Кристаллизационные процессы формирования отливок, страница 6

Таблица 10

Температуры плавления, тип и основные параметры кристаллической решетки металлов

Анализируя табл. 10 можно выделить зародышеобразующие модификаторы для алюминиевых и магниевых сплавов титан и цирконий, для цинковых сплавов – титан, для сталей – ванадий.

Близким по механизму воздействия на процессы кристаллизации является суспензионное литье, когда в расплав вводится твердая фаза одинакового химического состава с основным металлом. Количество вводимой в перегретый расплав твердой фазы в виде порошков, дроби или компактных кусков составляет от 1 до 7 % по массе. За короткий промежуток времени от ввода твердой фазы до затвердевания металла в форме введенная твердая фаза хотя и растворяется в жидком металле, но сохраняются микроскопические области, в которых структура введенной твердой фазы не нарушается полностью до начала затвердевания. И в этих микрообластях находится большое число центров кристаллизации, которые служат зародышами растущих зерен. О подобном механизме действия на кристаллизацию указывает известный экспериментальный факт, что если вводимая твердая фаза имеет мелкозернистое строение, то измельчение зерна в отливке наблюдается в большей степени, чем при крупнозернистой структуре вводимой твердой фазы.

Действие поверхностно-активных веществ модификаторов на измельчение литого зерна и изменение его формы связано с уменьшением скорости роста зародившихся кристаллитов. При уменьшении скорости роста кристаллитов возрастает переохлаждение расплава, что стимулирует зарождение новых центров кристаллизации и приводит, в конечном счете, к измельчению литых зерен.

Для того, чтобы поверхностно-активные вещества ограничивали рост растущих кристаллитов в сплаве должны выполняться ряд условий. Прежде всего, этот модификатор должен снижать поверхностное натяжение жидкого модифицируемого сплава. Кроме того, такой элемент-модификатор должен иметь более низкую температуру плавления по сравнению с основным сплавом. И еще модификатор должен быть нерастворим или мало растворим в твердом сплаве. При выполнении этих условий механизм модифицирования – изменения структуры металла представляется следующим.

В расплаве, примыкающем к поверхностям зародившихся центров кристаллизации, возрастает концентрация элемента-модификатора в связи с известным явлением адсорбции: .