Вопрос11

Строение стального слитка

Изучение строения стального слитка показало, что его структура состоит из трех основных зон: мелкокристаллической поверхностной зоны, зоны столбчатых кристаллов, занимающих значительную часть «объема слитка, и зоны равноосных кристаллов, расположенных в центре слитка. В верхней и центральной части слитка расположены: усадочная раковина, газовые пузыри, пустоты, усадочная рыхлость и ликвационная зона . Впервые описание строения стального слитка было дано Д. К. Черновым в ‘1878 г. Процесс кристаллизации больших объемов металла начинается у стенок изложницы, т. е. там, где жидкий металл охлаждается в первую очередь. Рост первичных кристаллических образований происходит перпендикулярно неровностям поверхности изложницы. Растущие кристаллы сталкиваются и, срастаясь, образуют первую зону мелкокристаллического строения слитка.После затвердевания первого тонкого слоя главные оси дендритов, расположенные перпендикулярно к поверхности изложницы, продолжают расти и образуют вторую зону, так называемых столбчатых дендритов, расположенных почти параллельно друг другу и занимающих значительную часть объема слитка.Внутренняя часть металла, затвердевающая последней, охлаждается медленнее, чем периферийные части слитка и, отвод тепла здесь не имеет определенного направления. В результате свободного роста кристаллов, главные оси которых располагаются без определенной ориентировки, образуется третья центральная зона слитка — зона равноосных кристаллов . Зародышами кристаллов здесь обычно являются различные мельчайшие включения, случайно попавшие в сталь, или тугоплавкие составляющие, не успевшие раствориться в жидком металле. Если изменить скорость охлаждения жидкого металла, сделать ее достаточно большой, т. е. отлить металл, например, в вертикальную форму с холодными стенками, то зона столбчатых кристаллов сильно развивается и доходит до самого центра слитка. Такое строение называется транскристаллическим. На рис. 28 показана структура поперечного сечения двух небольших слитков алюминиевой бронзы, отлитых в разных условиях. Левый слиток, полученный при быстром охлаждении, принял резко выраженное транскристаллическое столбчатое строение, которое доходит до центра слитка. Правый слиток, который охлаждался из жидкого состояния с меньшей скоростью, получил смешанную структуру: столбчатую по краям слитка и равноосную посередине.

Вопрос12

Полиморфные превращения

ПОЛИМОРФИЗМ (от греч. polymorphos — многообразный, от poly — много и morphl — форма, вид) — способность твёрдого тела существовать в 2 или неск. кристаллич. структурах. Различные кристаллич. структуры тела наз. его полиморфными модификациями, а переход одной модификации в другую наз. полиморфным превращением. Модификации одного и того же вещества обычно обозначают греч. буквами (напр., для железа a-Fe, v-Fe). Высокотемпературная хрупкость объясняется полиморфным превращением белого тетрагонального олова в хрупкое ромбическое при 161 "С [1]. Однако такого превращения нет; хрупкость вызвана примесями, содержащимися в этом олове.

 Для повышения жаропрочных свойств применяется так называемая механико-термическая обработка (МТО), которая, в отличие от ТМО, не связана с полиморфным превращением наклепанного материала. МТО заключается в создании в материале полигональной структуры путем деформирования и последующей стабилизации полученного структурного состояния при температурах, не превышающих температуру начала рекристаллизации. 5) полиморфное превращение предварительного деформированного металла (в случае обработок с полиморфным превращением). с полиморфным превращением. Применительно к аустенитным сталям и жаропрочным сплавам количество работ по термомеханической обработке весьма ограничено, это, в основном, работы по холодному и полугорячему наклепу, которые опубликованы в отечественной и зарубежной печати. ратуры для железа-армко в контакте с графитом АГ-1500. Начальная часть зависимости характерна для трения графита (трение одноименных образцов или по другим материалам в случае переноса графита на сопряженную поверхность). Небольшое повышение коэффициента трения в интервале температур от 900 до 1000° С, вероятно, вызвано полиморфным превращением железа. Далее при 1150° С наблюдается резкое падение коэффициента трения до значений, характерных для граничной или даже полужидкостной смазки (0,04—0,05). Длительных испытаний в условиях эвтектического плавления не проводили во избежание попадания жидкой эвтектики в измерительную систему. Различают закалку с полиморфным превращением (на мартенсит) и закалку без полиморфного превращения (на твердый раствор, например, аустенит). С полиморфным превращением вещества, на основе которого образуется твердый раствор, всегда связано и превращение самого твердого раствора. На рис. 3.1,к,л приведены диаграммы состояния с наиболее часто встречающимися вариантами такого превращения При эвтекто-идном превращении (рис. 3.1,к) температура трехфазного равновесия (эвтектоидная точка Е', где твердые растворы а и (3, образующиеся на основе двух модификаций компонента А, взаимодействуют с твердым раствором у, на основе компонента В) расположена ниже температуры (Тп) - полиморфного превращения, а область гомогенного твердого раствора на основе Полиморфное превращение протекает в том случае, если при данной температуре может существовать металл с иной кристаллической решеткой и меньшим уровнем свободной энергии. низкотемпературной модификации ((3) более узкая, чем на основе высокотемпературной модификации (а); при перитектоидном превращении- наоборот.Полиморфное превращение сопровождается скачкообразным изменением свойств металлов или сплавов: удельного объема, теплоемкости, теплопроводности, электропроводности, магнитных свойств механическиххимических свойств и т. д.