Структурата на слитъка
От учебника на А. П. Гуляев "Металургия"
По-рано беше отбелязано, че реалният процес на кристализация се усложнява от влиянието на странични фактори (виж Раздел 4). Комбинацията от влиянието на тези въведени фактори (често неподлежащи на точно отчитане) с общите закони на кристализацията определя структурните характеристики на стоманения слитък.
Описанието на структурата на стоманен слитък е дадено за първи път през 1878 г. от D.K. Чернов. Други характерни особености в структурата на лятия метал бяха отбелязани от D.K. Чернов, въпреки че многобройни последващи изследвания разкриха много нови подробности.
Структурата на излят слитък се състои от три основни зони (фиг. 34). Първата зона е външнатадребнозърнеста кора1, състояща се от дезориентирани малки кристали - дендрити. При първия контакт със стените на формата в тънък съседен слой течен метал възниква рязък температурен градиент и явлението преохлаждане, което води до образуването на голям брой кристализационни центрове. В резултат на това кората получава финозърнеста структура.
 |
Ориз. 34. Схема на структурата на стоманен слитък 1 - дребнозърнеста кора, 2 - зона на колоновидни кристали, 3 - зона на равноосни кристали.
Втората зона на слитъка езоната на колонните кристали2. След образуването на самата обвивка се променят условията за отвеждане на топлина (поради термично съпротивление, поради повишаване на температурата на стената на формата и други причини), температурният градиент в съседния слой течен метал рязко намалява и следователно степента на преохлаждане на стоманата намалява. В резултат на това от малък брой центрове на кристализация започват да растат колоновидни кристали, нормално ориентирани към повърхността на кората (т.е. в посока на отвеждане на топлината).
Третата зона на слитъка -зона на равноосносткристали3. В центъра на слитъка вече няма определена посока на пренос на топлина. „Температурата на втвърдяващия се метал има време да се изравни почти напълно в различни точки и течността се превръща в кашаво състояние, така да се каже, поради образуването на рудименти от кристали в различните му точки. Освен това рудиментите растат с оси - клони в различни посоки, срещащи се един с друг ”(Чернов Д.К.) В резултат на този процес се образува равноосна структура. Ядрата на кристала тук обикновено са различни малки включвания, които присъстват в течната стомана или случайно са попаднали в нея, или не са се разтворили в течния метал.
В зоната на колонните кристали металът е по-плътен, съдържа по-малко черупки и газови мехурчета. Въпреки това, връзките на колонните кристали имат ниска якост.
Кристализацията, водеща до съединяване на зони на колонни кристали, се наричатранскристализация.
Степента на развитие на колонните кристали ще варира главно в зависимост от химичния състав на метала, степента на неговото прегряване, размера на слитъка, скоростта на леене, формата и дебелината на формата и температурата на стените му. Тези фактори ще повлияят на скоростта на отделяне на топлина и образуването на по-големи или по-малки температурни градиенти вътре в обема на втвърдяващата се стомана и т.н. Увеличаването на степента на прегряване и увеличаването на скоростта на охлаждане на слитъка допринася за увеличаване на дела на колонните кристали и може да доведе до пълна транскристализация, както е показано на фиг. 35, а; с малко по-бавно охлаждане в центъра на слитъка се образува зона от равноосни кристали (фиг. 35, b).
 |  |
Ориз. 35. Транскристализация на слитък от алуминиев бронз
Ориз. 36. Местоположение на свиванеточерупки и кухини в слитъци от спокойни (а) и кипящи (б) стомани
Течният метал има по-голям обем от кристализирания метал, така че металът, излят във формата, се свива по обем по време на кристализацията, което води до образуването на кухини, нареченисвиваеми кухини; кухините за свиване могат да бъдат концентрирани на едно място или разпръснати по целия обем на слитъка или върху част от него. Те могат да бъдат пълни с газове, които са разтворими в течния метал, но се отделят по време на кристализация. В добре дезоксидирана така нареченаспокойна стомана, излята във форма с изолирано разширение, в горната част на слитъка се образува кухина за свиване, а в обема на целия слитък се съдържа малък брой газови мехурчета и кухини (фиг. 36, а). Недостатъчно дезоксидираната, така нареченатакипяща стомана, съдържа черупки и мехурчета в целия обем (фиг. 36, б). Следователно спокойният метал е по-плътен от кипящия.
Формата на първичните кристали (дендрити) след обработка с горещо механично налягане (коване, пресоване, валцуване и др.) се променя. Дендритите се удължават по посока на металния поток и се превръщат в влакна. В резултат на това има разлика в свойствата по дължината на валцувания продукт (по дължината на влакното) и напречно. (Анизотропията на свойствата на деформираните продукти зависи до голяма степен от наличието на неметални включвания, които се намират по време на деформация в линии, минаващи по протежение на влакната.)
На фиг. 37 е показана макроструктурата на щампована клапа, която показва разпределението на влакната по контура на продукта. Това разположение на влакната е най-добро и трябва да се стремим да постигнем точно такова разпределение чрез коване, като избягваме нарязани влакна. (По-точно, трябва да се стремите местоположението на влакната да съвпада с посоката на основните сили в детайлитена работа.)
 |
Ориз. 37. Макроструктура на щампована клапа
Използвана публикация: Gulyaev A.P. Наука за металите. Учебник за средните училища. 6-то изд., преработено. и допълнителни М.: Металургия, 1986. 544 с. стр. 47 - 49.
Уебсайт на Termist (termist.com) Термомеханично втвърдяване на арматура
Липсата на позоваване на използвания материал е нарушение на заповедта "Не кради"