15. Зіставити хім.. Неоднорідність зливків спок, напів спок та кіп сталі (справочнік)

16. Розкрийте термодинамічні основи зародження і зростання кристалів.

. Образование зародыша. Зародыш может образоваться в жидком металле по механизму так называемого гомогенного зарождения. Термодинамику гомогенного зарождения твердой фазы можно объяс­нить следующим образом. При возникновении новой фазы происхо­дит уменьшение объемной свободной энергии системы.

Однако возникновение новой фазы сопровождается образованием поверхности раздела и возрастанием свободной энергии системы за счет увеличения поверхностной энергии межфазное натяжение на границе раздела фаз (удельная поверх­ностная энергия).

Тогда суммарное изменение свободной энергии системы (изобарно-изотермического потенциала). Зародыш твердой фазы термодинамически неустойчив и лишь при происходит уменьшение свободной энергии и становится возможным рост новой фазы.

Рост кристалла. Допустим, что образовался устойчивый заро­дыш. Если температура на границе раздела твердой и жидкой фаз равна температуре кристаллизации Те, то эти фазы будут термоди­намическими равноустойчивыми (см. рис. V.1). Это значит, что число атомов, «осевших» на границе твердой фазы и покинувших ее, равно, т. е. нарастания или оплавления твердой фазы не происходит. Это динамическое равновесие может быть изменено в сторону кристал­лизации при создании определенных термодинамических условий, а именно: число частиц, обладающих уровнем энергии, соответствующим переходу в твердое состоя­ние

17. Обґрунтувати особливості газоутворення в зливках напівспокойної сталі.

В процессе кристалли­зации стали неизбежно развиваются ликвационные процессы и создается возможность для окисления углерода и образования пу­зырьков СО.

В нижних горизонтах слитка полуспокойной стали обычно ферростатическое давление нарастает быстрее, чем создаются необходимые условия для окисле­ния углерода. В результате этого в нижней части слитка нормально раскисленной полуспокойной стали сотовые пузыри отсутствуют. В верхних горизонтах слитка также вначале кристаллизация про­исходит без выделения газов, но по мере развития ликвации и при меньшем, чем внизу, ферростатическом давлении начинается окисле­ние углерода. Этот процесс развивается настолько слабо, что рост пузырьков СО не опережает роста кристаллитов и практически все газы остаются в виде сотовых пузырей. По этой причине эффекта кипения при затвердевании полуспокойной стали не бывает. При образовании твердой корочки на зеркале слитка прекращется рост пузырей и в верхней его части.

При сравнительно вялом выделении газов при кристаллизации наружная плотная корочка получается тонкой. Протяженность зоны сотовых пузырей по высоте обычно достигает 60 % и зависит от степени раскисленности и скорости разливки стали. В случае кристаллизации недораскисленной стали сотовые пузыри распро­страняются на всю высоту слитка.

Увеличение расхода раскислителей и повышение скорости разливки способствуют уменьшению зоны сотовых пузырей. Раннее затвердевание верха слитка не позволяет развиваться им и по ширине слитка.

В дальнейшем газовыделение в слитке может происходить вслед­ствие усадки и при скоплении кислорода и углерода в результате ликвации. Таким образом возникают газовые пузыри и полости в средней и головной частях слитка. Вторичные пузыри в полуспо­койной стали, как правило, не встречаются. Недоразвитая усадоч­ная раковина в виде одной или нескольких газовых полостей в нор­мальном слитке занимает от 10 до 25 % его высоты. Сверху она прикрыта мостом металла толщиной 150—200 мм. В нем распола­гаются отдельные пузыри, вытянутые в направлении теплового цент­ра слитка. Если они изолированы от атмосферы и не окислены, то при обжатии завариваются так же, как и усадочные полости, расположен­ные ниже.

Интенсивность газовыделения, а следовательно, и степень раз-вития ликвации в слитке полуспокойной стали ниже, чем в кипя-щей, но выше, чем в спокойной стали.

№19-20 Ліквація

Зональная ликвация в слитке спокойной стали. В наруж­ной корковой зоне слитка ликвация отсутствует и состав металла здесь не отличается от состава жидкой стали, по­скольку из-за быстрой кристаллизации поверхностных слоев слитка ликвационные процессы здесь не успевают развиться.

В остальном объеме слитка ликвация серы, фосфора и углерода подчиняется следующей закономерности: в верхней части слитка содержание элементов возрастает в направле­нии к оси; в средней по высоте части слитка ликвация не­значительна; в нижней части наблюдается обратная ликва­ция — содержание серы, фосфора и углерода убывает в направлении к оси слитка. Отрицательную ликвацию в нижней части слитка объясняют всплыванием и перемещением при­месей в верхнюю часть слитка.

Наряду с отмеченной общей закономерностью распределе­ния ликвирующих примесей в слитке спокойной стали наблю-

даются (рис. 155) специфические виды ликвации: V-образная ликвация под усадочной раковиной и скопление при месей в виде нитей или полос — Л-образная ликвация или "усы". Обра зование V-образной ликвации объясня­ют опусканием в усадочные пустоты осевой части слитка загрязненного примесями металла из прибыли. Причи на образования Л-образной ликвации не выяснена. Одни металлурги считают "усы" следами выделявшихся при крис­таллизации пузырьков водорода, которые увлекали за собой примеси; дру­гие видят причину в опускании загрязненного примесями металла в уса­дочные полости низа слитка по узким каналам между осями дендритов.