Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Формирование крупного стального слитка

Ликвационные явления в стальном слитке

Ликвацией обычно называют химическую неоднородность, возникающую при кристаллизации слитка под влиянием физико-химических процессов и особенностей, сопровождающих охлаждение стали в изложнице. В литературе также широко используется термин сегрегация (от английского слова segregation).

Ликвация проявляется в виде повышенной концентрации некоторых химических элементов в определенных локализованных зонах слитков на макро- и микроуровнях. Наиболее подвержены ликвационным явлениям такие химические элементы как сера, углерод, фосфор, кремний, марганец, молибден, хром и пр.

На практике различают дендритную ликвацию в пределах одного дендрита (микроуровень) и зональную ликвацию в пределах слитка (макроуровень). Внутри дендрита наблюдают различный химический состав сплава в осях, в межосных пространствах и по его границам.

Процесс ликвации обусловливается диффузионными явлениями, которые проявляются в зоне перехода жикого металла в твердый. Жидкий металл, находящийся в непосредственном контакте с растущими кристаллами, обогащается ликвирующими примесями. Перемещение металла из области затвердевания, в которой сосуществует твердая и жидкая фазы, в жидкую область слитка определяется, во-первых, механическим захватом жидкости осями растущих дендритов (зона столбчатых кристаллов) и ее вытеснением, во-вторых, диффузией (молекулярной и конвективной), осуществляющей перенос загрязненной жидкости. Оба эти фактора действуют независимо от природы ликвирующих примесей.

Дендритная и зональная ликвация тесно взаимосвязаны: чем больше в данном сплаве дендритная ликвация, тем меньше зональная ликвация, и наоборот. В данном случае проявляется влияние ширины двухфазной зоны. Чем эта зона уже, тем меньше дендритная ликвация.

Характерное расположение основных ликвационных зон приведено на рис.3.8.

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Для выявления зональной ликвации используются следующие методы:

Химический – взятие проб из различных точек слитка в продольном и поперечных сечениях и их химический анализ.

Металлографический – химическое травление макроструктуры. Зоны скопления примесей при этом травятся интенсивнее, чем более чистые, и приобретают более темный цвет. Этот метод дает качественную, но охватывающую все сечение слитка, оценку.

Макроликвацию серы в затвердевших слитках изучают также по серным отпечаткам от плит, вырезанных из слитка в продольном и поперечном направлениях. На серном отпечатке выявляются следы сульфидных включений (в виде затемнений), что дает общую картину распределения серы в литом металле.

Следует отметить, что V – образная осевая неоднородность и А-образная форма внеосевой неоднородности, выявляемые на серном отпечатке, сочетают в себе усадочные пустоты и скопления примесей, определяемые при исследовании макроструктуры, например, глубоким травлением в растворах кислот.

Согласно современным научным данным, в основе происхождения большинства видов дефектов лежит массоперенос в объеме затвердевающего слитка, который вызывает ликвацию, термическую усадку и термогравитационную конвекцию. В зависимости от структуры, формирующейся в ходе затвердевания, характер конвективных потоков может быть различным. В конечном счете, конвекция в объеме расплава вызывает взаимодействие потоков и образование зон, обогащенных примесями.

Если конвекция достаточно глубоко проникает в двухфазную область, то могут исчезнуть изменения состава растворенного вещества между осями дендритов, а сегрегация происходит по пути следования конвективного потока. Такое удаление растворенного вещества из междендритных областей может приводить к полосчатости, что иногда наблюдается в периферийных слоях слитков. Полосы могут также возникать из-за термических пульсаций при образовании газового зазора между слитком и изложницей, которые влияют на положение изотерм в двухфазной зоне и, как следствие, – на ликвацию.

Основной причиной образования ликвационного пятна под усадочной раковиной является всплытие примесей из нижней и средней части слитка. Определение изменения состава металла снизу вверх по оси крупных стальных слитков показывает, что в поверхностном слое он соответствует исходному. Далее содержание примесей снижается, ближе к верхней части возрастает до исходного и в пределах ликвационного пятна резко увеличивается. В первую очередь всплывают крупные частицы примесей, обособившиеся в выделения самостоятельных фаз. Повышение содержания ликвирующих примесей в стали всегда снижает ее плотность. Второй, не менее значительной причиной образования ликвационного пятна, может служить увлечение ликвата из верхних слоев металла при усадочном опускании. Установлено, что слой металла, расположенный над усадочной раковиной, содержит примесей меньше, чем их было в исходном металле.

Внецентренная ликвация характеризуется макропористостью и повышенной концентрацией ликвирующих элементов. Проявление внецентренной ликвации происходит в виде шнуров (на серном отпечатке), имеющих протяженность от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. В поперечном сечении шнуры внецентренной ликвации представляют собой круг диаметром 5-8 мм. Прямые анализы металла в стальных слитках показывают, что в загрязненных зонах внецентренной ликвации, называемых достаточно часто «шнурами», массовая доля примесей увеличивается в следующих масштабах: углерод 10-30%, фосфор — 20-40%, сера — 30-50% по сравнению с исходным средним составом.

Наиболее вероятной причиной внеосевой А-образной ликвации (ее называют также шнуровой ликвацией) является всплытие ликватов, поступающих из междендритных промежутков вдоль границы затвердевания и частично через образовавшийся дендритный каркас. Согласно М.Флемингсу, шнуровая ликвация формируется в том случае, когда скорость потока ликватов в междендритном пространстве (в направлении роста твердой фазы) превышает скорость движения изотерм. В противном случае ликваты локализуются между осями дендритов. Траектория движения ликватов определяется, с одной стороны, перемещением границ затвердевания, подчиняющимся закону квадратного корня, с другой стороны, всплытием снизу вверх. Этим определяется квазипараболическая форма их траекторий. Внецентренная ликвация проявляется только на достаточно большом расстоянии от оси слитка, при котором усадочные перемещения жидкого металла сверху вниз еще не получают развития.

Область расположения шнуров внецентренной химической неоднородности определяется интенсивностью конвективных потоков жидкой слали в различных местах затвердевающего слитка. Чем сильнее интенсивность конвективных потоков, тем больше их смывающее действие на ликвационные выделения. В нижней, более охлаждаемой части слитка, где формируется зона осадочной кристаллизации, конвективное движение затухает раньше, что способствует накоплению ликватов и более раннему появлению ликвационных шнуров.

Для получения слитков без А – образной ликвации рекомендуется выбирать химический состав стали, руководствуясь следующим эмпирическим соотношением:

I = –1,022 [Si] – 0,049 [Mn] + 0,208 [Mo], (3.14)

где I – интегральный параметр, значение которого должно стремиться к нулю для обеспечения производства слитков с минимальной ликвацией; Si, Mn, Mo – содержание соответствующего элемента в массовых процентах.

Рекомендуемое соотношение было экспериментально проверено на слитках массой от 13 до 400 т при вакуум-углеродном раскислении или раскислении кремнием. Наибольший уровень ликвации углерода отмечен в слитках массой 210 и 430 т (соответственно, 38% и 41%). Несмотря на сравнительно большой уровень ликвации углерода во всех опытных слитках А-образная ликвация отсутствовала.

Непосредственной причиной формирования осевой V-образной ликвации в осевой части слитков являются усадочные перемещения жидкой и твердой фазы. Процесс образования V-образной неоднородности реализуется на границе твердой и жидкой частей слитка в условиях, когда уровень жидкости в средней части непрерывно опускается. По мере сближения фронтов горизонтального затвердевания у оси слитка скорость усадочного перемещения возрастает. Поток движущегося жидкого металла увлекает за собой скопления ликватов, экстрагируя их из межосных пространств дендритов. Скопления ликвата описывают траектории, определяемые, с одной стороны, движением границ затвердевания, а с другой — усадочными перемещениями жидкого металла. Известно, что при содержании в двухфазной жидко-твердой области около 20% твердой фазы вязкость ее возрастает до потери жидкотекучести и питание усадки жидким металлом из прибыли затрудняется. Именно поэтому осевая неоднородность характери-зуется пористостью, проявляющейся в виде трещин, и сопровождается положительной ликвацией в направлении к прибыли. Чем ближе к нижней части слитка, тем слабее проявляется осевая ликвация и тем больше угол раскрытия между ветвями ее выделений.

Ликвация в осевой зоне слитка крайне опасна. Так как эффективность прокатки или ковки (проработка металла) уменьшается по мере приближения к центру слитка, подобные пороки устраняются с трудом. Особую опасность осевая пористость представляет для массивных деталей, испытывающих при работе большие радиальные усилия, например, роторов турбин и двигателей переменного тока.

Образование конуса осаждения характеризуется отрицательной ликвацией углерода и других примесей в этой зоне, что связано с накоплением кристаллов первичной кристаллизации, опускающихся в донную часть слитка. На нижних горизонтах слитка, куда опускаются кристаллы, вследствие мощного охлаждающего действия поддона, образуется зона вязкого металла, которая в конвективном и гравитационном перемещении металла не участвует. В зоне оседания кристаллов резко ускоряется кристаллизация, так как в этих участках наблюдается меньшее выделение скрытой теплоты кристаллизации. Тот факт, что в осях дендритов конуса осаждения встречаются силикатные включения, свидетельствует о том, что равноосные кристаллы в жидко-твердой зоне вначале преимущественно образуются на зародышах из неметаллических включений, а затем опускаются на нижние горизонты слитка.

В целом ликвация компонентов в процессе формирования крупных стальных слитков является результатом комплекса очень сложных явлений затвердевания, включая такие факторы, как макроликвация, образование дендритов, перемещение потоков обогащенного примесями остаточного расплава, в частности в переходной зоне затвердевания, конвекция в незатвердевшей части слитка, перенос и оседание кристаллов, крупномасштабные и локальные тепловые потоки и т.п.

Источник

зональная ликвация

Полезное

Смотреть что такое «зональная ликвация» в других словарях:

зональная ликвация — Ликвация в отд. частях (зонах) преимущ. в горизонт. плоскости слитка или отливки. 3. л. в вертик. плоскости относят к ликвации по плотности (удельному весу) и рассматривают самостоят, (см. Гравитационная ликвация). Различают прямую, или… … Справочник технического переводчика

ОБРАТНАЯ ЗОНАЛЬНАЯ ЛИКВАЦИЯ — неоднородность химического состава металла отливки, проявляющаяся в обогащении поверхностного слоя отливки примесями в большей степени, чем средних слоев. Обратная зональная ликвация часто встречается в отливках из цветных сплавов и чугуна, редко … Металлургический словарь

Ликвация — [segregation; liquation] (от лат. liquatio разжижение, плавление) неоднородность сплава по химическому составу, структуре и неметаллическим включениям, образованными при кристаллизации слитка, непрерывнолитой заготовки и отливки. Ликвация… … Энциклопедический словарь по металлургии

Ликвация (в металлургии) — Ликвация (от лат. liquatio разжижение, плавление), сегрегация (от позднелат. segregatio отделение) в металлургии, неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации. Особое значение имеет Л. в стали, впервые… … Большая советская энциклопедия

Ликвация — I Ликвация (от лат. liquatio разжижение, плавление) (геол.), процесс разделения первоначально однородного магматического расплава при понижении температуры на две разные по составу несмешивающиеся жидкости. В результате кристаллизации… … Большая советская энциклопедия

пятнистая ликвация — [speckle segregation] ликвация в виде локальных участков, обогащенных легкоплавкими компонентами сплава; образуется в результате возникновения горячих трещин в твердо жидкой зоне под влиянием циклического движения расплава и заполнения этих… … Энциклопедический словарь по металлургии

гравитационная ликвация — [gravity segregation] местная ликвация по высоте слитка (отливки), связанная с различием в плотности (удельном весе) твердой и жидкой фаз, а также не смешивающихся при кристаллизации жидких фаз; образуется вследствие движения частиц твердой фазы… … Энциклопедический словарь по металлургии

дендритная (внутрикристаллитная) ликвация — [dendritic segregation] ликвация внутри одного дендрита (кристаллита, зерна), определяемая интервалом и скоростью кристаллизации; следствие неравномерности кристаллизации в условиях ограниченной диффузии. Степень дендритной ликвации при повышении … Энциклопедический словарь по металлургии

внеосевая (шнуровая) ликвация — [off center segregation] местная ликвация в слитках, образованная в вертикальных или близких к вертикальным участках переходной области. Возникновение внеосевая ликвация чаще всего связано со сползанием части объема переходной (двухфазной)… … Энциклопедический словарь по металлургии

осевая (V-образного типа) ликвация — [center segregation] положительная ликвация вдоль вертикальной оси слитка (отливки) в области осевой рыхлости; образуется вследствие заполнения маточным раствором двухфазной зоны V образных надрывов и трещин в центральной части слитка. Горячие… … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Электромясорубка – это незаменимая техника на любой кухне. Чтобы она приносила максимум пользы и справлялась со всеми поставленными задачами, нужно выбрать подходящую.

Большое количество промышленного оборудования, бытовые приборы оснащены электроприводами, которые используются для преобразования электрической энергии в механическую.

Еще несколько лет назад приобрести мебель прямо с производственной площадки было немного проблематично. Покупались предметы интерьера только в мебельных магазинах, где к.

Металлоконструкции все чаще используются для строительства сооружений и зданий разного назначения. Скорость проведения работ, доступность – важные плюсы технологии. В.

Российская компания «Изорок» производит одноименный утеплитель. Минеральная основа присутствует во всей этой категории продукции бренда. Несколько модификаций.

Бурение скважин является широко популярной услугой, которая помогает не быть зависимым от централизованного водоснабжения, получить собственный источник чистой воды.

Как правило, для заведений общественного питания необходимо специальное оборудование. Без холодильного стола на кухни ни как не обойтись. Это оборудование объединяет в.

Незастекленный балкон является своеобразным бельмом на глазу современных апартаментов, заметно проигрывающим в своей эстетике тем балконным конструкциям, на которых уже.

Источник

Вопрос 1. Вопрос Что такое ликвация Виды ликвации, причины их возникновения и способы устранения

Вопрос 1. Что такое ликвация? Виды ликвации, причины их возникновения и способы устранения. Ликвация — химическая и структурная неоднородность сплава в различных частях отливки. Ликвация может быть дендритной и зональной.

Дендритная, или внутрикристаллическая, ликвация является следствием избирательного затвердевания сплава и недостатка времени для выравнивания химического состава кристаллов путем диффузии в процессе затвердевания. В реальных условиях охлаждения расплава кристаллизация твердых растворов, чаще всего, протекает неравновесно: диффузионные процессы, необходимые для выравнивания концентрации растущих кристаллов по объему отстают от самого процесса кристаллизации. В результате сохраняется неоднородность состава по объему кристалла — сердцевина кристаллов обогащена тугоплавким компонентом сплава, а наружные части кристаллов обогащены компонентом, понижающим температуру плавления.

Дендритная ликвация, особенно в случае появления в структуре эвтектической составляющей, затрудняет последующую обработку давлением, так как снижается пластичность сплавов и, кроме того, ухудшает конечные механические свойства сплавов из-за неоднородности структуры.

Дендритная ликвация тем заметнее, чем больше скорость затвердевания сплава в форме. Соответственно, ее предупреждению способствует уменьшение скорости затвердевания, например, путем подогрева форм со слитками и дальнейшим постепенным снижением температуры. Однако такой способ неэкономичен, так как требует значительного дополнительного расхода энергии, к тому же в ряде случаев он способствует развитию зональной ликвации. Поэтому, как правило, дендритная ликвация устраняется диффузионным отжигом отливок при высоких температурах и длительных выдержках.

Зональная ликвация происходит в процессе затвердевания сплава при охлаждении вследствие расслоения сплава еще в жидком состоянии из-за различной плотности его компонентов ⎯ образующиеся первичные кристаллы твердого раствора, если в его основе был более тяжелы металл (например, свинец), могут скапливаться внизу жидкой фазы и химический состав нижней части затвердевшего слитка может значительно отличаться от его верхнего слоя. То есть отливка имеет различный химический состав в различных частях, прием это тем заметнее, чем медленнее охлаждение отливки. Чтобы предупредить ликвацию по плотности, сплавы, склонные к ней, необходимо при затвердевании либо перемешивать, либо быстро охлаждать. Зональную ликвацию в уже затвердевшем слитке можно устранить лишь путем его повторного расплавления.

Вопрос 2. Дайте определение ударной вязкости (KCV). Опишите методику измерения этой характеристики механических свойств металла

Ударная вязкость характеризует надежность материала, его способность сопротивляться хрупкому разрушению

Испытание на ударную вязкость проводят на образцах с надрезами определенной формы и размеров в соответствии с ГОСТ 9454-78 «МЕТАЛЛЫ. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах». Образец устанавливают на опорах копра надрезом в сторону, противоположную удару ножа маятника, который поднимают на определенную высоту(рис.1) На разрушение образца затрачивается работа:

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металлагде: Р – вес маятника, Н – высота подъема маятника до удара, h – высота подъема маятника после удара.

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

ГОСТ 9454-78 ударную вязкость обозначает KCV, KCU, KCT. KC – символ ударной вязкости, третий символ показывает вид надреза: острый (V), с радиусом закругления (U), трещина (Т).

Вид образца для определения ударной вязкости на образце с острым надрезом KCV, приведен на рис. 2.

Вопрос 3. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,6% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется

Диаграмма состояния системы железо-карбид железа (Fe-Fe3C) приведена на рис. 1, а. В данной системе выделяют:

1. Однофазные компоненты

Жидкая фаза ⎯ расплав.

Феррит (Ф) ⎯ твердый раствор (внедрения) углерода и других примесей в α-железе. Различают низкотемпературный α-феррит с растворимостью углерода до 0,02% и высокотемпературный δ-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1%. кристаллическая решетка феррита объемноцентрированная кубическая (ОЦК). Атом углерода располагается в центре грани куба, где помещается сфера радиусом 0,29 радиуса атома железа (R), а также в вакансиях, дислокациях и т.д. Под микроскопом феррит выявляется в виде однородных полиэдрических зерен.

Аустенит (А) ⎯ твердый раствор (внедрения) углерода и других примесей в γ-железе. Предельная растворимость углерода в γ-железе ⎯ 2,14%. Кристаллическая решетка аустенита гранецентрированная кубическая (ГЦК). Атом углерода в решетке γ-железа располагается в центре элементарной ячейки, в которой может поместиться сфера радиусом 0,41R, и в дефектных областях кристалла. Микроструктура аустенита ⎯ полиэдрические зерна.

Цементит (Ц) ⎯ это химическое соединение железа с углеродом ⎯ карбид железа Fe3C. В цементите содержится 6,67% углерода. Цементит имеет сложную ромбическую решетку с плотной упаковкой атомов.

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла2. Двухфазные компоненты:

Перлит ⎯ это эвтектоид, состоящий из двух фаз ⎯ феррита и цементита. образуется перлит при температуре ниже 727°С в результате разложения аустенита на феррит и цементит. Содержание углерода в нем равно 0,8%.

Ледебурит ⎯ это эвтектика, состоящая из аустенита и цементита, образующаяся при концентрации углерода 4,3% в диапазоне температур 1147-727°С. При температуре ниже 727°С аустенит превращается в перлит, и ледебурит состоит из смеси перлита и цементита.

Рассмотрим структурные составляющие в разных областях диаграммы Fe-Fe3C.

По линии солидус процесс кристаллизации завершается. Структура сплава ниже линии солидус зависит от концентрации углерода. Ниже линии АН (область AHN) сплав имеет однофазную структуру феррита-δ; ниже линии HJ (область HJN) сплав состоит из двух фаз ⎯ аустенита и феррита-δ, это объясняется тем, что имеющийся в сплаве углерод (более 0,8%) не может быть полностью связан в феррит-δ и образует аустенит; ниже линии JE (область NJESG) сплав имеет однофазную структуру аустенита; по линии ЕС (содержание углерода от 2,14 до 4,3%) сплав кристаллизируется с образованием аустенита, избыток углерода идет на формирование цементита с образованием эвтектики (ледебурита), таким образом ниже линии ЕС до температуры 727°С сплав имеет структуру аустенит + цементит + ледебурит; в точке С из жидкой фазы одновременно кристаллизируется аустенит и первичный цементит с образованием ледебурита; по линии CF в сплаве сохраняется первичный цементит и его структура (вплоть до линии 727°С) ⎯ цементит + ледебурит.

Дальнейшие изменения структуры затвердевшего сплава происходят в результате фазовых превращений в нем.

Вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените по линии SE происходит выделение его избытка с образованием вторичного цементита. Ниже этой линии и до температуры 727°С структура сплава ⎯ аустенит + вторичный цементит.

По линии GS из аустенита происходит выделение кристаллов феррита-α, таким образом структура в области GSP ⎯ аустенит + феррит. В области QPG сплав имеет однофазную структуру феррита-α. По линии QP, из-за снижения растворимости углерода в феррите из него выделяется третичный цементит и ниже этой линии структура сплава ⎯ феррит + цементит.

При температуре 1147°С (линия ЕС, точка t2) аустенит достигает предельной концентрации, указываемой точкой Е (2,14%С), а оставшаяся жидкость — эвтектического состава 4,3%С (точка С). Она затвердевает при одновременной кристаллизации двух фаз (аустенита и цементита), образующих ледебурит:

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Процесс эвтектической кристаллизации протекает при постоянной температуре (на кривой охлаждения наблюдается остановка), так как при наличии трех фаз: аустенита (2,14% С), цементита (6,67% С) и жидкости (4,3% С), число степеней свободы равно нулю (С = 2 + 1 – 3 =0). После затвердевания сплав состоит из кристаллов аустенита предельной концентрации и ледебурита (аустенит + цементит).

При дальнейшем понижении температуры из аустенита выделяется цементит. Состав аустенита при этом изменяется по линии SE.

При температуре 727° С (линия PSK, точка t3) аустенит, обедненный углеродом до эвтектоидного состава (0,8%С), указываемого точкой S, распадается с одновременным выделением двух фаз: феррита и цементита, образующих перлит:

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Аналогичные превращения протекают во всех сплавах, содержащих 2,14–4,3% С; после охлаждения (ниже температуры 727° С) структура их состоит, из перлита, ледебурита (перлит + цементит) и вторичного цементита. Сплавы подобной структуры относятся к группе доэвтектических чугунов. Вторичный цементит в чугунах не обнаруживается под микроскопом в виде отдельных частиц, так как они выделяются в ледебурите (на входящих в него частичках цемента).

Вопрос 4. Как изменяются структура и свойства стали 40 и У12 в результате закалки от температуры 750 и 850°С. Объясните с применением диаграммы состояния железо-цементит. Выберите оптимальный режим нагрева под закалку каждой стали

Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Смотреть картинку Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Картинка про Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла. Фото Что понимают под зональной ликвацией в слитке металла

Сущность закалки, как известно, состоит в переохлаждении аустенита для получения мартенситоподобной структуры. Отсюда вытекает логичное требование ⎯ деталь, нагретая до температуры закалки, должна иметь чисто аустенитную структуру. Как следует из диаграммы состояния железо-цементит, превращение первичной структуры стали в аустенит начинается при температуре точки А1 для заэвтектоидных, и температуре точки А3 для доэвтектоидных. Для полного распада первоначально структуры с целью получения структуры чистого аустенита деталь необходимо нагреть несколько выше температуры указанных точек, обычно на 30-50°С. Сталь 40 содержит 0,4%С, относится к доэвтектоидному классу и в холодном состоянии имеет структуру феррит+перлит. Сталь У12 содержит 1,2%С, относится к заэвтектоидному классу и в холодном состоянии имеет структуру цементит (вторичны) + феррит.

Исходя из вышеизложенного рассмотрим участок диаграммы железо-цементит (рис. 1), на котором отмечены заданные температуры (750 и 850°С), а также вертикали, соответствующие указанным сталям.

Сталь 40. Как видим на диаграмме, при обеих температурах нагрева под закалку сталь имеет структура аустенита. То есть в принципе обе температуры подходят. Но необходимо учесть, перегрев стали вызывает рост зерна аустенита и, как следствие, при закалке образуется крупноигольчатый мартенсит, что ухудшает вязкостные свойства готового изделия. Кроме того, перегрев способствует образованию трещин в изделии и обезуглероживанию стали. Таким образом, для стали 40 оптимальная температура нагрева под закалу ⎯ 750°С.

Сталь У12. При температуре 750°С сталь не имеет чисто аустенитной структуры. В результате после закалки с этой температуры в структуре стали наряду с мартенситом сохраняются участки феррита, не претерпевшие превращения в аустенит при нагреве. Присутствие феррита снижает твердость стали после закалки и ее механические свойства после отпуска. В то же время температура 850°С соответствует всем требованиям закалки ⎯ сталь имеет аустенитную структуру и не перегрета. Таким образом, 850°С ⎯ оптимальная температура закалки для стали У12.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *