Индустрия

Испытание на горячеломкость

Образование трещин в сплавах, связанное с их горячеломкостью, вызывает необходимость установления степени горячеломкости путем подходящего метода испытания. Так, образец оставляют, например, затвердевать в условиях, при которых он с момента начала сокращения в твердом состоянии несет определенную нагрузку. В других случаях просто проводят испытания на удар при различных температурах.

Подобные испытания проводились Арчбуттом, Гроганом и Дженкином с образцами без запила размером 10 X 10 X 60 мм, отлитыми в кокиль из различных алюминиевых сплавов. Только при переходе за определенную для каждого сплава температуру, работа удара сильно падает, так как образцы становятся хрупкими. В этой области горячеломкости кривая работы удара для различных сплавов имеет весьма различную крутизну.

Наконец, достигается температура, при которой сплав не оказывает более никакого сопротивления, так как он расплавляется. Нижняя граница области горячеломкости выражена, таким образом, довольно резко. Верхнюю границу Арчбутт, Гроган и Дженкин пытаются определять путем микроскопического наблюдения начала расплавления. Для сплавов в 4% Си и сплавов с 2,75% Си и 13% Zn (немецкий сплав) микроскопический анализ не дает ясной картины.

Такое определение верхней границы, правда, совершенно произвольно, потому что в действительности начинающаяся горячеломкость может вызываться уже самыми малыми количествами жидкой составляющей. Но начальная стадия расплавления, очевидно, ускользает от наблюдения. С другой стороны, горячий излом в отливке наступит лишь в том случае, если сопротивляемость материала ослаблена уже более значительно, т. е. когда расплавилось уже большее количество сплава.

При этом мог бы оказать нам известную помощь микроскопический анализ. Однако они все же дают некоторое объяснение различной склонности сплавов к образованию трещин при кокильном литье. Установлено, что силумин вообще не дает трещин, затем следуют почти равноценные в этом отношении сплав Y и сплав с 4% Си и 3% Si. Американский сплав сказывается уже гораздо более чувствительным; из сплава же VI Си вообще не удается получать годных отливок.

Горячие трещины: С точки зрения характеристики материала целесообразнее отличать трещины, возникающие в горячем состоянии при очень высоких температурах, от холодных трещин, возникающих в процессе охлаждения или посте него. При горячих трещинах на поверхности излома обнаруживают часто отделяющиеся друг от друга кристаллы, особенно в сплавах, которые состоят преимущественно из кристаллов твердого раствора.

Создается впечатление, что в момент разрыва металл между кристаллами был жидким. Причину образования трещин в горячем состоянии нужно искать в том, что при охлаждении уже затвердевшие части отливки стремятся сократиться. При этом они встречают сопротивление со стороны формы или, если это препятствие может быть устранено, как например, при кокильном литье, со стороны отдельных частей отливки, охлаждающихся с другой скоростью.

Дальше...

Степень использования W2 и СО

С повышением концентрации водорода Сн2 растет во всех случаях, величина же Ссо для материалов А и Б несколько убывает, а для агломерата В растет. При малых добавках водорода количество H2O, образующегося при восстановлении, невелико в сравнении с количеством СО в газе.

Реакция при небольших добавках водорода и соответственно при небольших количествах H2O практически не сказывается на изменении в отходящем газе концентрации СО, присутствующей в смеси в преобладающем количестве, и на величине ССо. Некоторое снижение Ссо для материалов А и Б можно объяснить значительной интенсификацией распада окиси углерода при малых добавках водорода.

По мере дальнейшего повышения концентрации Н2 и количества H2O в реакционном пространстве все большую роль начинает играть тормозящее влияние паров воды на восстановление агломератов окисью углерода, и конечная величина £со снижается. Для трудно восстановимого агломерата В уровень восстановительных процессов гораздо ниже, чем для материалов А и Б, слабее развита и реакция распада окиси углерода.

Отсутствие влияния добавок водорода в количестве до 29 30% подтверждается работами при восстановлении ряда агломератов и криворожской руды. Для сравнения провели еще одну серию экспериментов со смесями 40% H2+60%N2 с введением за счет азота паров воды. Для легковосстановимых пористых окатышей А с высоким содержанием гематита при любых добавках паров воды (от 0 до 10%)окись углерода оказывается более активным восстановителем, чем водород.

Подобная картина, но с меньшей разницей в степенях восстановления окисью углерода и водородом, наблюдается и для агломерата Б при 0 и 5% H2O. Только плотный, сильно оплавленный агломерат В во всех случаях и агломерат Б при 10% H2O восстанавливаются водородом быстрее, чем окисью углерода. Следовательно, чем ниже восстановимость агломерата, тем эффективнее добавки водорода.

Различное влияние СО и Н2 :на скорость восстановления материалов А В отчасти можно объяснить различным содержанием в них гематита и магнетита для Fe203 окись углерода более активный восстановитель, чем Н2. Однако решающая роль принадлежит, очевидно, различию в пористой структуре материалов. С повышением их плотности растет внутреннее диффузионное сопротивление и заметнее положительное влияние водорода.

Различное влияние водорода на скорость восстановления материалов в зависимости от их структуры свидетельствует о том, что в ряде случаев лимитирующим звеном процесса становится внутренняя диффузия. Пусть восстановление окисла МеО газом при постоянной температуре контролируется диффузией в порах с диаметром, меньшим длины свободного пробега молекул газа. Тогда на каком-то расстоянии от устья поры состав газа будет равновесным по отношению к соответствующей реакции восстановления.

Источник: metallurg-zavod.ru

Закалка слитков

Для слитков термообработка применяется лишь в исключительных случаях. Смысл термообработки заключается, как известно, в создании неустойчивого состояния, характеризующегося лучшими механическими свойствами. Такое состояние может иметь значение лишь при холодной деформации, так как при горячей деформации сохранение неустойчивого состояния невозможно.

Большинство же материалов в виде слитков подвергается в дальнейшем обычно горячей деформации. Только для немногих сплавов более предпочтительной является холодная деформация. Горячая же деформация медленно отвоевывает себе многие области, где раньше она не применялась по экономическим или техническим соображениям.

До сих пор известен как будто только один случай, когда термически обработанная отливка подвергается дальнейшей холодной обработке. Это сплавы золота с медью и золота с медью и серебром на основе фазы. Твердый раствор, устойчивый при высокой температуре, приблизительно при 400° переходит в соединение, причем возникают промежуточные состояния, характеризующиеся большой твердостью и хрупкостью.

Последние можно избежать при обработке, закаливая отлитые болванки в нагретом докрасна состоянии, т. е. при температуре около 500°, в воде или алкоголе. Благодаря этому мягкие кристаллы твердого раствора целиком сохраняются. По Штернер-Райнеру такая обработка применяется для сплавов с содержанием меди приблизительно 10-30%. В сплавах высоким содержанием золота при замене половины меди явление закалки перестает иметь место.

Если какие-либо изменения и происходят, то они выражаются только в увеличении кристаллов или округлении их формы. В технически чистых металлах, кристаллизующихся в форме дендритов. изменение характера кристаллов выражается в переходе их из дендритной в полиэдрическую форму. В макроструктуре эти изменения, как уже упоминалось, едва заметны. В гетерогенных сплавах после отжига часто наблюдается, что мелкие, залегающие в основной массе кристаллы увеличиваются и округляются.

Так, в электролитической меди мелкие кристаллы закиси меди в эвтектике сильно коагулируют вследствие отжига при температуре выше 750°. Эвтектическое строение вследствие этого совершенно утрачивается. Такал коагуляция происходит и в алюминиево-кремнистых сплавах при отжиге выше 500°, особенно если кристаллы кремния с самого начала выпали очень мелкими вследствие облагораживания натрием или в результате шприцлитья.

В таком силумине с изменением формы кристаллов связано также значительное повышение удлинения (пластичности), особенно если сплав весьма беден железом. Предел текучести, сопротивление разрыву и твердость, наоборот, при отжиге уменьшаются. Не все фазы, однако, изменяют свой характер при отжиге. Каковы условия, при которых наступает изменение кристаллов, до сих пор не совсем ясно. Большей частью поддаются изменению фазы, обладающие известной способностью к растворению в основной массе. То же, по-видимому, относится и к закиси меди.

Первоисточник