12.4. О строении металлических расплавов

Переход металла в жидкое состояние внешне проявляется в том, что он приобретает высокую текучесть и перестаёт сохранять свою форму. Однако другие физические свойства

(теплоёмкость, теплопроводность, электропроводность) изменяются незначительно. Это свидетельствует о том, что взаимодействие между частицами в жидком состоянии определяется теми же силами, что и в твёрдом. С помощью структурных исследований выявлено, что в жидких металлах вблизи температуры кристаллизации ближний порядок расположения атомов очень похож на ближний порядок в кристаллической решётке, т.е. плавление не вызывает в металлах полного разрушения связей между атомами. Потому было сделано предположение, что жидкий металл вблизи температуры кристаллизации можно рассматривать как массу беспорядочно ориентированных кристаллов, которые назвали сиботаксическими группами. Позже установили, что в металлической жидкости имеются и другие группировки, непохожие по своему строению на кристаллы. Группировки всех видов назвали кластерами. Кроме них в жидком металле имеются и «бесструктурные» зоны. Причём с повышением температуры таких зон становится больше.

В настоящее время ещё не создана общая теория строения жидких металлов, однако на практике ведутся активные поиски способов различного воздействия на расплав с целью влияния на свойства твёрдого металла. К таким мерам относятся модифицирование сплавов путём введения специальных добавок и путём перегрева расплава до определённой температуры с последующим ускоренным охлаждением. На практике применяют воздействие на металлический расплав с целью изменения технологических и эксплуатационных свойств (жидкотекучести, горячеломкости, макро- и микроструктуры). Основой этих приёмов является перегрев расплава до определённоё температуры, выдержка при ней заданное время и охлаждение расплава до температуры начала кристаллизации с достаточно большой скоростью. Этот способ называют термовременной обработкой расплава (ВТОР). В некоторых случаях такая обработка является целесообразной.

12.5. Взаимодействие металлов с газами и материалами футеровки.

Загруженная в печь шихта в процессе расплавления подвергается воздействию печной атмосферы, содержащей азот, кислород, пары воды, углекислый газ, сернистый газ, углеводороды и др. Эти газы для одних металлов являются окислителями, для других – восстановителями, поэтому в печи происходят как восстановительные, так и окислительные процессы. Плавка может происходить и в искусственно создаваемой атмосфере различных газов и в вакууме. В любом случае в газовой среде над расплавом имеются пары самого металла.

Соприкосновение расплава с газовой средой приводит к загрязнению металлического расплава различными растворимыми и нерастворимыми примесями. Возможно и очищение от примесей.

Атмосфера в печи во время плавки зависит от конструкции печи и вида топлива. Она может быть восстановительной, окислительной или нейтральной.

Восстановительной атмосферой считают такую, в которой присутствуют несгоревшие частицы топлива (углерод, окись углерода, водород, углеводороды, недостаточное количество кислорода).

В окислительной атмосфере содержится в избыточном количестве кислород. В некоторых случаях восстановительная атмосфера при плавке может способствовать образованию окислов, а окислительная – восстановлению окислов. Это зависит от