Влияние на металл ликвации

Влияние на металл ликвации

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.

Как только на рынке появились первые лампочки, они имели цоколь е27, они и сегодня пользуется очень большим спросом. Это стандартизация мирового масштаба, практически в.

Источник

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.

Рисyнок 3.8 — Схематическое расположение основных видов дефектов в крупном слитке 1 — усадочная раковина; 2- полосчатость; 3 — подусадочная ликвация (ликвационное пятно); 4 — внецентренная (А-образная) ликвация; 5 — осевая (V-образная) ликвация; 6 — конус осаждения

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.

Читайте также:  Плазменная резка металла ширина реза

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.

Читайте также:  900 проба что это за металл

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

Привет студент

Ликвация и влияние примесей на свойства стали

Некоторые из этих элементов способны образовывать с железом твердые растворы заметной концентрации (фосфор, кремний, марганец), другие — сера, кислород, не растворяясь в железе в заметных количествах, образуют химические соединения. Согласно ОСТ содержание примесей в углеродистой стали не должно превышать нескольких десятых (Si, Мn) или сотых долей процента (Р, S, О).

Сера и фосфор (и кислород) являются, безусловно, вредными примесями в стали. Их вредное влияние еще более усиливается при неравномерном распределении их по объему металла.

При затвердевании стали слиток может получиться неоднородным по химическому составу.

Неравномерное распределение компонентов сплава в отливке в период затвердевания называется, как указывалось ранее, ликвацией или сегрегацией. Неоднородность химического состава стального слитка может быть двоякого характера, а именно — микроскопическая неоднородность и зональная неоднородность (макроскопическая).

Кристаллы, образующиеся в начале процесса затвердевания сплава, очевидно, будут состоять из наиболее тугоплавкого материала, более легкоплавкий материал займет пространство между ранее образовавшимися кристаллами. Очевидно, что скоплений сравнительно легкоплавкого материала будет больше там, где затвердевание заканчивается в последнюю очередь, т. е. в местах стыка растущих кристаллов (межкристаллитная ликвация), а внутри отдельных кристаллов — дендритов — в междуосных пространствах (внутрикристаллитная ликвация).

Таким образом, в междуосных пространствах внутри зерен и на границах между зернами будут скопляться легкоплавкие сернистые и фосфористые соединения железа, газы и пр.

Наличие подобного рода микроскопической ликвации ослабляет сцепление между зернами стали и понижает, следовательно, механические качества слитка.

Образование зональной ликвации можно представить себе следующим образом. Как было сказано, затвердевание слитка начинается от стенок изложницы; по этой причине внешние слои слитка, затвердевшие первыми, будут содержать меньше элементов, понижающих температуру плавления сплава (углерод, сера, фосфор и др.); части слитка, затвердевшие последними, а именно: сердцевина и верхняя часть, обычно содержат большое количество этих элементов.

На фиг. 95 представлен разрез слитка, протравленный серной кислотой. Здесь ясно видно, что сердцевина слитка сильно разъедена реактивом; это объясняется большим количеством в ее составе серы, фосфора, углерода и газов.

Присутствие серы в стали сообщает ей красноломкость и хладноломкость, а примесь фосфора — хладноломкость. Особенно вредно одновременное присутствие этих примесей, так как сера и фосфор усиливают влияние друг друга. Сера оказывается особенно вредной при малом содержании в стали марганца. В нормальной стали содержание марганца практически должно быть не менее четырехкратного количества серы для перевода серы в сернистый марганец 1 ; MnS в стали играет роль включения, влияние которого менее значительно, чем влияние FeS. В хорошей стали содержание Р и S не должно превышать 0,04% для каждого. Газы, особенно азот, попадая в сталь при металлургических процессах, повышают ее хрупкость, поэтому особое внимание необходимо обращать на доведение их количества до минимума.

Читайте также:  Присадочные металлы для сварки стали

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Источник

Ликвация (в металлургии)

Л. возникает в результате того, что сплавы, в отличие от чистых металлов, кристаллизуются не при одной температуре, а в интервале температур. При этом состав кристаллов, образующихся в начале затвердевания, может существенно отличаться от состава последних порций кристаллизующегося маточного раствора. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем большее развитие получает Л., причём наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину интервала кристаллизации (для стали, например, сера, кислород, фосфор, углерод). Л. оказывает, как правило, вредное влияние на качество металла, т. к. приводит к неравномерности его свойств.

Различают дендритную Л., которая проявляется в микрообъёмах сплава, близких к размеру зёрен, и зональную Л., наблюдаемую во всём объёме слитка. Дендритная Л. выражается в том, что оси дендритных кристаллов отличаются по химическому составу от межосных пространств. Этот вид Л. может быть в значительной степени устранён при длительном отжиге металла (так называемая гомогенизация ) в результате диффузии примесей. Зональная Л. выражается в наличии в слитке нескольких зон с различным химическим составом, которые в зависимости от характера отклонений от среднего состава сплава называются зонами положительной или отрицательной Л. Различают осевую и внеосевую Л. Для уменьшения зональной Л. ограничивают размеры слитков, а также применяют специальные металлургические процессы: непрерывную разливку, переплав в водоохлаждаемом кристаллизаторе (электрошлаковый или вакуумный) и т. п.

Лит.: Голиков И. Н., Дендритная ликвация в стали, М., 1958; Штейнберг С. С., Металловедение, Свердловск, 1961; Вайнгард У., Введение в физику кристаллизации металлов, пер. с англ., М., 1967.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое «Ликвация (в металлургии)» в других словарях:

ЛИКВАЦИЯ — Свойство некогор. сплавов при охлаждении распадаться на составным части. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ликвация (лат. liquatio плавление, плавка) 1) геол. разделение жидкого, первонач. однородного … Словарь иностранных слов русского языка

ЛИКВАЦИЯ — (от лат. liquatio разжижение плавление) в металлургии, сегрегация, неоднородность химического состава сплава, возникающая при его кристаллизации … Большой Энциклопедический словарь

Ликвация — Ликвация: в геологических науках процесс распада однородной магмы при понижении температуры на две или более разные по составу несмешивающиеся магмы. (от лат. liquatio разжижение, плавление) в металлургии, сегрегация,… … Википедия

ликвация — (от лат. liquatio разжижение, плавление) в металлургии, сегрегация, неоднородность химического состава сплава, возникающая при его кристаллизации. * * * ЛИКВАЦИЯ ЛИКВАЦИЯ (от лат. liquatio разжижение, плавление) в металлургии, сегрегация,… … Энциклопедический словарь

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

ЛИКВАЦИЯ — (от лат. liquatio разжижение, плавление), сегрегация (от позднелат. segregatio отделение), в металлургии 1) неоднородность хим. состава сплавов, возникающая при их кристаллизации. Л. обусловлена тем, что сплавы, в отличие от чистых металлов,… … Большой энциклопедический политехнический словарь

СЕГРЕГАЦИЯ (в металлургии) — СЕГРЕГАЦИЯ, в металлургии 1) то же, что ликвация (см. ЛИКВАЦИЯ). 2) Обжиг труднообогатимых окисленных руд некоторых цветных металлов в присутствии небольшого количества хлора или хлорсодержащей соли с целью перевода металлов, содержащихся в руде … Энциклопедический словарь

Сегрегация (в металлургии) — Сегрегация в металлургии, 1) неоднородность химического состава сплавов; то же, что ликвация. 2) С. в цветной металлургии, комбинированный процесс обжига окисленной руды с последующим обогащением; цель С. ‒ перевод ценных металлов, содержащихся в … Большая советская энциклопедия

Литая сталь — (L acier fondu, Flussstahl, cast steel) Всякий ковкий железный продукт, получаемый путем отливки, принято на заводах назыв. вообще Л. сталью. Такого определения мы будем здесь придерживаться, хотя многие делят Л. металл по способности его… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

СПЛАВЫ — макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже металлов и неметаллов) с характерными металлич. св вами. В более широком смысле С. любые однородные системы, полученные сплавлением металлов, неметаллов, неорг. соед … Химическая энциклопедия

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector