Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Июль » 14 » Строение литой стали
23:20
Строение литой стали

    Сталь получают в кислородном конвертере в жидком виде, затем разливают в изложницы или в формы. Вне зависимости от того, будет ли слиток подвержен глубокой обработке ковкой или прокатом, или послужит заготовкой для изготовления готового изделия резанием, знать строение слитка и методы уменьшения его пороков необходимо.

   Первые серьезные исследования строения отливок произвел российский ученый Д.К. Чернов. Он визуально изучал отполированные и/или протравленные срезы отливок в оптический микроскоп. Позже результаты его работ были подтверждены ультразвуковыми, рентгеноструктурными, электроиндукционными, электроннолучевыми и другими методами.

      В связи с неравномерной кристаллизацией стали в изложнице, слиток имеет неоднородную структуру. У стенок формы происходит более быстрое охлаждение стали и кристаллы здесь получаются мельче и практически симметричной формы. Далее сталь охлаждается медленнее, так как, происходит активный приток тепла из глубинных слоев и некоторое сопротивление уже застывших слоев у стенок. Поэтому кристаллы растут медленнее и получаются вытянутой формы. Направление роста кристаллов соответствует направлению отвода тепла, то есть, от поверхности слитка к его центру.

    В центре слитка кристаллизация протекает медленнее всего, здесь кристаллы растут неравномерно, и успевает образоваться большое число новых центров кристаллизации. Поэтому кристаллы здесь крупные и имеют угловатую неправленую форму.

    Чем крупнее отливка и чем больше сталь содержит вредных примесей (особенно неметаллических) тем ярче выражены все особенности кристаллизации.

  Уменьшение объема жидкого металла, при его отверждении сопровождается, уменьшением объема металла. Из-за этого, в верхней части слитка, получается усадочная раковина слитка. Чем больше коэффициент теплового расширения стали, тем больше усадочная раковина. В зависимости от формы, размеров и химического состава слитка, усадочная раковина может быть вытянута по длине отливки или располагаться в его верхней части. В некоторых случая усадочная раковина может быть не одна и они рассеянны по всему слитку.

   Для борьбы с усадочной раковиной используют специальные керамические вставки (“прибыли”) в верхней части литьевой формы. При отливке детали, в ходе кристаллизации, охлаждение стали в прибыли протекает медленнее всего и усадочная раковина сосредотачивается в данном объеме. После извлечении детали из формы прибыль отрезают вместе с усадочной раковиной.

    Кроме усадочной раковины, стальные слитки имеют другие дефекты (пороки).

   Усадочная рыхлость слитка представляет собой мелкие пустоты в межзерновых промежутках, образующиеся из-за неравномерного медленного охлаждения стали. При уменьшении объема слитка происходит расслоение структуры стали в центральной части слитка по межзерновым прослойкам. Солеокисные межзерновые прослойки разрушаются и получается свободный объем. Усадочные рыхлости характерны для больших слитков из низкокачественных сталей.

  Разновидностью химической неоднородности слитка является ликвация. Ликвация – это скопление солевых включений на границе структурного зерна при медленном остывании стали в изложнице. Железо, относительно свободное от неметаллических включений, застывает при значительно более высокой температуре, чем большинство солей железа. Поэтому в температурном диапазоне 800-1200*С структура стали напоминает зерна твердого аустенита, “плавающие” в небольшом количестве вязкой, расплавленной смешанной нестехиометрической соли. Чем меньше неметаллических примесей (за исключением углерода) содержит сталь, тем меньше солеокисной фазы она содержит и большей прочностью отличается.

    Другой вид ликвации – газовые пузыри (раковины). Они образуются у стенок слитка из-за разницы в растворимости газов в расплавленной стали и в твердой стали. Чем чище сталь, тем меньше газовых включений она содержит. Для высоколегированных и особенно прочных сталей используют плавку под вакуумом, что нивелирует влияние любых газовых примесей.

   Из механических повреждений слитка наибольшее значение имеют трещины слитка. Они получаются из-за быстрого неравномерного охлаждения слитка в изложнице. Чем больше размер изделия, сложнее его форма и больше разница в температуре формы и заливаемой стали, тем больше образуется трещин. Трещины особенно опасны для изделий из высокоуглеродистых сталей. Для снижения образования трещин, разливку сталей производят при сравнительно невысоких температурах в предварительно подогретые формы.

   Поверхностный дефект слитков, имеющий значение при отливке готовых изделий и меньше влияющий на прокат и, особенно, ковку, это плены. Плены – это приварившиеся к поверхности формы капли стали (брызги). Наблюдаются при верхней заливке сталей в изложницы.

   Все виды дефектов наиболее опасны при отливке готовых изделий, особенно из высокопрочных и/или высокоуглеродистых сталей. Для обработки прокатом дефекты имеют меньшее значение, для глубокой горячей ковки в ряде случаев их можно и не учитывать.

   При непрерывной разливке сталей усадочных раковин нет, а прочих дефектов в разы меньше. Стали, предназначенные для отливки готовых изделий высокой точности, специально оптимизируют по составу для обеспечения нивелирования всех дефектов.

Категория: Металлургия | Просмотров: 1510 | Добавил: Chemadm | Теги: чугунные и стальные отливки, структура сталей, литье стальных изделий | Рейтинг: 4.8/6
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]