Особенности жидкого состояния - раздел Геология, Курс лекций по специальным чугунам Область применения отливок из специальных чугунов охватывает практически все отрасли экономики – добычу и обогащение полезных ископаемых
Природа Жидкого Состояния Является Одним Из Наиболее Сложных ...
Природа жидкого состояния является одним из наиболее сложных объектов изучения теории агрегатного состояния металлов и сплавов. Среди множества теорий жидкого состояния широкое признание получила теория дырок, последовательно развитая Д. И. Френкелем, Х. Эйрингом, К. П. Бунином.
Межатомные силы, существующие в твёрдых металлах, при переходе в жидкое состояние изменяются незначительно. Поэтому, с позиции теории дырок, жидкость следует рассматривать либо как твёрдое тело, в котором некоторые из узлов свободны (дырки, вакансии), либо как твёрдое тело, пронизанное дислокациями. Другими словами, концентрация вакансий в жидкости на несколько порядков выше, чем в твёрдом теле.
При легировании чугунов происходит перераспределение межатомных связей. При этом перераспределение произойдёт в пользу связей атомов различного сорта, имеющих, прежде всего, благоприятное соотношение электроотрицательности. Известно, что большая разница в электроотрицательности компонентов сплава вызывает не только усиление сил связи между разнородными атомами, но и способствуют более полному сохранению межатомного взаимодействия при изменении агрегатного состояния. Экспериментально этот эффект проявляется в том, что кристаллизация первичного твёрдого раствора таких сплавов происходит с большим выделением тепла, подобного процессу образования соединения.
Перераспределение сил связи приводит к усилению флуктуации концентраций. Так, в жидких чугунах возникают области, преимущественно обогащённые компонентами сплава C, Si, Al, Cr и др.
Например, при легировании чугуна элементами – графитизаторами Si и Al, нарушение однородности жидкого сплава под влиянием перераспределения сил межатомных связей оказывается настолько значительным, что в расплаве создаются условия для образования кристаллитов графитной фазы. Следствием этого является уменьшение растворимости углерода в жидкой фазе чугунов.
На распределение легирующих элементов в расплаве чугуна определённое ограничение накладывают параметры диффузионных процессов. Правда, при температурах жидкого состояния Fe-C сплавов скорости диффузии примесей довольно высоки и мало зависят от их природы. Так, для всех примесей Fe-C сплавов коэффициент диффузии при t0 = 1200 – 1700 °C оказывается близким и равным примерно 10-4 см2/с. Очевидно, что такая скорость диффузии может оказаться совершенно недостаточной для выравнивания концентраций легирующих элементов в расплаве. Причём степень неравномерности распределения легирующих элементов будет зависеть от принятого способа легирования чугуна.
Несомненно, что ввод легирующих элементов в чугун в составе шихтовых материалов создаёт меньшую степень неравномерности распределения легирующих элементов, чем введение их в расплав непосредственно перед разливкой чугуна в форму. В этом отношении большая группа легированных (Si, Al, Cu, Ni) чугунов попадает в неблагоприятные условия. Неоднородность по концентрации легирующих элементов в расплаве может привести к резкому перераспределению углерода. Углерод будет вытесняться в объёме жидкости с меньшей концентрацией легирующих элементов. Это приводит к возникновению графитовых кристаллов. Но следует отметить, что нарушение однородности расплава чугунов в момент ввода легирующей добавки носит временной характер и снижается при действии перегрева, активного перемешивания, либо при увеличении времени выдержки при данной температуре.
Легирующие элементы могут вступать во взаимодействии с примесями чугуна и между собой. Происходящие при этом реакции оказывают большое влияние на природу жидкой фазы Fe-C сплавов. При этом существенная роль принадлежит неметаллическим включениям в формировании структуры и свойств отливок.
Необходимо учитывать влияние различного рода включений на возникновение микрогетерогенного состояния жидких растворов. Например, на долю оксидов, сульфидов и карбонитридов в 1 см3 чугуна приходится приблизительно 50 млн. включений. При определённых условиях часть из них может оказать зародышевое действие на процесс образования первичных фаз при кристаллизации чугуна и играть важную роль в фазовых превращениях в процессе термической обработки. Природа неметаллических включений и их распределение в легированных чугунах могут существенно влиять на механические и служебные свойства (вязкость, пластичность, коррозионная стойкость, износо-, жаростойкость и др.). В некоторых случаях отрицательное влияние различных неметаллических включений на свойства чугунов даже превышает влияние графитной фазы. Поэтому желательно снижать в легированных чугунах содержание S, P, N, H, O, и выбирать такой легирующий комплекс, когда легирующие элементы меняют природу неметаллических включений (например, с преимущественной долей нитридов, карбидов, карбонитридов).
В легированных чугунах вводимые легирующие элементы содержатся в количествах, значительно превышающих баланс веществ, вступающих во взаимодействие. Поэтому для них важны явления плёнообразования (хромистые, алюминиевые чугуны). В практике производства отливок из легированных чугунов проблема плёнообразования обычно решают за счёт совершенствования технологий плавки и формы: наведения специальных шлаков, рафинирования, подбора оптимальной конструкции и сечений литниковых систем и прибылей, применения специальных методов плавки (вакуум, ЭШП и т. п.).
Введение... Диапазон механических и служебных свойств современных типов и марок чугунов весьма широк Серый чугун с пластин чатым...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Особенности жидкого состояния
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Особенности легирования
Легирование является одним из методов управления процессами образования структуры и формирования свойств чугуна. Оно позволяет измельчать первичные структурные составляющие, получат
Особенности термической обработки
Высокая эффективность термической обработки применительно к отливкам из легированных специальных чугунов делает её неотъемлемой частью всего технологического цикла изготовления изде
Изотермическая закалка
Изотермическая закалка заключается в последовательном проведении двух основных операций: 1) аустенизации, т. е. нагрева до температуры закалки и выдержки; 2) переохлаждения аустенита с последующим
Нормализация
Нормализация отливок из специальных чугунов заключается в нагреве до температур аустенизации, выдержки при этой температуре и спокойном охлаждении на воздухе.
При нормализации легированных
Улучшение
Улучшение отливок из легированных чугунов представляет собой сочетание полной закалки с высоким отпуском.
В практике термической обработки легированных чугунов улучшение ис
Процессы коррозии в чугуне
Причиной повышенной коррозии отливок из чугуна является образование гальванических пар из его структурных составляющих при контакте с агрессивной средой. При этом графит играет роль
Влияние химического состава на коррозионную стойкость
Хром относится к самопассивирующимся металлам. При механическом повреждении пассивной плёнки оксидов хрома она легко самопроизвольно восстанавливается. Пассивность хромистых чугунов
Влияние химического состава на структуру и свойства
В системе сплавов Fe – Si образуются следующие фазы:
- γ-фаза – твёрдый раствор кремния в γ- железе (максимальная растворимость кремния в γ- железе достигает 2,15 %);
Общая характеристика
Обычные низколегированные серый, ковкий, высокопрочный чугуны при нагреве в окислительной среде корродируют, а в результате графитизации увеличивают объем.
Специальные жар
Формирование структуры
Сплавы железа с алюминием, содержащие до 36 % Аl, образуют непрерывный ряд твердых растворов.
В системе Fe – Аl - С образуются углеродсодержащие фазы: графит, Fe3AlC
Влияние хрома на жаростойкость чугунов
Легирование чугуна малыми добавками хрома (до 4 % Cr) повышает устойчивость эвтектического цементита при нагреве и уменьшает рост чугуна. Повышение окалиностойкости низкохромистых ч
Влияние кремния на структуру и свойства чугунов
При содержании 5,6 % Si чугун практически имеет однофазную ферритную матрицу и поэтому отличается высокой ростоустойчивостью. Окалиностойкость кремнистого чугуна связана с образован
Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов
Кроме стандартных марок жаростойких чугунов для изготовления жаростойких отливок часто используют комплексно-легированные белые хромистые чугуны, которые одновременно являются жароп
Процессы абразивного изнашивания
Реальным условиям работы оборудования и инструмента при абразивном изнашивании соответствуют различные схемы внешнего силового нагружения. Все эти схемы можно систематизировать п
Влияние химического состава на свойства чугунов
Кремний в износостойких чугунах можно рассматривать как легирующий элемент, распределяющийся при кристаллизации между аустенитом и эвтектическим расплавом. Кремний повыша
Влияние структуры на износостойкость
Одним из важнейших факторов, определяющих сопротивление металлических сплавов изнашиванию, является их структурное состояние, а также свойства, взаимное расположение, количественно
Влияние карбидной фазы
Тип и морфология. В чугунах, содержащих до 7 % Сr, образуется легированный хромом цементит (Fe,Cr)3C. Хотя по мере увеличения содержания хрома в чугуне до 7 % микротвердость карб
Влияние металлической основы
Высокая износостойкость определяется также металлической основой, в которой закреплены карбиды.
В настоящее время нет единого мнения, какой должна быть металлическая матриц
Влияние термической обработки
Повысить механические свойства и износостойкость чугуна можно путем термической обработки. Высокая абразивная износостойкость белых чугунов обеспечивается только при мартенситной и
Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны
Наибольшей износостойкостью обладают чугуны, соответствующие принципу Шарпи, требующему полной инверсии расположения фаз, т. е. чтобы наиболее твердые структурные составляющие залегали в виде изоли
Общая характеристика
Антифрикционные сплавы, предназначенные для применения в узлах трения со смазкой, должны обеспечивать нормальную работу трущихся деталей как в период приработки, так и при последующей эксплуатации,
Применение
Валки с отбеленным рабочим слоем ЛП и ЛПМ. Эти валки имеют рабочий слой из белого чугуна, переходный слой, состоящий из половинчатого чугуна, и сердцевину из серого чугуна.
Особенности плавки и заливки форм
Плавка чугуна осуществляется при высоких температурах и сопровождается сложными физико-химическими процессами взаимодействия расплава, флюсов, шлаков, печных и атмосферных газов, фу
Литейные свойства специальных чугунов
Жидкотекучесть высокохромистых белых чугунов при оптимальных температурах заливки не уступает жидкотекучести обычного серого чугуна.
Линейная усадка белых чугунов составляет 1,8 - 2,2 %,
Механическая обработка отливок
Механическая обработка отливок из специальных чугунов очень трудоемкая операция. Наиболее трудно обрабатываются отливки из белых износостойких чугунов.
Обрабатываемость бел
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов