повышение интенсивности теплоотвода дает однозначное повышение ∆ T_min то есть с увеличением скорости роста зародышей происходит измельчение микроструктуры.

2)Влияние температуры формы

Узменение температуры формы висит на интенсивность теплоотвода. Вопрос о влиянии температуры формы сводится к вопросу о влиянии теплоотвода.

3)Влияние температуры заливки металла

При повышении температуры заливки в течение некоторого времени снятии нагрева, происходит прогрев формы, в результате уменьшается интенсивность теплоотвода в период кристаллизации. Результатом этого является изменение структуры.

4)Влияние толщины стенки отливки.

При увеличении толщины стенки уменьшается интенсивность теплоотвода отнесенная к еденице V₀ металла, то есть геометрический фактор тем самым сводится к теплофизическим.

При изменении теплофизических факторов не изменяется строение расплава, то есть количество, размер, состав и свойства включений в расплаве, которые определяют его вынужденную кристаллизацию, и поэтому ведущим фактором является теплоотвод.

Факторы связанные с изменением строения расплава

1) Влияние перегрева сплава при плавке.

(∆ T_пер)_зал=idem (∆ T_пер)_плавки=var

∆ N=+-∆ N_b+-∆ N_c

∆ N_b< 0

При меньшем выделении активных зародышей ∆ Т_max будет расти

При более интенсивной дезактивации, ∆ Тmax еще возрастает и может превзойти ∆ T’, тогда появляется самопроизвольные зародыши.

∆ N_b< 0; ∆ T_max< ∆ T’; ∆ N_c=0; ∆ N< 0.

∆ N_b< 0; ∆ Tmax> ∆ T’; ∆ N_c> 0; ∆ N< > 0.

Увеличение перегрева при плавке вызывает непрерывное снижение количества активных зародышей вследствие дезактивации включений. Снижение тепловыделения при их кристаллизации приводит к повышению ∆ T_max. Если ∆ T_max не достигает ∆ T’, тогда кристаллизайия происходит только вынужденных центрах количество которых уменьшается и вызывает укрупнение структуры. При глубокой дезактивации включений ∆ T_max может достигнуть ∆ T’, возникает самопроизвольная кристаллизация, активное развитие которой приводит к уменьшению структуры.

Рафинирование расплавов

Рафинирование включает: выдержку расплава, вакумирование, фильтрование, переплавы, продувку. Все эти технологии ориентированы на то, чтобы изменить количество, размер и состав включений. Рафинирование расплава приводит к тому, что структура может быть крупнозернистой, если рафинирование является неглубоким. Для получения максимального эффекта от рафинирования необходимо добиваться глубокого рафинирования, при котором структура умельчается. Рафинирование металла, которое в итоге может дать как измельчение, так и укрупнение макроструктуры. Также оказывает двоякое влияние на характер микроструктуры металла, то есть при измельчении макроструктуры обильное тепловыделение вызывает снижение ∆ T_min и снижение скорости роста зародышей и снижению дисперсности микроструктуры и наоборот.

3)Модифицирование литой структуры

Использование малых добавок, которые способны уменьшить структуру расплава.

Добавки

Легкоплавкие (t_пл< t_кр) тугоплавкие

ПАВ ИА

Низ из

модификаторы 1 рода

изоморфны основному Ме

Модификаторы 2 рода

Модификаторы 1го рода

Щелочные и щелочноземельные металлы с относительно низкой температурой плавления, с низкой энергией межатомной связи, воздействие которых на прессе кристаллизации связано с их поверхностной активностью.

Модифицирование приводитк активации большой группы зародышей меньшего радиуса, то еть образуются дополнительные центры кристаллизации.

Модифицирующая добавка в следствие K< 1 малорастворима в основном металле и поэтому скапливается на поверхности кристаллизации, образуя барьер между расплавом и растущими расплавами твердой фазы. Этот барьер уменьшает скорость роста центров кристаллизации. В результате уменьшения скорости роста возрастает переохлаждение расплава и возникает возможность увеличения количества центров кристаллизации.

Вследствие химической активности модификаторы взаимодействуют с атмосферой, легко испаряются с поверхности и выпадают (окисляются) таким образом содержание модификаторов в расплаве непрерывно уменьшается и модификаторы 1 рода обладают временным интервалом воздействия.

Модификаторы бурно взаимодействуют с расплавом обладают значительным пироэффектом, выделяют вредные газы. При введении магния магния в чугун из-за того, что длительность модифицирующего воздействия мала, применяют внутриформенное модифицирование.

Модификаторы 2го рода

Являются тугоплавкие добавки изоморфные основному металлу то есть имеющие сходную кристаллическую решетку с близкими параметрами. Эти добавки являются твердыми активными включениями, то есть активизируют вынужденную кристаллизацию металла. Однако связь между количеством модификатора и эффектом модифицирования не простая. При модифицировании 2 рода известен эффект перемодифицирования, когда при введении чрезмерного количества модификатора структура не измельчается, а наоборот укрупняется.

Модифицирование 2 рода приводит к тому, что переохлаждение падает поскольку дополнительно вводимые активные зародыши вызывают увеличение тепловыделения . В результате уменьшения переохлаждения подавляется образование самопроизвольных зародышей, и общий эффект складывается:

∆ N_общ=+-∆ N_с+-∆ N_в;

∆ N_в> 0; ∆ N_с< 0.

∆ N_c< ∆ N_в-измельчение структуры.

В противном случае происходит уменьшение общего числа растущих зародышей, и наблюдается эффект перемодифицирования

Если воздействие на самопроизвольные зародыши очень интенсивно, тогда во всем интервале модифицирования изменение структуры будет негативное. Такие добавки называют демодификаторами.

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒