Остается предположить, что и в переплавных, и во внепечных методах существенную роль играют общие на расплав, приводящие к стабилизации его структуры, т. е. приближению его локального порядка в расположении атомов компонентов к равновесному. Такими общими чертами являются прежде всего перегрев металла и его перемешивание либо в каплях, либо сразу во всем объеме. При этом физическая сущность любого процесса воздействия на металл оказывается исключительно многообразной и сложной. Возможно, изменение состояния расплава вместе с механической ломкой растущих кристаллов играет определенную роль и в улучшении макроструктуры слитка. Все это способствует повышению качества металла. Вероятно, подобный механизм реализуется и при ультразвуковой обработке расплавов. Значительное улучшение механических свойств наблюдалось при неизменности размеров, состава и характера распределения неметаллических включений и содержания газов в слитке.
Практика показывает, что не всякое движение металла, особенно при его кристаллизации, и не всякий режим нагрева способствуют улучшению его свойств. Так, при изменении частоты и амплитуды тепловых и механических воздействий, например от ультразвуковых колебаний до обычных низкочастотных встряхиваний, свойства расплава и слитка меняются сложным образом. Каждая сталь требует индивидуальной отработки технологии производства.
Сложное действие на расплав оказывают модифицирование и микролегирование. Замечено, например, что введение редкоземельных металлов в жидкую сталь вызывает ее уплотнение и повышение жидкотекучести. Причем эффект максимального уплотнения расплава и соответственно улучшение пластических свойств твердого металла наблюдается для каждого вводимого элемента при одной, свойственной лишь ему концентрации. Положительное влияние редкоземельных металлов на свойства высоколегированных сталей Л. И. Ростовцев связывает с изменением структуры сиботаксических группировок в расплаве.
Кристаллизация промышленных металлических расплавов, в том числе и при переплавных процессах ЭШП, ВДП и других, протекает в обычной дендритной форме. На периферии слитков, «корочке», наблюдается плотная масса тонких осей дендритов, далее - четко выраженная зона трансдендритов и в центре слитка - зона различно ориентированных «равноосных» кристаллитов. Согласно многочисленным данным ось дендрита - это монокристалл с определенной ориентировкой кристаллографических плоскостей. Переходный участок от оси к межосной области состоит из двух-трех зон. Межосная область представляет собой совокупность мелких блоков размером 4 - 5 мкм. Существенной особенностью дендритной струй' туры сплавов является дендритная ликвация и наличие локальных участков предсолидусного избирательного плавления. Даже в очень чистых сплавах плавление начинается локально, в местах искажений кристаллической решетки, которые могут быть как по границам, так и внутри зерен.
Исследования показали, что металл переплавных процессов как в осях дендритов, так и в межосных участках характеризуется повышенной плотностью, меньшим значением параметра решетки, более равномерным распределением и меньшей плотностью точечных и линейных дефектов, более высокими значениями модуля упругости и характеристической температуры Дебая. Дендритная ликвация в этом металле выражена слабее, а интервалы предсолидусных температур, солидуса и ликвидуса более узкие.
Обсуждая влияние разных способов производства на характеристики металла, интересно сравнить их для ВДП и ПФП. При наложении ПФП жидкий переплавляемый и кристаллизующийся металл испытывает не постоянные, а периодические (тепловые, магнитоэлектрические и механические) воздействия при колебаниях мощности дуги. При неизменном химическом составе слиток ПФП по сравнению с ЭШП и ВДП отличается большей макро- и микрооднородностью металла, очень высокой плотностью основных осей дендритов, слабым развитием осей второго и высших порядков, самой малой разницей микротвердости осей и межосных участков, более высокой температурой начала плавления, отсутствием фрагментарности в кристаллах, и наименьшим значением среднего угла разориентировки блоков. Исходя из этих данных, следует признать преимущества тонкого строения металла ПФП. Пластические характеристики этого металла на 25 - 30% выше, чем у ВДП.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.