Варіант 8

а) В крупных массивных отливках или слитках из сплавов с ши­роким интервалом кристаллизации при медленном охлаждении часто наблюдается особый вид зональной ликвации, называемой конусом осаждения. В нижней части отливки или слитка находится сплав с пониженным содержанием легкоплавких компонентов, который образуется в результате осаждения твердых частиц, имеющих большую плотность по сравнению с жидкостью в пе­риод, когда этому процессу не препятствует конвекция. Это возможно только в тот период затвердевания, когда расплав по­терял теплоту перегрева. В центре отливки температура поддерживается самое длительное время и, следовательно, оседание частиц здесь наиболее продолжитель­ное. Поэтому зона неоднородного химического состава в данной части слитка имеет форму конуса с вершиной в центральной его части. Наиболее типичное проявление зональной ликвации состоит в том, что в горизонтальном сечении отливки химический состав неодинаков. В зависимости от характера распределения ликвирующих компонентов сплава такую ликвацию называют прямой или обратной.

б) В поверхностных участках отливки содержание ликвирующего компонента соответствует его средней концентрации в сплаве, Зона 1 соответствует той части отливки, в которой образуются мелкие равноосные кристаллы. Большая скорость затвердевания поверхностных участков способствует кристаллизации жид­кости среднего состава без вытеснения ликвирующих компо­нентов. Зона 2, в которой концентрация ликвирующего компонента ниже или выше средней, соответствует зоне отливки с развитыми дендритными кристаллами. Возникновение химической неоднородности вызвано характером кристаллизации и условиями питания во время усадки сплава. Дендриты образуют твердый скелет с разветвленными межосными промежутками. Двухфазная зона кристаллизующейся отливки в той части, где образовалось более 40% твердой фазы в виде дендритов, представляет собой капиллярно-пористое тело. Часто столбчатые кристаллы обеднены некоторыми элементами сплава, которыми обогащается жидкая фаза. Эти элементы и являются ликвирующими.

Варіант 9

а) 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.

б) Несмотря на высокую проч­ность металла, все же оказывается, что давление в газовых пу­зырьках может превысить его сопротивление, что приведет к воз­никновению мелких трещин. В отдельных случаях газовые дефекты могут возникать за счет не только растворенных в металле газов, но и газов, обра­зующихся в отливке при кристаллизации металла. Так, например, в стали, содержащей кислород, могут образовываться оксиды углерода в результате взаимодействия углерода с оксидами же­леза, выделяющимися из жидкого металла при кристаллизации твердого раствора. Для предотвращения образования в отливках газовых дефек­тов необходимо обеспечивать минимально возможное содержание газов в жидких сплавах и создавать условия для удаления обра­зующихся в отливках газов. Газовые дефекты экзогенного характера являются частой при­чиной брака отливок и поэтому требуют специального изучения. Захват газов струей металла при заполнении формы возможен только при сильной турбулизации потока металла, что может быть устранено изменением конструкции и размеров литниковой системы.