ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Юрист по наследству
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Дослідження горячеломкості ливарних сплавів на основі систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
         

     

    Металургія

    ЗМІСТ


    Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3


    Глава 1. Огляд літератури

    1. Вплив складу і структури на горячеломкостьпри лиття сплавів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5

    1. Вплив форми і розмірів зерен на горячеломкость ... ... ... ... ... .. 5

    2. Вплив газосодержанія сплавів на горячеломкость ... ... ... ... ... .. 9

    3. Вплив складу сплавів на горячеломкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12

    4. Вплив зональної ліквації на горячеломкость ... ... ... ... ... ... ... 17

    5. Вплив домішок на горячеломкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17

    2. Шляхи зниження горячеломкості сплавів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19

    1. Перший шлях зниження горячеломкості --вибір оптимального складу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19

    2. Другий спосіб зниження горячеломкості --регулювання вмісту основних компонентів ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23

    3. Третій шлях зниження горячеломкості --регулювання вмісту домішок в сплаві ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23

    4. Четвертий шлях зниження горячеломкості --введення в сплав малих технологічних добавок ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 23

    3. Ливарні проби на горячеломкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26

    1. Перша група проб ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
    1.3.1.1 Стандартна кільцева проба на горячеломкость ... ... ... ... ... ... ... .30

    2. Друга група проб ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30

    3. Третя група проб ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32

    4. Характеристика деяких алюмінієвих сплавів ... ... ... ... ... ... ... 37

    1. Сплави на основі алюміній-кремній ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .37

    2. Сплави на основі алюміній-мідь ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 39

    3. Сплави на основі алюміній-кремній-мідь ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41
    Глава 2. Експериментальна частина
    2.1. Методика приготування досвідчених сплавів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43
    2.2. Дослідження горячеломкості сплавів систем Al-Si,
    Al-Cu, Al-Si-Cu за показаннями технологічних проб ... ... .... ... ... ... ... ... .43
    2.3. Методика проведення диференціального термічногоаналізу досліджуваних сплавів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 51
    2.4. Аналіз параметрів кристалізаційних процесів ... ... ... ... ... ... ... ... 54
    Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 57
    Література ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 58

    ВСТУП

    Розвиток сучасної науки і техніки показало , що важливою складовоютехнологічного виробництва є якісні показники одержуваноїпродукції. Пріоритетними напрямками є: збільшення міцності,збільшення діапазону робочих температур, збільшення терміну службиматеріалів. У даній роботі буде розглянуто і досліджено явище,яке безпосередньо пов'язане з міцності показниками одержуваних увиробничому процесі матеріалів. Йдеться про явище горячеломкостіметалів і сплавів.

    Горячеломкость - схильність металів і сплавів до тендітномуміжкристалітної руйнуванню при наявності рідкої фази по межах зерен.
    Таке руйнування широко поширене при лиття і зварювання; воно зустрічаєтьсятакож під час гарячої обробки тиском, термічної обробки та експлуатаціївиробів при підвищених температурах.

    Усі метали і сплави в тій чи іншій мірі горячеломкі. Добревідома красноломкость сталей і нікелевих сплавів, зумовленаоплавленням сульфідної евтектики, є окремим випадком горячеломкостіпри гарячій обробці тиском. При термічній обробці сплавівгорячеломкость проявляється в освіті гартівних тріщин через оплавленнямеж зерен при перепал. Незначні домішки металів, що утворюютьлегкоплавкі евтектики по межах зерен, знижують жаропрочное ітермостійкість легованих сталей, нікелевих та інших сплавів і можутьпризвести до тендітному міжкристалітної руйнування виробів під часексплуатації при підвищених температурах.

    При лиття і зварювання горячеломкость сплаву проявляється в утворенні такзваних «гарячих» тріщин в злитках, фасонних Відлиття і зварних швах.
    Гарячі тріщини - одна з найбільш поширених і важко устранімимвидів шлюбу. Якщо розплавлення меж зерен при гарячій обробці тиском,термообробці та експлуатації виробів можна більш-менш легкозапобігти, очищаючи метал від легкоплавких домішок, вводячи в нього малідобавки для зв'язування цих домішок у тугоплавкі з'єднання або, нарешті,просто обмежуючи температуру нагрівання точкою солідуса меж зерен, то прилиття і зварювання плавленням перехід через інтервал кристалізації завждинеминучий. Тому горячеломкость найчастіше проявляється у двох останніхпроцесах.
    Проблема гарячих тріщин набула особливо більшої гостроти у зв'язку зрозвитком виробництва нових високоміцних і жароміцних сплавів, тому щообласті складів на діаграмах стану, відповідні максимальноїміцності і жароміцних, часто збігаються з областю складів найбільшгорячеломкіх сплавів. Причому шлюб по гарячих тріщин частіше виникає принайбільш прогресивних видах лиття: безперервне лиття злитків і відливаннядеталей у постійні форми.

    Різко виражена горячеломкость сплавів при лиття і зварювання сильноускладнює, а часто і робить практично неможливим впровадження в серійневиробництво нових сплавів з цінними експлуатаційними властивостями. У зв'язкуТому необхідний такий науково обгрунтований підхід до розробки нових таполіпшення існуючих сплавів, при якому поряд із отриманням високоїміцності, жароміцних та інших експлуатаційних властивостей забезпечуваласяб висока опірність сплавів утворенню гарячих тріщин.

    Як буде показано нижче, гарячі тріщини при лиття більшостіпромислових кольорових сплавів є кристалізаційних - вони зароджуютьсяі розвиваються в «ефективному» інтервалі кристалізації. У цьому інтервалікристалітів утворюють каркас з розподіленою всередині нього рідкою фазою, ісплав володіє основною властивістю твердого тіла зберігати раніше додануйому форму. Такий стан сплавів було умовно названо твердо-рідким. Вищедеякій температурі в інтервалі кристалізації рідка фаза повністювідокремлює один від одного кристалітів, і сплав володіє основною властивістюрідкого тіла - підвищеною плинністю. Цей стан сплаву на відміну відпопереднього, було умовно названо рідко-твердим.

    Суперечливість проблеми гарячих тріщин зумовлено головним чиномтим, що горячеломкость - властивість технологічне і, як будь-якетехнологічне властивість, що воно є комплексним, складені,залежних від протікання в металі одночасно кількох «елементарних»процесів. Будь-яка технологічна проба на горячеломкость, як би добре вонане була пристосована до умов конкретної виробничої задачі, неможе в чистому вигляді виявити ті елементарні процеси і відповідно ті
    «Складені» властивості сплаву, комплекс яких визначає йогогорячеломкость. Для визначення властивостей сплаву, що знаходиться в твердо -рідкому стані, зазвичай непридатні методики та установки, що використовуються длявивчення сплавів у твердому або рідкому стані. Необхідно застосовуватиметодики та прилади, спеціально призначені для вивчення тих властивостейсплаву в твердо-рідкому стані, сукупність яких визначає йогогорячеломкость.

    На сплаву схильність до утворення кристалізаційних тріщин, як ісхильність до будь-якого іншого руйнування, вирішальний вплив повинні надаватимеханічні властивості в температурному інтервалі освіти цих тріщин.
    Тому при аналізі горячеломкості основну увагу необхідно звернути навивчення механічних властивостей і закономірності пластичної деформації іруйнування сплавів в твердо-рідкому стані. Але аналіз горячеломкості, взагальному випадку, не можна звести до вивчення тільки механічних властивостей:горячеломкость, що виявляється при лиття і зварювання, залежить також відтермічного стиску, лінійної усадки в інтервалі кристалізації.

    Розділ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

    1.1. ВПЛИВ СКЛАДУ І СТРУКТУРИ НА ГОРЯЧЕЛОМКОСТЬ при литті СПЛАВІВ

    1.1.1. Вплив форми і розмірів зерен на горячеломкость
    Подрібнення зерна - це один із добре відомих способів усунення шлюбупо гарячих тріщин в злитках, фасонних Відлиття і зварних швах. Зменшеннярозмірів зерен і особливо перехід від стовпчастий структури до равноосной влитому сплаві, по-перше, звужують температурний інтервал крихкості і підвищуютьвідносне подовження в ньому, а, по-друге, знижують температуру початкулінійної усадки в ефективному інтервалі кристалізації. Підвищеннявідносного подовження і зменшення лінійної усадки при подрібненні зернадіють в одному напрямку: обидва ці чинника, підсилюючи один одного,збільшують запас пластичності сплаву в твердо-рідкому стані і тим самимзнижують горячеломкость.
    Вплив форми і розмірів зерна на горячеломкость в чистому вигляді не завждиможна виявити, оскільки одночасно з їх зміною під впливом тихабо інших чинників може змінитися і мікростроеніе меж зерен, а такожінтервал кристалізації, темп кристалізації і газосодержаніе.

    Найбільш просто виявлення форми і розмірів зерен на горячеломкостьвиявляється при зміні перегріву розплаву. Зі збільшенням перегрівурозплаву зерно укрупнюється і равноосная структура прагне перейти встовпчасті, в результаті чого запас пластичності в твердо-рідкому станізнижується, а горячеломкость зростає (малюнок 1).

    Збільшення тривалості вистоювання розплаву також може призвести дозначного укрупнення зерна та посилення горячеломкості. Збільшеннятривалості вистоювання в електропечі з 20 хвилин до 10 годинукрупнили зерно і призвело до появи тріщин у злитку полунепреривноголиття із сплаву АК6. Випробування на розрив зразків, вирізаних із злитків,виявили сильне зниження подовження в твердо-

    Рис.1 Залежність показника горячеломкості (ПГ) сплаву алюмінію з 4% Cuвід розміру зерна (?) при різному перегрів розплаву.

    рідкому стані та розширення інтервалу крихкості при вистоювання розплаву.
    Посилення горячеломкості при збільшенні тривалості вистоюваннярозплаву іноді пов'язують з підвищенням газосодержанія. Але, по-перше, дослідипоказують, що залежно від природи сплаву, його вихідногогазосодержанія і атмосфери печі вистоювання може не тільки підвищити, а йпідвищити газосодержаніе. Саме це спостерігалося у щойно згаданомуприкладі зі сплавом АК6. Досліди проводилися в цехових умовах. Шихтаскладалася з відходів пресового цеху, забруднених маслом, ісвежерасплавленний метал мав підвищений газосодержаніе. Десятигодиннийвистоювання розплаву знизило вміст водню з 0.30 до 0.19 см3/100г, збільшив щільність злитків з 2.786 до 2.797 і зменшило середню товщинумеж зерен на поверхні проб, відлитих на дзеркальну плиту, з 6.8 до 4.6мкм. По-друге, якщо газосодержаніе і підвищується, то горячеломкость повиннападати, а не рости. Оскільки звичайно горячеломкость при збільшеннітривалості вистоювання зростає, то це означає, що абовистоювання знижує газосодержаніе, або ж вистоювання підвищуєгазосодержаніе, але сприятливий вплив цього чинника на горячеломкостьперекривається негативною дією укрупнення структури.

    Через неминучих коливань температури розплаву, різного змістудомішок і неконтрольованих включень і з інших причин у різних плавкаходного сплаву виходить різна структура. Горячеломкость багатьохсплавів чутливо реагує на коливання розміру зерна, одержувані в різнихплавках (малюнок 2).
    Отримання дрібнозернистою структури для зниження горячеломкості частодосягається модифікування сплаву малими добавками, наприклад введеннямтитану в алюмінієві сплави. Слід зауважити також, що введеннямодифікатора може не тільки подрібнити зерно, а й змінити кількість іхарактер розподілу рідкої фази по межах зерен, а останній факторіноді робить вирішальний і не обов'язково сприятливий вплив нагорячеломкость.

    Зниження горячеломкості при вібрації в період кристалізації часткововідбувається завдяки подрібнення зерна, проте питома вага цього чинникаважко встановити, тому що вібрація одночасно посилює заліковуваннятріщин.

    На розмір зерна, як відомо, великий вплив надають домішки ілегуючі елементи. Відлиття з чистих металів зазвичай мають стовпчастіструктуру, а при підвищенні вмісту домішок і легуючих елементівзерно найчастіше подрібнюється. Але при цьому, як правило, сильно змінюєтьсяструктура меж зерен, і роль розміру зерна стає другорядною.

    Отримання стійкої дрібнозернистою структури шляхом зниженнятемператури розплаву, обмеження тривалості його вистоювання івведення модифікаторів є досить простим і добре

    Рис.2 Залежність показника горячеломкості (ПГ) сплаву міді з 3% Sn і 0.5%
    Fe від розміру зерна (?), Отриманого в різних плавках.

    що зарекомендували себе на практиці способом зниження горячеломкості. Однакслід зауважити, що подрібнення зерна не завжди допомагає усунути шлюбпо кристалізаційних тріщин у виробничих умовах. Так, наприклад,при полунепреривном лиття злитків сприятливу дію подрібнення зернапроявляється переважно на алюмінієвих сплавах із середньою і низькоюгорячеломкостью.


    1.1.2. Вплив газосодержанія сплавів на горячеломкость
    Наявний виробничий досвід не дозволяє зробити строгих висновків провплив газосодержанія розплаву на горячеломкость, так як у цеховихумовах при фасонів і заготівельному лиття кольорових сплавів контрольгазосодержанія зазвичай не виробляють. Крім того, одночасно зі зміноювмісту газу можуть змінюватися інші фактори, що впливають на горячеломкостьі не завжди враховуються. Подання металургів про вплив газосодержаніяна горячеломкость найчастіше грунтуються не на систематичних дослідженнях, ана традиційному ставленні до газу як до шкідливого компоненту в сплаві. Цеє однією з причин поширеного переконання, що газ, що потрапляє врозплав, підсилює горячеломкость. Разом з тим окремі дослідженняговорять про зворотнє.

    Дослідження проводили на алюмінієвих сплавах марок B95, Д16 і АМЦ,технічному алюмінії марки А00 і подвійних сплавах алюмінію з міддю ікремнієм. Газосодержаніе розплаву визначали приблизно, за методом
    Дардела, заснованому на реєстрації залишкового тиску, при якому ввакуумної установки на поверхні рідкої проби під лупою при збільшенні в
    5 раз з'являється перший газовий бульбашку. Можна вважати що з алюмінієвогопід вакуумом виділявся тільки водень, зміст якого визначали заномограми.
    Відразу ж, після вимірювання газосодержанія, з свежерасплавленного металупід температурою 720-740 ° відбирали мірну порцію для визначеннягорячеломкості по кільцевій пробі. Діаметр сталевого стрижня кокільпідбирали для кожного сплаву так, щоб можна було встановити, в якомунапрямі змінюється горячеломкость при введенні газу в розплав. Потім звихідного металу відбирали порцію розплаву, яку обробляли водянимпором в окремому тиглі, що знаходиться в іншій печі. Проходячи черезалюмінієвий розплав, водяні пари розкладалися, і розплав збагачувавсяводнем. З обробленого водяною парою розплаву відбиралися по однійпробі на газосодержаніе і на горячеломкость. Після цього повторно відбиралипроби на газосодержаніе і на горячеломкость із залишку вихідного розплаву,не оброблене паром; потім знову відбирали порцію розплаву для обробкипарою і т. д. Середні результати по 10-12 чергується проб з вихідногоі обробленого пором розплавів представлені в таблиці 1. Після обробкиводяною пароюгорячеломкость сплавів В95, Al з 4.5% Cu і Al з 0.8% Si різко зменшилася,у дюралюмінію Д16 слабо знизилася, а у АМЦ і сплаву алюмінію марки А00практично не змінилася. У жодного з досліджених сплавів не буловиявлено навіть натяку на посилення горячеломкості після обробки водянимпором, у той час як проба на газосодержаніе у всіх випадках показувалазначне збільшення кількості водню в розплаві.

    З таблиці 1 видно, що якщо при збільшенні газосодержанія розплавурізко знижується горячеломкость, то одночасно помітно зменшуєтьсялінійна усадка.

    Таблиця 1. Горячеломкость і лінійна усадка алюмінієвих сплавів зрізним вмістом водню в розплаві

    | | Зміст Н2 | Горячеломкость | | |
    | | |, | Повна лінійна | Інтервал |
    | | При |% | усадка,% | кристал-|
    | Сплав | 720 °, см3/100г | | | лізації, С |
    | | | | | |
    | | | | | | | | |
    | | А | Б | А | Б | А | Б | |
    | В95 | 0.45 |> 0.8 | 90 | 0 | 1.75 | 1.55 | 150 |
    | Al з 4.5% Cu | 0.42 |> 0.8 | 70 | 15 | 1.88 | 1.65 | 100 |
    | Al з 0.8% Si | 0.06 |> 0.8 | 86 | 50 | 1.74 | 1.54 | 77 |
    | Д16 | 0.15 | 0.31 | 66| 55 | 1.69 | 1.62 | 132 |
    | АМЦ | 0.46 |> 0.8 | 90 | 90 | 1.97 | 1.95 | 1 |
    | А00 (99.7% | 0.04 | 0.65 | 33 | 27 | 1.95 | 1.84 | 0 |
    | Al) | | | | | | | |


    А - вихідний сплав; Б - сплав після обробки водяною парою. Порівнюватиміж собою показники горячеломкості різних сплавів не можна, тому що вонивизначалися при використанні стержнів різного діаметру

    Якщо ж горячеломкость знижується дуже слабко або залишається незмінною, толінійна усадка також зменшується незначно або практично незмінюється. Зменшення лінійної усадки при обробці розплаву водяною парою
    (таблиця 1) сама по собі невелика (максимум 0.2%), але воно порівнянно як звеличиною лінійної усадки в інтервалі кристалізації, так і з величиноювідносного подовження в інтервалі крихкості вище солідуса. Разом з тимжодного разу не спостерігалося, що підвищене газосодержаніе розплаву знижувалопластичність сплаву в твердо-рідкому стані. Навпаки, при введенніводню в сплав В95 шляхом занурення в ванну промислової печі вологогоазбесту спостерігалося збільшення відносного подовження в інтервалікрихкості, тому що при вказаній обробці розплаву зерно подрібнюється.

    Таким чином, причиною зниження горячеломкості при підвищеннігазосодержанія розплаву є збільшення запасу пластичності в твердо -рідкому стані в результаті зменшення лінійної усадки в інтервалікристалізації.

    Неоднаковий вплив обробки парою на горячеломкость різних сплавівпояснюється різною довжиною перехідною області у виливок. Зкільцевих виливків алюмінію і сплаву АМЦ газ порівняновільно віддалявся при кристалізації, тому підвищення газосодержаніяпрактично не змінило ні лінійної усадки, ні горячеломкості. Сплави
    В95, Al з 4.5% Cu і Al з 0.8% Si характеризуються широкою областюутрудненого виділення газу в відливання, тому обробка їх розплавівводяною парою значно знизила лінійну усадку в інтервалікристалізації і горячеломкость. Сплав Д16 при однакових умовахобробки парою поглинав значно менше водню, ніж інші сплави
    (таблиця 1); цим пояснюється слабка зменшення його горячеломкості,незважаючи на порівняно широку перехідну область в відливання.

    Підвищення газосодержанія розплаву не обов'язково супроводжуєтьсязниженням горячеломкості, так як можуть діяти інші фактори.
    Наприклад, газосодержаніе звичайно зростає зі збільшенням перегрівурозплаву, а горячеломкость при цьому не знижується, а навпаки, зростає.
    Останнє обумовлено тим, що негативний вплив укрупнення зернаперекриває позитивний вплив зростання газосодержанія на горячеломкость.
    Аналогічне явище можна зустріти і при збільшенні тривалостівистоювання розплаву. Цікаво, що на відливання з деяких сплавівспостерігається зникнення тріщин при великому перегрів розплаву. Наприклад,на кільцевих пробах із бронзи з 3% Sn при досягненні температури розплаву
    1280 ° кристалізаційні тріщини повністю зникали, але з'являлися газовіраковини. Як видно, сильне газопоглощеніе перекрило тут впливукрупнення зерна на горячеломкость. Зустрічаються випадки, коли щільніоливки з різних сплавів бувають суцільно вражені тріщинами, а пористівиливки з тих же сплавів виходять без тріщин.

    Якщо введення газу в розплав зменшує горячеломкость, то природнобуло очікувати посилення горячеломкості при дегазації розплаву. Дегазаціюпроводили методом вакуумування. Мірну порцію розплаву відбирали злабораторного міксера і переливали в графітовий тигель вакуумної печі.
    Дегазація проводилася протягом 2.5-5 хвилин при розрідженні 0.4-0.6 мм рт.ст. і при температурі, на 100 ° що перевищує точку Ліквідус. Спостерігалосяв оглядове скло спучування дзеркала розплаву під дією інтенсивновиділяються газів вказувало на те, що дегазація дійсновідбувалася.

    Парні кільцеві проби по черзі відливалися з початкового тавакуумованого розплавів (по сім-вісім пар кілець з кожного сплаву).
    Середні показники горячеломкості наведені в таблиці 2. Досліди повністюпідтвердили припущення про посилення горячеломкості під дієювакуумної дегазації.

    Таблиця 2. Горячеломкость і лінійна усадка алюмінієвих сплавів до і після вакуумування сплаву

    | | Горячеломкость,% | Повна лінійна усадка,% |
    | | | |
    | Сплав | | |
    | | Вихідний | Вакуумованийй | Вихідний | Вакуумованийй |
    | | Сплав | сплав | сплав | сплав |
    | В95 | 60 | 74 | 1.61 | 1.73 |
    | Д16 | 44 | 86 | - | - |
    | Al c 0.7% Si | 16 | 47 | 1.81 | 1.88 |
    | Al c 3.5% Cu | 58 | 100 | - | - |

    Одночасно з горячеломкость вимірювали лінійну усадку. Якщо привведення газу в розплав лінійна усадка знижувалася, то після вакуумноїзменшення запасу пластичності в твердо-рідкому стані і зростаннягорячеломкості.

    1.1.3. Вплив складу сплавів на горячеломкость
    Дослідження залежності горячеломкості від складу в кількісній формівперше було виконано Вере на прикладі системи Al - Si. За його даними, придодаванні кремнію до алюмінію горячеломкость зростала, досягаламаксимуму при утриманні 1.6% Si і при переході через цю концентраціюстрибком падала до нуля. Хоча наявність такого стрибка надалі не булопідтверджено, але робота Вере зіграла важливу роль: у ній вперше заекспериментальними даними був побудований графік «горячеломкость - склад»,показав, що при збільшенні концентрації другого компонентагорячеломкость проходить через максимум і практично зникає придосягненні деякого критичного кількості евтектики. Таказакономірність у якісному вигляді була помічена ще в більш ранніхроботах. За даними Шейера, в системах Al - Cu та Al - Zn найбільш сильнобули вражені тріщинами кокільна зразки сплавів, що містять близько 1%другого компонента, зі збільшенням концентрації якого схильність доутворення тріщин явно зменшувалася, а при вмісті міді понад 8% і цинкувище 50% тріщини зовсім не з'являлися.
    Розглянемо більш детально вплив складу на горячеломкость сплавівевтектичних системи, проводячи зіставлення експериментальних даних здіаграмою стану. Так як при лиття і зварюванні завжди розвиваєтьсядендритних Ліквація, то цілком природно, що нерівноважностікристалізації враховувалася починаючи з самих ранніх робіт, аналізувализалежність горячеломкості від складу.

    Від рівноважної діаграми стану так звана Нерівноважнадіаграма відрізняється зрушені в бік компонента концентраційноїкордоном появи евтектики і, відповідно, зрушити лінією солідуса,а також зниженою температурою евтектичних кристалізації.
    Переохолодження евтектики порівняно невелике і звичайно набагато меншеефективного інтервалу кристалізації. Тому для аналізу горячеломкостівоно істотного значення, як правило, не має, і далі враховуватися небуде. Зрушення ж межі появи евтектики від точки граничноїрозчинності у бік ординати компоненту робить вирішальний вплив наскладу сплаву з максимальною горячеломкостью і його завжди доводитьсявраховувати. У системах на основі алюмінію і магнію вже при повільномуохолодженні сплавів з піччю спостерігається сильний зсув межі появиевтектики від точки граничної розчинності, а при охолодженні зразків уінтервалі кристалізації із середньою швидкістю близько 100 град/хвевтектика в більшості систем з'являється при утриманні лише десятих частоквідсотка другого компонента.

    Ефективний інтервал кристалізації при додаванні до чистого металудругого компонента зростає, досягає максимуму на концентраційноїкордоні появи евтектики і потім поступово зменшується до нуля в точцізбіги температури початку лінійної усадки з евтектичних горизонталлю.
    Горячеломкость тим більше, чим більше ефективний інтервал кристалізації,і тому склад сплаву повинен збігатися з межею появи евтектики.
    Це положення відіграло важливу роль у вивченні залежності від горячеломкостіскладу, так як воно дозволило зв'язати опірність сплавів освітитріщин з діаграмою стану і, в першому наближенні, передбачити областьскладів найбільш горячеломкіх сплавів. Але вже в роботі А.А. Бочвар і З.І.
    Свідерський зазначалося, що в системі Al - Cu сплав з максимальноюгорячеломкостью містив, за даними мікроскопічного аналізу, невеликекількість евтектики. Подальше накопичення експериментальних данихпоказало, що в багатьох системах максимум на кривій «горячеломкость --склад »кілька зрушено, в порівнянні зкордоном появи евтектики, в бік більшої концентрації легуючогоелементу.

    Причину розбіжності максимумів горячеломкості та ефективного інтервалукристалізації можна зрозуміти, якщо врахувати вплив на горячеломкостьпластичності та лінійної усадки і залежності цих властивостей від складусплаву. Розглянемо як приклад систему Al - Cu. Горячеломкость іконцентраційну кордон появи евтектики визначали на одних і тих самихзразках - кільцевих пробах при середній швидкості охолодження в інтервалікристалізації 350 град/хв. Якщо використовувати алюміній чистотою 99.96%, тосплав з максимальноюгорячеломкостью містить 0.7% Cu, а межа появи евтектичнихскладової проходить за 0.2% Cu. У малолегірованних сплавів Al - Cu внижній частині інтервалу кристалізації залишається дуже небагато рідкої фази ввигляді ізольованих включень, що не викликають міжкристалітної руйнування.
    Тому у цих сплавів нижня межа температурного інтервалу крихкостізнаходиться значно вище нерівноважного солідуса (евтектичнихтемператури), а сам інтервал крихкості значно вже ефективногоінтервалу кристалізації. Зі збільшенням вмісту міді інтервал крихкостірозширюється. Разом з тим, у сплавів, що містять до 1% Cu, відноснеподовження всередині інтервалу крихкості знаходиться на дуже низькому рівні іпрактично не залежить від складу.- 1% не змінює відносного подовження в інтервалі крихкості, алерозширює її і збільшує в ньому лінійну усадку, то запас пластичності втвердо-рідкому стані знижується. При збільшенні вмісту міді понад 1%інтервал крихкості ще продовжує розширюватися, але при цьому, завдякизбільшення кількості рідкої фази по межах зерен, значно зростаєвідносне подовження, їм запас пластичності підвищується.

    Таким чином, пояснення розбіжності максимумів горячеломкості іефективного інтервалу кристалізації зводиться до наступного. У сплавуалюмінію з 0.2% Cu, розташованого на концентраційної межі появиевтектики, ефективний інтервал кристалізації максимальний, але температурнийінтервал крихкості менше, ніж у кілька більш легованих сплавів.
    Тому при практично однаковому подовженні в інтервалі крихкостінайменшим запасом пластичності в твердо-рідкому стані, тобтомаксимальної горячеломкостью, має сплав алюмінію з 0.7% Cu, який міститьбільше другому компоненту, ніж сплав з максимальним ефективним інтервалом.
    Це положення справедливо для більшості систем евтектичного типу
    (малюнок 3). Наприклад, у системі Al - Zn максимум горячеломкості доводитьсяна 6% Zn, а максимум ефективного інтервалу кристалізації - на 3% Zn
    (кордон появи евтектики визначена на шлиф з кільцевих проб).
    Точно визначити склад найбільш горячеломкого сплаву можна тільки прямимидослідами. Але в практичному відношенні важливо, що за мікроструктуріможна орієнтовно оцінити порівняно вузьку область складів, деслід очікувати появи максимуму горячеломкості. Це - область сплавів зконцентрацією легуючих елементів дещо більшою, ніж на кордоніпояви евтектики в даних нерівноважних умов кристалізації,область, де сплави містять не більше десятих часток відсотка нерівноважноїевтектики.

    Рис.3 Розбіжність максимумів ефективного інтервалу кристалізації ігорячеломкості в системі евтектичного типу

    Розглянемо, в якому інтервалі концентрацій взагалі з'являєтьсягорячеломкость.
    Сплави, що знаходяться в області складів від «критичної» точки доевтектичних, здавалося б, взагалі не повинні бути горячеломкімі, тому щоефективний інтервал у них дорівнює нулю, а кристалізація евтектики,протікає при постійній температурі, сама по собі не повинна викликатиосвіти усадочних тріщин. Насправді ж на складних фасоннихвиливок можна зустріти кристалізаційні тріщини і в цій групісплавів. Через градієнта температур усадка одних частин виливки, що встиглиповністю затвердіти, викликає розтягування сусідніх більш гарячих ділянок,знаходяться ще в стадії кристалізації евтектики. Розтягування ділянок, деє залишкова рідка фаза, може призвести до утвореннякристалізаційних тріщин. Таким чином, сплави з нульовим ефективнимінтервалом кристалізації можуть проявляти горячеломкость, тобто НЕіснує абсолютно негорячеломкіх сплавів.

    Склад сплаву з максимальною горячеломкостью в кожній системі вельмипостійний: він практично не залежить від ступеня перегріву розплаву,швидкості охолодження і геометрії виливки. З підвищенням температури кокільспостерігається лише незначна тенденція до зміщення максимумугорячеломкості у бік менш легованих сплавів. Мінімальнаконцентрація другого компонента, за якої експериментально що фіксуєтьсягорячеломкость зникає, навпаки, залежить від умов лиття. Інтервалконцентрацій, в якому виявляється горячеломкость, розширюється ззбільшенням ступені перегріву розплаву, збільшенням швидкості охолодження ізбільшенням діаметра кільцевої проби. Останні два фактори роблять пробубільш жорсткою, тому що збільшують градієнт температур і підсилюютьлокалізацію усадочних деформацій, і тому сприяють виявленнюгорячеломкості до великих концентрацій легуючого елементу. Збільшенняперегріву розплаву діє в тому ж напрямку, тому що розширюєобласть складів сплавів, в яких утворюються стовпчасті кристали.

    Пояснюючи причину зниження горячеломкості при збільшенні кількостіевтектики в сплаві, на перше місце часто ставлять здатність евтектичнихрідини заліковувати утворюються тріщини. З цим не можна погодитися, такяк евтектика не володіє якоюсь особливою, різко відмінною віднеевтектіческой рідини здатністю заповнювати виникають тріщини.
    Зниження горячеломкості при збільшенні кількості евтектики в сплавівідбувається завдяки зростанню запасу пластичності в твердо-рідкому стані, аостанній збільшується як в результаті підвищення подовження в інтервалікрихкості, так і зменшення лінійної усадки. Головною причиною цьогоє збільшення кількості рідкої фази, кристалізується в останнючергу при постійній температурі. Такий фазою може бути не тількиевтектика, але і рідина перітектіческого складу та фаза, кристалізуєтьсяв точці мінімуму на діаграмі плавкість безперервного ряду твердихрозчинів. Інший чинник, що сприятливо позначається на пластичності ілінійної усадки в твердо-рідкому стані - подрібнення зерна, вособливості звуження зони стовпчастих кристалів, що відбувається при збільшеннікількості евтектики в сплаві.


    1.1.4. Вплив зональної ліквації на горячеломкость
    При вивченні системи Al - Cu було виявлено, що крім звичайного максимумугорячеломкості при 0.7% Cu, розташованого поблизу концентраційної кордонупояви евтектики, існує ще один максимум при 4% Cu.
    Мікроструктурних аналіз показав, що і в розривних зразках і в кільцевихпробах серцевина сильно збіднена міддю, а поверхневі шари збагачені неюв порівнянні з нормальною структурою сплаву з 4% Cu. В іншихалюмініевомедних сплавах зворотній Ліквація не була виявлена. Появадругого максимуму горячеломкості пояснили розвитком зворотнього ліквації.

    Зональна Ліквація найбільш розвивається в сплавах, значно більшелегованих, ніж сплав з максимальним ефективним інтерваломкристалізації. У відсутності її такі сплави повинні мати порівняноневеликий горячеломкостью. Зональна Ліквація призводить до утворення ввідливці ділянок, збіднених легуючим елементом до концентрацій,відповідних складів сплавів з високою горячеломкостью. Неоднорідністьмікроструктури виливки обумовлює також великий розкид значеньгорячеломкості в різних дослідах.

    1.1.5. Вплив домішок на горячеломкость
    Домішки надають різноманітне і часто дуже сильно діє нагорячеломкость. Роль?? рімесей неодноразово обговорювалася стосовносамих різних сплавів. Нижче на кількох прикладах коротко розглянутіосновні випадки впливу домішок на горячеломкость у зв'язку зі зміноювластивостей сплавів в твердо-рідкому стані.

    Домішки впливають на горячеломкость головним чином через змінупластичності. Вони можуть розширити і звузити інтервал крихкості, збільшити ізменшити відносне подовження в ньому. На розвитку лінійної усадки вінтервалі кристалізації домішки зазвичай не позначаються.

    Розглядаючи дію шкідливих домішок, що розширюють інтервалкристалізації, необхідно мати на увазі, що зменшення горячеломкостівідбувається не тільки при зниженні, а й при підвищенні їх концентрації всплаві. Одні й ті ж домішки, в залежності від того, в якому металі абосплаві вони знаходяться, можуть як посилювати, так і знижувати горячеломкость.
    Продемонструємо це на прикладі подвійної системи Al - Cu. Алюміній марки
    AВ00 (99.96% Al) практично не схильний до утворення кристалізаційнихтріщин, а алюміній марки A00 (99.7% Al) досить горячеломок. Обумовлено цетим, що при кристалізації алюмінію чистоти 99.7% по межах зеренутворюється тонкий шар рідкої фази, збагаченої кремнієм і залізом. Цейшар створює інтервал крихкості в твердо-рідкому стані величиною близько
    14 °, в якому і виникають кристалізаційні тріщини. Протилежно ведутьсебе сплави системи
    Al - Cu. Сплави, приготовані на більш брудному алюмінії, меншгорячеломкі. У них товщі прошарку рідкої фази в інтервалі крихкості ітому трохи вище відносне подовження у порівнянні зі сплавами,приготованими на чистому алюмінії.

    У сплавів, приготованих на алюмінії чистоти 99.96%, максимумгорячеломкості спостерігається при вмісті міді 0.7%, а якщо використовуватиалюміній чистоти 99.7% - при утриманні 0.3% Cu. Як видно, в останньомувипадку потрібно менше легуючого елемента, щоб досягти критичногокількості легкоплавку складової (максимуму горячеломкості), тому щовихідний метал вже містить деяке його кількість.

    Аналогічно позначається чистота алюмінію на горячеломкості сплаву АЛ19.
    При використанні алюмінію марки АВ000 (99.99% Al) показникгорячеломкості цього сплаву по кільцевій пробі при діаметрі стрижня 48 ммстановить 95%, а при роботі на алюмінії марки А00 (99.7% Al) - 70%.
    Відповідно, у першому випадку середня ширина рідких межзеренних прошарківпри 590 ° дорівнює 3.4 мкм, а в другому - 4.9 мкм (обидва значення виходилизаниженими, оскільки вимірювання проводили на загартованих шлиф).

    Одні домішки в сплаві можуть посилювати, а інші в тому ж сплавізменшувати горячеломкость, так як вони по-різному впливають на Солідус,кількість і форму розподілу легкоплавку складової. Домішки,що входять до твердий розчин, мало ліквірующіе до меж зерен інезначно розширює інтервал кристалізації, на горячеломкостіпрактично не позначаються. Зміна температури солідуса сплаву ікількості легкоплавку складової, розглянута вище на декількохприкладах, - це

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати ! DMCA.com Protection Status