Развитие обратной ликвации связано с более интенсивным втягиванием в двухфазную зону жидкости, обогащенной лидирующими элементами, что приводит к увеличению их концентрации во II зоне отливки. Естественно, что развитию обратной ликвации способствует уменьшение межфазного натяжения на границе растущих кристаллов и жидкостью, находящейся в межосных промежутках, а также сильная разветвленность дендритов в этой зоне. Для восполнения усадки сплава в двухфазной зоне в нее втягивается жидкость с передней границы, также обогащенная ликвирующими элементами. В зоне формирования равноосных кристаллов концентрация ликвирующих элементов восполняется за счет исходного расплава из верхних слоев отливки или прибыли для питания центральной части отливки. Но большая часть ликвирующих элементов в данном сечении отливки находится в зоне II, поэтому, несмотря на питание исходным расплавом, центральная часть отливки оказывается обедненной ликвирующими элементами. Если питание центральной части отливки было недостаточным и в ней образовалась усадочная пористость, то разница в концентрации ликвирующих элементов IIи III зон существенно повышается.
По мнению И. Б. Куманина, склонность к ликвации будут проявлять, прежде всего те элементы, диаграммы состояния которых с основой сплава характеризуются широким интервалом кристаллизации по горизонтали. В этом случае жидкость двухфазной зоны по своему составу существенно отличается от среднего состава сплава. В стали, например, сильно выражена ликвация углерода; серы и фосфора, тогда как ликвация кремния и марганца не наблюдается. Сравнение диаграммы состояния железа с диаграммами данных элементов подтверждает высказанное положение. Кроме того, именно эти элементы имеют низкие коэффициенты равновесного распределения Ко, определяемого отношением растворимости данного элемента в твердом и жидком железе:
Элемент С Мn О S Si Аl Сr
Ко 0,13 0,84 0,02 0,02 0,66 0,92 0,95
На развитие зональной ликвации влияет скорость охлаждения отливки. При объемном затвердевании, когда двухфазная область распространяется на всю толщину отливки, направленное перемещение жидкости замедляется и зональная ликвация выражена слабо; Такие условия могут наблюдаться при малых скоростях охлаждения, например в сухой песчаной форме. Образование в отливке четко ограниченных двухфазных областей при повышении скорости охлаждения обусловливает интенсивное движение жидкости и развитую зональную ликвацию, например в металлической форме. При получении отливок с высокими скоростями затвердевания ширина двухфазной зоны резко уменьшается и зональная ликвация не развивается, например, при изготовлении тонкостенных отливок в водоохлаждаемых металлических формах.
§ 6. ГАЗОВЫЕ ДЕФЕКТЫ В ОТЛИВКАХ.
ГАЗООБМЕН МЕЖДУ ОТЛИВКОЙ И ФОРМОЙ
Сплошность сплава в отливке может нарушаться не только усадочными раковинами и порами, но и газовыми дефектами. Различают два вида газовых дефектов: эндогенные, образующиеся при выделении газа из металла, и экзогенные, возникающие в результате проникания газов в отливку через ее поверхностный слой.
Вследствие того, что растворимость газов в металлах с понижением температуры существенно уменьшается, в период их кристаллизации и охлаждения начинается выделение газов. После заполнения литейной формы жидким металлом его затвердевание начинается у стенок формы, что препятствует удалению газов из центральных зон отливки, где и происходит образование газовых раковин. Этому способствует термодиффузия газа к центру отливки из-за значительного температурного градиента по сечению отливки. Если центральные зоны отливки сообщаются с прибылью, куда могут свободно выходить газы, то отливка будет плотной, даже при значительной концентрации газов в исходном жидком металле. В ряде случаев выделение газа из пересыщенного раствора происходит по всему сечению отливки, что приводит к образованию газовой пористости. Несмотря на высокую прочность металла, все же оказывается, что давление в газовых пузырьках может превысить его сопротивление, что приведет к возникновению мелких трещин.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.