"""""""~-~-~-~"~&~"~-~-~-~"""""""
Дендритите са разцепени скелетни кристали (в строгия смисъл на думата, като правилното определение на термина). Но терминът често се използва в по-широк контекст, предполагайки всякакви дървовидни разклонени форми на кристален и съвкупен растеж.Досега различните автори не винаги се придържат към достатъчно ясно разделение между скелетни и дендритни кристали и тези термини често се използват като идентични. Докато през далечната 1961 г. И.И. Шафрановски обърна внимание на неяснотата на термина дендрит, отделяйки го от понятието „скелетен кристал“. Като се вземат предвид по-късните разяснения, разделените скелетни (понякога антискелетни) кристали трябва да бъдат отнесени към кристални дендрити, именно разцепването на скелетния кристал води до образуването на насипни дървовидни разклонени образувания. Плоските "двуизмерни" дендрити се развиват в тънки пукнатини.
Този термин е от древен произход, Вернер споменава "дендритните форми" на минералите още през 1774 г. D.P. Григориев.
Дендритът (от гръцки. Дърво) е разклоняване и отклонение отстрани на формацията, която възниква при ускорена или ограничена кристализация в неравновесни условия, когато ръбовете или върховете на скелетния кристал се разделят по определени закони. В резултат на това кристалната структура на обекта губи първоначалната си цялост, появяват се кристалографски неуредени субиндивиди. Те се разклоняват и растат в посока на най-интензивния масопренос (доставяне на захранващ материал към повърхността им), кристалографската закономерност на първоначалния кристал в процеса на развитие на дендрита от него все повече се губи с нарастването му. В случай на прекомерно нарастване на пролуките между клоните на дендрита може да възникне сложна структура с постепенен преход от индивид към агрегат (но не единичен кристал, който фундаментално отличава "дендрита" от "скелета"). . Процесът на образуване на дендрити обикновено се нарича дендритен растеж.
Наред с кристалните дендрити са известни сферокристални дендрити, образувани от разклоняващи се дисиметрични сферокристални сферолити - сфероидолити.
Като пример за кристалодендрити могат да се посочат ледени шарки върху прозоречно стъкло, живописни манганови оксиди в тънки пукнатини, самородна мед в зоните на осификация на рудните находища, дендрити от самородно сребро и злато, решетъчни дендрити от самороден бисмут и редица сулфиди. Сфероидолитните дендрити са известни с малахит, гроздоподобен тодорокит, барит и други минерали; те включват и коралитни калцитни агрегати в карстови пещери.
Класическата строго симетрична снежинка е добър пример за скелетен кристал. А ледените дендрити са добре познати в ледените пещери, където могат да достигнат големи размери. Разклонените дендрити на леда са по-чести от другите форми сред много видове модели на скреж върху стъклата на прозорците. Естеството на кристализация на водата върху стъклото до голяма степен зависи от условията на охлаждане. При охлаждане от 0 до - 6 ° C и малка първоначална еластичност на водната пара, върху повърхността на стъклото на прозореца се отлага хомогенен слой от непрозрачен, рохкав лед. За първоначалното образуване на тънък слой от такъв лед, дефектите на повърхностната структура и драскотините могат да играят роля като семена за кристализация. Но в хода на по-нататъшното развитие на процеса тези влияния са напълно обхванати от общата картина на отлагането на лед по цялата охлаждаща повърхност.
Ако охлаждането на повърхността на стъклото на прозореца започне при положителна температура и по-висока относителна влажност и точката на оросяване премине по време на процеса на охлаждане, тогава върху охлаждащата повърхност първо се отлага филм от вода, който кристализира под формата на дендрити дори при отрицателни температури. Най-често дендритната кристализация започва в долната част на стъклото, където се натрупва повече вода поради гравитацията. Размерът на дендритните кристали зависи от материала, наличен за тяхното образуване. В долната част на прозореца, където водният филм е по-дебел, дендритите обикновено са големи. С придвижването към горната част на прозореца размерите на дендритите намаляват, при еднаква влага в стъклото, размерите на дендритите са приблизително еднакви. По-нататъшното охлаждане насърчава разделянето на субиндивидите с прехода на кристални дендрити в сферокристални или отлагане между дендрити, а след това върху дендрити от тънки слоеве пухкав лед. Бързото и значително преохлаждане води до дребномащабна дендритна кристализация. При липса на влага върху стъклото непрекъснатият характер на кристализация се нарушава и дендритите растат на острови.
литература:
едно). Григориев Д.П. За разликата в минералогичните термини: скелет, дендрит и пойкилит. - Изв. университети, геол. и Разв., 1965, бр.8
2). Шафрановски И.И. Кристали от минерали. Извити, скелетни и дендритни форми. М., Госгеолтехиздат, 1961, с. 332.
3). Григориев Д.П., Жабин А.Г. Онтогенезата на минералите. Физически лица. М., "Наука", 1975 г
4). Городецки А. Ф., Саратовкин Д. Д. Дендритни форми на кристали, образувани по време на антискелетния растеж. в сб. „Растеж на кристали“ (ред. А. В. Шубников и Н. Н. Шефтал), 1957 г., стр. 190 – 198
5). Димков Ю. М. Парагенеза на минерали от ураноносни жили. М. „Недра“, 1985, с. 62
6). Димков Ю.М.
Според концепциите за течното състояние, разгледани в раздел "", при леко прегряване в сравнение с точката на топене структурата е близка до структурата на кристалите. При охлаждане, при наближаване на температурата на кристализация, в течния метал протичат процеси, които водят до увеличаване на продължителността на утаения живот на частиците и по-голяма стабилност на квазикристалите, от които възникват ядра на нова фаза.
Появата и унищожаването на ембрионите се случва непрекъснато. Критерият дали се образува стабилно ядро или остава в метастабилно състояние е съотношението на размерите на най-големия квазикристал към критичното ядро. С увеличаване на степента на хипотермия критичният радиус на ембриона намалява.
Радиусът на атома на желязото е 0,8-10 ^ 8 cm, от което следва, че дори при голямо преохлаждане критичното ядро ще се състои от стотици и хиляди атоми. По-лесно е да се постигне преохлаждане в микрообеми, в които със сигурност ще липсват твърди включвания, които могат да бъдат кристализационни центрове. М. П. Браун и Ю. Я. Скок постигат преохлаждане с 290 ° C под температурата на кристализация на 10 g железни проби, разтопени в кварцови тигели, а A. A. Dukhin в капчици с диаметър 50-100 μm достига преохлаждане с 500 -550 ° C.
Такава дълбока хипотермия не е постижима в истински слитъци. Трябва да се има предвид, че преохлаждането, от една страна, увеличава скоростта и вероятността от нуклеация, от друга страна, намалява подвижността на частиците в течност и забавя образуването на кристал. При наличие на неразтворими примеси в метала, като например неметални включвания, центровете на кристализация възникват предимно върху тези примеси. В този случай структурното съответствие между примеса и кристализиращия метал играе важна роля. При нискотопими метали, например, при предварително голямо прегряване е открито явлението на дезактивиране на неразтворими примеси, структурно нехомогенни с метала.
Разтворимите в метал примеси могат да променят стойността на повърхностната енергия. Ефектът от модифициращите добавки в стоманата се основава на намаляване на стойността на повърхностната енергия и следователно на намаляване на необходимата степен на преохлаждане и едновременно намаляване на критичния радиус на ядрото (в крайна сметка на намаляване на в размера на зърното в метала). Според данните на V.E. Neimark, при оптимална концентрация, елементи като Al, Ti, V, B и Ca действат във въглеродната маса и като модификатори, които рафинират кристалната структура. В същото време добавки като Zr, Nb и Mg имат малък ефект върху структурата на стоманения слитък.
Някои от посочените модифициращи добавки са едновременно силни деоксиданти и тяхното въвеждане в стоманата е придружено от образуване на оксидна дисперсна фаза, която сама по себе си засилва кристализацията.
Растеж на кристали и образуване на дендритна структура. По време на кристализация на чисти вещества, когато степента на преохлаждане на стопилката и нейният състав остават постоянни и равновесните условия остават на границата на кристализация, кристалът трябва да расте в идеално ограничена форма, присъща на даденото вещество, и периодичността на кристала решетката трябва да бъде запазена във всяка точка на кристала. В истинските сплави кристализацията е придружена от появата на структурни несъвършенства и, което е особено характерно за сплавите на желязо, образуването на дендрити. Дендритите представляват непрекъсната пространствена решетка, в която от дебелия ствол се разклоняват клони от първи ред, от тях - втори, след това трети и т.н. Всички клони имат почти правилна кристалографска ориентация.
| Фиг. 1 |
Дендритите се предлагат в различни размери. Колкото по-малко ограничени растат, толкова по-големи достигат. Масата на известния кристал Чернов, намерен в обвивката за свиване на 100-тонен слитък, е 3,45 кг, а височината му е 39 см.
Образуването на дендритната структура на отлятата стомана е разкрито за първи път от Д. К. Чернов и той счита това за доказателство за нейната кристална структура. Изследването на кристалната структура на сивия чугун даде основание на Д. К. Чернов да смята, че примесите са причина за растежа на дендритните кристали. Това предположение е доразвито в трудовете на съветските учени. В схемата, предложена от D. D. Saratovkin, ролята на примесите при образуването на дендрити се свежда до блокиране на кристалната повърхност и спиране на растежа му, което причинява изхвърляне на оси от нов ред.
 |
| Фиг. 2 |
Когато лицата CB и AB се движат със скоростите vc и vx през интервал от време T до позициите CrO и ArO (фиг. 2 а), градиентът на концентрацията на примеси пред лицата AB и CB се увеличава, докато при върха на кристала по линията BO градиентът на концентрация на примеси е по-нисък и има минимална стойност в посока на растеж на ръба O. Когато секциите ArBr и CrB2 са блокирани от мономолекулен слой примес, растежът на лицето спира, кристалът
Зад к. 824 289 расте под формата на игла в посока VO (фиг. 2, б). На ръба се образуват издатини и зъби, някои от тях започват да растат като основната игла (фиг. 2, в).
При високи скорости на охлаждане, когато са изключени условията за натрупване на примеси по повърхностите на растящите кристали, дендритната структура на металните кристали се заменя с клетъчна, характеризираща се с липса на оси от втори ред, а кристалите имат форма на успоредни стволове, съседни един на друг (фиг. 3).
Клетъчна структура, например, се наблюдава, когато плочи от силициева стомана (1,5-2,0% Si) се охлаждат с дебелина от 1 до 0,1 mm при скорост 104-106 ° C / s. В този случай средният диаметър на клетката е толкова по-малък, колкото по-висока е скоростта, а в най-бързо втвърдяващите се плочи е 2-2,5 μm.
При условията на кристализиращи блокове клетъчна структура практически не се образува, а дендритната структура е характерна за истински стоманен слитък от стомана.
УДК 669.13.62
Л.В. Палаткина
ОСОБЕНОСТИ НА СТРУКТУРООБРАЗУВАНЕТО В СИВ ЧУГУН
Волгоградски държавен технически университет
Извършва се анализ на първичната структура на чугуна и се разглежда възможен вариант на неговата трансформация, който влияе върху растежа на якостта в чугунените отливки.
Ключови думи: сив чугун, композитно втвърдяване, дендрит, евтектика, въглеродна активност (ac), якост.
Въведение
Голям брой проучвания за дълъг период на производство на различни продукти показват, че сивият чугун с ламелен графит, оставайки един от най-евтините и достъпни материали, гарантира надеждността и издръжливостта на различни машини и механизми. Въпреки това чугунът до голяма степен не използва своите потенциални възможности и резерви, които са толкова необходими за подобряване на качествените характеристики на продуктите, произведени от него, и разширяване на обхвата на неговото използване.
Недостатъчният успех на производството при производството на висококачествени части от машини и механизми до голяма степен е следствие от несъвършения подход към процесите на структурообразуване на сивия чугун. В същото време прилагането на принципно нов композиционен подход към структурата на една от най-старите леярски сплави е най-обещаващото от съществуващите направления. Композиционният подход се основава на факта, че в първо приближение първичната структура на сивия чугун е подобна на структурата на влакнести композитни материали (FCM), подсилени с дискетни влакна. Морфологичните особености на кристализационната структура на сивия чугун са такива, че при формирането му през първия етап на кристализация, образувайки пространствена рамка, се открояват много съвършени образувания: разклонени, изцяло метални дендритни монокристали на първичен аустенит, които запазват своята индивидуална форма по време на последващи трансформации в твърда фаза. След като интерденритната течност достигне евтектичния състав, евтектиката кристализира под формата на клетки, като по този начин образува непрекъсната матрица. Всяка клетка има външна метална граница, състояща се от нискотопими ликвати, а вътрешните обеми на евтектичния аустенит в нея са отслабени в зависимост от степента на разклоняване на графитния монокристал.
Предпоставките за композиционния подход са заложени в трудовете на чуждестранни и местни учени Н. Г. Гиршович, Г. А. Косников, И. А. Йофе, В. Патерсън и Г. Н. Троицки; разработен в изследванията на В. А. Илински, Л. В. Костилева, А. А. Жуков и намира признание в произведенията на Б. Н. Арзамасов и Р. Елиът. В тази връзка изследването на структурата на сивия чугун и търсенето на тази основа на нови технически решения за подобряване на качеството на чугунните отливки е неотложна задача, която има както научно, така и приложно значение.
Целта на тази работа беше да се проучат особеностите на формирането на първичната структура на чугуна и да се анализира възможността за промяната й за увеличаване на здравината на чугунните отливки.
Методология на изследването
Предмет на изследването са сиви инженерни чугуни с ламелен графит марки SCH 15 - SCH 30, съгласно GOST 1412-85 (ST SEV 4560-84). Степента на евтектичност на изследваните състави от чугун варира от 0,82 до 1,0. метал-
© Палаткина Л.В., 2012.
Извършен е графичен анализ на първичната структура на сивите чугуни върху тънки профили, изработени от материала на стандартни разкъсани образци (Ø 30 mm).
Дендрити на първичен аустенит в сив чугун, когато са изследвани с методи на оптична металография, са открити чрез многократно ецване в смес от борна и сярна киселини: борна киселина в количество 10 - 30) g; сярна киселина - в обем 100 ml. Краткотрайно ецване за 6 - 10 s, след което срезът се изплаква с течаща вода и леко се полира.
Структурата на евтектичната кристализация за определяне на дисперсията на евтектичните клетки се разкрива чрез ецване на пробите с реагент, състоящ се от 3 g CuSO4, 4 g пикри-
нова киселина, 20 см концентрирана солна киселина и 100 см етилов алкохол. Най-ясно евтектичните клетки бяха открити след дву- и трикратно ецване и полиране.
Количествени металографски изследвания за определяне на обемната фракция на дендритните кристали на първичния аустенит (/dk) бяха извършени по метода на секанта на микроскоп Neophot-21 при увеличения от 10 до 100. Дължината на дендритите беше оценена от най-голямата в този раздел. По-нататък от израза
където X е дендритният параметър - е намерено разстоянието между центровете на осите от втори ред, диаметърът на дендритните кристали.
Изследването на морфологията на дендритите е извършено върху тънки срезове при увеличение от 3 до 100 пъти с помощта на оптична бинокулярна лупа MBS-7 и оптични микроскопи Neophot-21 и Olimpus BX61. Като се има предвид укрепващата роля на първичните аустенитни дендрити, специално внимание е обърнато на тяхното разположение спрямо разрушителните натоварвания и укрепените от тях евтектични клетки.
За да се оцени дисперсията на евтектичните клетки, ограничени от решетка от фосфидна евтектика, средният диаметър се измерва по линеен метод, като се брои броят на зърната на 1 cm от произволна секуща на поне пет места от тънкия участък с увеличение на три до пет пъти.
При идентифициране на естеството на анормални дендритни кристали беше извършен качествен анализ на силициевата микроликвация чрез цвета на SiO2 филма, образуван върху повърхността на тънки участъци по време на тяхното ецване във врящ воден разтвор на натриев пикрат. Тъй като съдържанието на Si в структурните компоненти на чугуна намалява, цветът на филма се променя в следния ред: жълто-зелен, син, лилав и сламеножълт. Въз основа на промяната в интензитета на цвета на отделните зони на микроликвация са конструирани варианти на приблизителни профили на сегрегационните криви, които отразяват осреднените графични представяния на разпределението на Si в напречното сечение на дендритните разклонения и в междуразклоненията. Оценява се характерът на силициевата микроликвация, еднородността на цвета във всяка микроструктурна зона, дължината на преходните зони на промяна на цвета, наличието на рязка промяна на цвета и др.
Микрорентгенов спектрален анализ беше използван за изследване на хетерогенността на подсилващата дендритна рамка от чугун по отношение на съдържанието на Si, Mn и S при непрекъснато движение на сондата и чрез дълъг (60 s) набор от импулси в отделни характерни точки от траекторията, пресичаща дендритните разклонения. Изследванията на микрохимичната хетерогенност на разпределението на елементите по напречното сечение на усилващите дендритни разклонения на сив чугун са проведени на рентгенов микросондов анализатор Super Prob-733.
Дюраметричните изследвания на промените в свойствата на дендритните клони са проведени преди и след термично излагане.
Използван е сканиращ електронен микроскоп REM-250 за анализиране на разрушаването на сив чугун от гледна точка на разглеждането на неговата аналогия с влакнест композит.
Термокинетичните условия на кристализация, като възможна причина за образуването на анормални дендрити, бяха оценени металографски чрез сравняване на дисперсията на първичната структура в проби от чугун с нормална и анормална структура. В същото време ние определихме:
Обемната фракция на дендритите (/ Dk);
Разстояния между клоните от втори ред (X), микрони;
Дебелината на дендритните клони, включително границата, микрони;
Дисперсия на евтектични клетки (0), микрони;
Морфологията на графитната фаза.
Всички горепосочени измервания са извършени с помощта на добре познати методи за количествена металография, чиято надеждност се осигурява от достатъчна база от измервания (> 30) и статистическа обработка на резултатите от изследването.
За измерване на дебелината на дендритите в зрителното поле са използвани само напречните сечения на дендритни клони под формата на кръгове или елипси. Дебелините на дендритите са най-малко удобните параметри за измерване и за да се получи приемлива точност, изискват значително по-голяма база, която в тези изследвания е увеличена до 100 - 150 измервания. Смята се, че разликата в дебелината на дендритите в аномалните и стандартните чугуни може да се превърне в информативен параметър за анализиране на особеностите на кристализация на външните и вътрешните микроструктурни зони в аномалните клонове.
От гледна точка на преохлаждането беше предвидено също така да се идентифицира графит в чугуни с аномални структури, за да се изключи или потвърди възможността за образуването му поради разлагането на карбидите. За тези изследвания беше планирано да се използва трансмисионна рентгенова микроскопия на тънки чугунени фолиа върху рентгенов микроскоп MIR-2 с остър фокус (волфрамов анод). Подготовката на пробата включва изрязване на чугунени плочи с дебелина 1 - 0,5 mm и последващото им изтъняване до фолио с дебелина > 0,08 mm чрез ръчно смилане върху финозърнеста хартия. Дебелината на фолиото е избрана в съответствие с параметрите на изследваните конструктивни елементи.
Информационното съдържание на обемните изображения на графитни включвания се определя от тяхната форма. По този начин малки изолирани включвания, дори отдалече наподобяващи откален графит, биха могли да свидетелстват в полза на разлагането на карбидите, докато тънкоделните розетки, израстващи от един център, биха били характерни за тяхното отделяне от течната фаза.
По този начин сравнителният анализ на параметрите на първичната структура в чугуни с аномална и стандартна структура на дендритите даде възможност да се получи надеждна информация за ролята на кристализационната термокинетика при образуването на аномалия.
Разнообразието от форми на термодинамични ефекти върху структурата на чугуна изисква предварителен анализ в рамките на конкретна работна хипотеза, ограничаваща обхвата на възможните възможности за изследване. В тази връзка, като тест на работната хипотеза, обясняваща ефекта на термодинамиката на кристализацията върху образуването на високоъгълна граница в дендритите, беше анализирана само възможността за блокиране на дендритния растеж, например чрез повърхностно активни примеси.
За определяне на съдържанието на примеси беше предвидено използването на фотоелектричен квантов метър ARL 3400. При сравнителни изследвания на стандартни и аномални проби от чугун се надяваше да се намерят разлики в съдържанието на примеси с положителна адсорбция на Гибс. Наличието на такива примеси би могло радикално да промени стандартната дендритна кристализация.
Резултати от изследванията
Анализът на съответствието на първичната структура на сивия чугун с основните принципи на втвърдяване на композити с неориентирани дискретни влакна показа, че първият принцип на композитно втвърдяване на VKM, който се състои във факта, че обемната част на армиращите влакна в композитът трябва да бъде в диапазона от 20 до 80%, изпълнен е в чугун.
Показано е, че обемната част на подсилващите дендритни кристали (/Dk) в промишлените чугуни варира значително: от 15 до 65% (фиг. 1).
/ дк< 15 /дк Ä 25 /дк Ä 35 /дк « 45 /дк > 55
Ориз. 1. Дендритна структура на чугун със степен на евтектичност 0,82< Sc <1,0, приведенная толщина стенки отливки 15 мм, х 70
Трябва също да се отбележи, че обемната част на дендритите (/Dk), които играят ролята на подсилващи влакна в чугуна, съвременните технологии за леене позволяват да се регулира в индустриалните чугуни в цялата гама.
В резултат на изследването беше установено, че при равни други условия, с увеличаване на броя на дендритите в обема на метала, силата на съставите от чугун се увеличава, но само до определена граница (~ 45%), при което настъпва качествена промяна в зависимостта, а увеличаването на броя на подсилващите дендрити не се отразява в повишаване на якостта на чугуна (фиг. 2).
"Vi * ♦. K ♦ ♦♦ Г" 1 ♦♦ ♦ f< * * ■
9zh * t ♦ X * ♦ ♦ „“ ♦< » 1
Ориз. 2. Зависимост на якостта на опън (s) на сивия чугун от обемната част на дендритите (/ DK)
За да изясним причините, водещи до това, ние изследвахме разпределението на дендритите спрямо приложеното натоварване в напречните и надлъжните сечения на чугунени разкъсани образци със значително различни стойности на якост при една и съща обемна фракция.
По време на анализа беше установено, че чугунът на етапа на дендритен растеж се втвърдява в съответствие с класическата теория за образуване на структура. Оставяйки настрана въпроса за
образуването на зона от замръзнали кристали, може да се твърди, че възниква образуването на две зони. Първата зона на колонна кристализация, наблюдавана от външната повърхност на пробата и състояща се от дендрити с успоредни оси от първи ред, а втората зона от равноосни кристали с произволно ориентирани дендрити в централните й области, чиято дължина варира от 0,1 - 0,5 до 1,5 мм.
По този начин разпределението на дендритите спрямо приложеното натоварване е различно и може да бъде стохастично, транскристално и смесено (фиг. 3).
"СТОХАСТИЧЕН" "СМЕСЕН, ЗОНЕН" "ТРАНСКРИСТАЛИЗАЦИЯ"
НАДЪЛЖНА Е И ш шш
КРЪСТ В
СХЕМА ёSh, ♦
Ориз. 3. Разпределение на дендритните кристали в обема на стандартните разкъсани проби, x 15
Транскристалната структура на дендритните кристали с развита ос I-порядък и малка дължина на осите II-порядък се наблюдава само при високата им обемна фракция и като правило посоката на осите I-порядък е перпендикулярна на приложената напрежение, което причинява намаляване на устойчивостта на чугуна към разпространението на основна пукнатина, чиято траектория лесно се огъва около клоните на дендритната рамка, без да ги пресича. Това води до факта, че увеличаването на обемната част на дендритните клони не повишава здравината на състава като цяло.
При липса на зона на колонна кристализация в около 45% от случаите се наблюдава напълно стохастично разпределение на подсилващите дендрити, съответно 35% представляват смесена структура. В останалата част от обема на изследваните проби е установено явлението транскристализация (въпреки че тя няма непрекъснат фронт, а заема само част от обема в пробата).
Проучванията показват, че в промишлените чугуни дължината на дендритните кристали е многократно по-голяма от диаметъра им 1dc = (3 ^ 16) ± 0,94 mm, ^ dc = (20 ^ 28) ± 0,85 μm, следователно съотношението на дължината на дендрити до техния диаметър (/ dk / ^ dk) надвишава минималната стойност, необходима за влакнести композитни материали, която трябва да бъде повече от 10.
В същото време при висока обемна фракция на дендритите се наблюдава тяхната пакетна структура (фиг. 4). В този случай дендритните кристали заемат доста голям обем, тъй като по време на втвърдяване те растат във всички посоки.
По отношение на приложеното натоварване дендритните кристали имат пакетна структура и стохастична ориентация, а основната пукнатина по време на разпространение или причинява тяхното разрушаване, или променя посоката си, огъвайки се около тях, което несъмнено повишава устойчивостта на материала към разрушаване . Чугуните с такива структури се намират като правило в горната част на зависимостта (фиг. 2), осигурявайки якост от ~ 300 MPa.
Ориз. 4. Структура на опаковката на дендритни кристали в чугун, х 7
Показано е, че при сивите чугуни с различно количество дендрити степента на влияние на размера на евтектичните клетки върху якостта не е еднаква. Повишаване на якостта под влияние на увеличаване на дисперсията на матричните клетки се наблюдава при чугуни с обемна част на дендритите не повече от 25%, както и при чугуни с високо съдържание на дендрити (> 45%), т.е. когато укрепващият ефект на дендритите е отслабен или недостатъчен (фиг. 5) ...
Ориз. 5. Зависимост на якостта(ите) на чугуна от диаметъра на клетките на евтектичната матрица (-SPM)
Следващият принцип на композитно втвърдяване на VKM изисква здравината на влакната в композита да бъде по-голяма от здравината на матрицата (s FIBER >> s MATRIX).
В сивия чугун, по време на кристализацията, дендритите на първичния аустенит се обогатяват с графитизиращи елементи, които повишават активността на въглерода (ac), докато карбид-стабилизиращите елементи (които намаляват ac) обогатяват евтектичния компонент. Такива особености на микроликвация на компонентите причиняват разлика в активността на въглеродния Dac между зоните на микроликвация "дендрит - евтектика". Чугунът има тенденция да изравнява активността на въглерода, но поради ниската дифузионна подвижност
W v j ¿¿g tri / DK = 35,4 5
\ 1 fei J ■ v "iN" ■■ ■> ■ 15 G. "N / DK = 15,25 i-
/ dk = 5- 5 ... 6 / dk = 45,5- sh ■ ■ sh ■ ■ l ■
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Изравняването на променливите компоненти се извършва само поради масовия пренос на самия въглерод от дендритите към евтектиката. Получената ликвационна поляризация на елементите има повишена издръжливост и се запазва при охлаждане както до интервала на евтектоидна трансформация, така и до стайна температура, а също така се задържа и утежнява при последващо многократно технологично или експлоатационно подкритично нагряване на чугунени отливки.
Тази особеност на микроликвационното разпределение на елементите намалява не само укрепващата способност на дендритната рамка, но и здравината на чугуна като цяло. Тъй като евтектоидната трансформация се образува в дендрити вместо сорбитол-подобен перлит със сила 800 MPa, по-малко диспергиран и следователно по-малко издръжлив перлит или свободен ферит със сила под 400 MPa. В работата е установено, че омекотяващият ефект на ферита, намиращ се в първичните дендрити, е 15 - 20 пъти по-силен от този на ферита, разположен в евтектична матрица.
Изпълнение на условието (ст
А) евентуално, например, чрез използването на
нискоманганов чугун с балансирано намалено съдържание на Si, което намалява склонността към оплождане и омекване на дендритните клони. Металографските изследвания на промишлени сиви чугуни обаче разкриват дендритни разклонения със сорбитол в сърцевината (NU 269 - 316), която е заобиколена от феритна (NU 128 - 98) или перлитна (NU 239) обвивка (фиг. 6 а, б ).
Ориз. 6. Структура на дендритни кристали със сорбитол-подобен перлит (a), x 100, и фрагменти от разклонения (b) във феритни (отгоре) и перлитни (отдолу) черупки, x 500. Преразпределение на въглерода в напречното сечение на анормални дендрити при термично действие, x 500:
в - лята структура; г - гранично обезвъглеродяване. ( Гравирани 4% HNO3)
Термичната стабилност на сорбитола в централните зони на дендрити с аномална структура се оказва много по-висока от тази на перлита в стандартните дендрити. И дори при пълно оплождане на грубо-ламеларните перлитни черупки (фиг. 6, в, г), придружено от рязък спад на стойностите на микротвърдостта в тези зони и следователно тяхната здравина, здравината на вътрешните зони поради стабилната сорбитол-подобна структура остават практически непроменени.
Анормални дендритни структури са открити в куполно топене на желязо (1 стопилка на 148 изследвани) и в чугун от електрически пещи (3 топи на 106 изследвани) или съответно 0,67% и 2,83%.
При чугуна е необходимо да се изпълни още един принцип на композиционно втвърдяване: условията за осъществяване на силна връзка между армиращите влакна и матрицата.
Проучванията, проведени с помощта на сканираща електронна микроскопия, показват, че подсилващите дендрити, като най-издръжливите структурни елементи, не възприемат напълно разрушителни напрежения и сякаш се „отлепват“ от нискоякостната евтектична матрица (фиг. 7). На повърхността на счупването се разкрива по същество неразрушена дендритна рамка, наблюдават се изпъкнали дендритни клони и равномерно разположени кухини, от които дендритните клони се "извадят", тоест в чугуна се проявяват характеристиките на разрушаване, характерни за композитите от влакна .
Ориз. 7. Повърхност на разрушаване на чугун:
а - подсилваща дендритна структура на счупената повърхност, светлинна микроскопия, х10; б - изпъкнали подсилващи дендрити, х 50; в - кухини от "извадени" дендрити, сканираща електронна микроскопия - REM 250, x 100
Изпълнението на изискването - укрепване на връзката между дендритите и евтектичната матрица - също е възможно да се осъществи поради образуването на аномална дендритна структура в чугуна под формата на сорбитол-подобни дендритни разклонения, заобиколени от непрекъснат "буферен" ферит или перлитна обвивка.
Принципно важно е, че всички чугунени заготовки с аномална дендритна структура имат абсолютно една и съща ферит-графитна евтектика с изродена форма на интердендритен графит (фиг. 6).
Изключително нежелателно, от гледна точка на ефекта върху здравината на чугуна, морфологията на графита във феритна матрица обаче не се прояви негативно в анализираните състави. Освен това, сравнително високи стойности на якост в диапазона от 245-290 MPa с относително ниска твърдост HB 184-217 MPa осигуряват на тези чу-пушки добри показатели за качество K = sv / HB.
Изследването на истинската форма на графита чрез метода на трансмисионна микрорентгенова дифракция на тънки чугунени фолиа показа неговата монокристална структура в обема на всяка евтектична клетка и „неразрастване“ през границата в съседни клетки ( Фиг. 8).
Ориз. 8. Същност на графита в чугун с аномална вторична структура на дендрити, х 100:
а - оптична микроскопия; b - трансмисионна микроскопия Въпреки че това не може да бъде открито при изследване чрез оптична микроскопия, определяйки само техния размер, който при аномалните чугуни е бил доста голям.
Установено е, че дисперсията на аномалните дендритни структури е доста ниска, тъй като разстоянието между клоните от втори порядък X на аномалните дендрити е 34 μm, а това на чугуна с регулярна кристализация е 25. Дебелините на дендритните разклонения с черупки надвишават размерите на клоните в стандартни проби от чугун с около 1,4 - 1, 8 пъти.
Извършените изследвания позволиха да се установи, че термокинетичните условия на кристализация като възможна причина за образуването на анормални дендрити не са определящ фактор.
Хомогенните феритни черупки (фиг. 9, а) на аномални дендрити при цветно ецване (фиг. 9, в) придобиват нехомогенен цвят, което характеризира, че вътрешната част на черупката на анормалния дендрит съдържа по-малко силиций от центъра на дендрита , а външната част го надвишава.
Ориз. 9. Микроликвационна хетерогенност на аномални дендритни разклонения на чугун,
феритна обвивка:
а - гравиран с нитал, х 100; б - ецване във врящ натриев пикрат х 100; c - вътрешната граница на анормалния дендрит x 2500
Вътрешната високоъгълна граница (фиг. 9, в), отделяща външните обвивки от центъра в дендритния кристал, има достатъчна дебелина, въпреки че се появява само в някои разклонения както с феритни, така и с перлитни черупки. Анализът също така идентифицира клонове без вътрешни граници с голям ъгъл. Установено е, че в този случай винаги остава визуално различим тънък външен феритен ръб, който е оцветен по същия начин като евтектичния аустенит, но не образува видима граница вътре в дендрита. Той се слива с фона по време на конвенционалното ецване и отсъства в стандартните кристализационни дендрити.
Вариантите на приблизителните профили на кривите на сегрегация, изградени на базата на визуални оценки на промяната на цвета и интензивността на оцветяването, показват качествения характер на сегрегацията на Si по напречното сечение на клоните в аномални дендрити (фиг. 10) . Рязка промяна в концентрацията на Si показва многослойна структура от аномални разклонения, която включва последователно втвърдени елементи от три микроликвационни зони: дендрити на първичен аустенит, излишък от аустенит на вътрешната обвивка и утаен аустенит на външната обвивка.
До края на дендритния растеж останалата интердендритна течност от чугун все още не достига евтектичната концентрация и излишният аустенит се освобождава от нея, утаявайки се върху първичните дендрити. И въпреки че до началото на евтектичната трансформация, наслояването на излишния аустенит от интердендритната течност завършва образуването на
Получените резултати бяха допълнително потвърдени от данните от рентгенов микроспектрален анализ. Сканирането на разпределението на силиций, манган и сяра е показано на фиг. 10.
Ориз. 10. Качественият характер на сегрегацията на елементите по напречното сечение на клоните
при анормални дендрити:
а - качествена диаграма на изменението на сегрегацията на Si по радиуса на аномалния дендритен кристал с последователна промяна в механизмите на растеж на твърдата фаза: 1 - първичен аустенит (непрекъснат растеж); 2 - прекомерен аустенит (слой по слой растеж); 3 "- утаен аустенит; 3 - евтектична смес; b - промяна в интензитета на характерното излъчване на елементи (Mn, Si и S) на дендрити с аномална структура.
По този начин, според профила на кривите на сегрегация, беше възможно да се идентифицират различни механизми на растеж на твърдата фаза, заместващи се един друг в условията на реално втвърдяване на технически чугуни.
По-нататъшни изследвания бяха проведени при допусканията за хипотезата за термодинамичната природа на откритите аномалии в дендритната структура. Предполага се, че най-вероятната поява на аномална структура на дендритни кристали в чугун е свързана с блокиране на растежа на дендрита от повърхностно активни примеси.
Анализът на химичния състав на всеки от чугуните с такава структура (фиг. 6) разкрива наличието на примеси с положителна адсорбция на Гибс, чието общо количество може да причини преждевременно блокиране на дендритния растеж (Таблица 1).
маса 1
Като 8n Pb 2n B1 8e B
0,006 - 0,008 0,006 -0,009 0,001 0,001 -0,004 0,005 - 0,008 0,001 0,001 -0,005 0,001
Получените данни (табл. 1) позволиха да се избере състава на комплексната добавка, въведена в стопилката на чугун, и да се получат дендрити с аномална структура (фиг. 6). В същото време здравината на получените чугуни беше в границите на класовете SCH 30 - SCH 35 и стандартните класове чугун SCH 20 - SCH 25.
На базата на проведените изследвания е установено значението на параметрите на първичната структура на сивия чугун, отговорни за повишаване на якостта в чугунните отливки. Показано е, че обемната част на дендритите в промишлените чугуни варира от 15 до 65%. В този случай, при равни други условия, с увеличаване на броя на дендритните кристали в обема на материала, якостта на чугуна се увеличава, но само до определена граница (~ 45%), която се определя от разпределение на дендритите в обема на материала спрямо приложеното натоварване и тяхната структура. По-нататъшно увеличаване на количеството дендрити в материала не оказва влияние върху промяната в стойността на якостта към намаляване или увеличаване на неговата стойност.
Показано е, че при промишлени чугунени състави с различни количества дендрити степента на влияние на размера на клетките на евтектичната матрица върху якостта не е еднаква. Повишаване на якостта под влияние на увеличаване на дисперсията на евтектичните клетки се наблюдава при чугуни с обемна част на дендритите не повече от 25%, както и при чугуни с високо съдържание на дендрити (> 45%), т.е. , когато укрепващият ефект на дендритите е отслабен или недостатъчен.
Извършените проучвания разкриха неизвестни досега начини за трансформиране на дендритната структура на чугуна, базирани на връзката между неговия състав и моделите на образуване на структурата, което направи възможно разработването на тази основа на нов метод за регулиране на якостните свойства на чугуна. железни отливки.
Библиографски списък
1. Гиршович, Н. Г. Първичната структура като критерий за оценка на механичните свойства на сивия чугун / Н. Г. Гиршович, А. Я. Йофе, Г. А. Косников // Прогресивно формообразуване, металознание и термична обработка. Ленинград. дом на научно-техн пропаганда. 1968 .-- 30 с.
2. Патерсън, В. Микроструктура на чугуна и неговите свойства // 29-ти Международен конгрес на леярските работници. - М .: Машиностроене, 1967. С. 55-63.
3. Троицки, Г. Н. Свойства на чугуна / Г. Н. Троицки; изд. М. Г. Окнова. - Ленинград - Москва: Държавно научно-техническо издателство за литература по черна и цветна металургия 1941. - 290 с.
4. Илински, В. А. За съставния характер на кристализационната структура на чугуни с различни степени на евтектичност / В. А. Илински, Л. В. Костилева // Изв. Академията на науките на СССР. метали.
1986. No 5.C. 116-118.
5. Литвиненко, М. Н. Перспективи за формирането на структурата и свойствата на композитен материал в чугунени отливки. Литвиненко [и други] // Леярна. 1994. No 12. С. 7-9.
6. Ilyinsky VA Зависимост на якостта на сивия чугун от неговата първична структура. Илински, Л. В. Костилева // Леярна. 1997. No 5. С. 25-26.
7. Илински, В. А. Закономерностите на микроликвацията в желязо-въглеродни сплави и нови възможности на технологията на леене / В. А. Илински, А. А. Жуков, Л. В. Костилева // 55-ти международен конгрес на леярските работници. - М., 1988. С. 1-11.
8. Строителни материали: справочник / Б. Н. Арзамасов [и др.]; изд. Б. Н. Арзамасова. - М .: Машиностроение, 1990 .-- 688 с.
9. Елиът, Р. Контрол на евтектичното втвърдяване / Р. Елиът // Москва: Металургия.
10. Палаткина, Л. В. Изследване на аномалии на дендритната структура на чугуна / Л. В. Палаткина, Л. В. Костилева, В. А. Илински // Метали. 2010. No 03. С. 35-41.
11. Илински, В. А. Изследване на хетерогенността на микроликвацията на дендритни клони от сив чугун / В. А. Илински, Л. В. Костилева, Л. В. Палаткина // Металургия на машиностроенето. 2009. No 06. C. 9-15.
Дата на получаване в редакцията 13.04.2012г
ХАРАКТЕРИСТИКИ НА СТРУКТУРИЗАЦИЯТА В СИВ ЧУГУН
Волгоградски държавен технически университет
Направен е анализ на първичната структура на чугуна и е разгледан възможният вариант на неговата трансформация, влияещ върху увеличаването на издръжливостта в чугунените отливки.
Ключови думи: сив чугун, композитно втвърдяване, дендрит, евтектика, активност на въглерода (ac), дълготрайност.
Първата част на статията разглежда причините и методите за отстраняване на дефекти в твърдите хромирани покрития, и второ, методите за предотвратяване на дефекти, откриването и отстраняването им.
На хромираната повърхност често се виждат дефекти. Правилното определяне на причините за тези дефекти - това е задачата пред галванистите и потребителите на техните продукти. Къде и как възникват тези дефекти, дали поради използването на неподходящ електролит, или неправилно боравене с оборудване, или дефекти в самия метал, или някои други източници - всички тези въпроси са разгледани в тази статия.
Трябва да се разбере, че повечето дефекти в твърдите хромови покрития, като кухини, мрежи, дендрити, произхождат предимно от основния метал или от подготвителната повърхност на предишното покритие, етап на работа и в по-малка степен тези дефекти възникват поради за използване на нестандартен електролит. Ако детайлите са получени с широко разпространени дефекти, но поне един от тях се оказа със задоволително покритие, тогава малко вероятно е използвания електролит да е дефектен. По правило причината или източникът на дефектите трябва да се търси другаде.
Въпреки това, все още възникват дефекти поради използването на неподходящ електролит. Тук започваме.
Дефекти, причинени от използването на нестандартни решения.
Тези дефекти могат да се появят, ако е избран грешен състав на електролита или ако в него са се натрупали магнитни или други частици. Използването на разтвори с високо съотношение на хромна киселина към съдържанието на катализатор може да доведе до образуването на големи, леко оцветени кухини с диаметър до 3 mm (1/8 ")" корички "или" корички "Тези дефекти са характерни за разтворите с ниска концентрация на катализатор.
Правилно балансираните разтвори, но с високо съдържание на метални включвания, водят до забележимо неравномерни и неравни повърхности на покритието, в по-голяма степен, отколкото идеално чистите разтвори. Успешно се използват разтвори с обща концентрация на желязо и 3-валентен хром 10-15 g/l (1,5-2 oz/gal), но в покрития с дебелина над 0,13 mm (5 mils), когато концентрацията на Fe + е надвишена, Cr 3+ при 4 g/L (0,5 oz/g) разликите в получената грапавост на повърхността са много забележими.
Неадхезивните и немагнитните частици, плаващи във ваната за галванично покритие, не влияят върху покритието на вертикални повърхности. Повечето хромирани вани за галванопластика съдържат определено количество неразтворим оловен хромат от анодите, както и бариев сулфат поради добавянето на бариев карбонат в непрясно приготвения електролит. Някои смятат, че е полезно да филтрират електролити с хром. Тези, които правят това, трябва да получават висококачествено покритие с дебелина на слоя, по-голяма от 0,18 mm (5 mil).
Въпреки това, използването на помощни средства може да замърси фугиращата смес и да причини сериозни дефекти в твърдите хромирани покрития. Категорията на спомагателните средства включва: галванична лента, пластмасови топки, пластификатор, лак за изолация, телени (четкови) четки.
Адхезивните частици от масло или от лентата са склонни да изплуват на повърхността на разтвора и, когато детайлът е потопен във ваната, могат да се придържат към него. Такива частици могат да нарушат процеса на галванично покритие и да доведат до точни дефекти (питинг).
Известно е, че плаващите пластмасови перли, използвани за контролиране на изпаряването на електролита, събират восъчни и други продукти на разграждане и образуват лепкав филм. Когато детайлът е потопен във ваната и когато влезе в контакт със замърсени топки, лепкавият филм може да се пренесе от повърхността на топките към повърхността на детайла, което може да доведе до дефекти на покритието. В допълнение, гъвкавите PVC тръби могат да отделят течност от повърхността, образувайки лепкав филм, който причинява дефекти в точките на контакт на чистия детайл с тръбите. Непълното отстраняване на изолационния лак или восък е постоянна причина за дефекти.
За да ги отстраните, не използвайте разредители или разтворители, тъй като тънкият филм, оставащ след измиване, е много трудно да се открие преди процеса на галванично покритие. След нежелано спиране на процеса покритието се отлепва с нож, заготовките се почистват с фино зърнеста шмиргелна хартия, а след това с пемза или прах от "креда".
Различни магнитни (железни) частици, като парчета въртящи се телени четки, материал, отделен от детайла по време на ецване, отпадъци от непокрити вътрешни повърхности и малки частици, отнесени от повърхността на въртящите се контакти и лагери; всички тези частици се привличат към детайла от магнитно поле от електрически ток. Тези частици се придържат към повърхността, която трябва да бъде покрита, което води до образуването на нодуларни дефекти въпреки разбъркването на разтвора.
Мерки за предотвратяване на дефекти.
Трябва да направите следното:
- Отстранете варовика, мръсотията от повърхността на резервоара и поддържайте надводните бордове чисти.
- Отстранете източника на замърсяване.
- Навлажнете работната повърхност на детайла, като го потопите в разтвора.
- Почистете добре детайла, напълно отстранете маслото, мръсотията, шлифовъчните смеси.
- Не полирайте и не шлайфайте в областта на галваничното покритие.
- Поддържайте чисти стелажи, лабораторни маси, контейнери за транспортиране на разтвори, тави и др.
- Лакирайте краищата и ръбовете на изолационните ленти, за да избегнете разтварянето на лепилния латекс в разтвора.
- Заготовката трябва да се почиства и гравира в отделни резервоари (не в този, в който се извършва процесът на галванично покритие).
- Почистете добре всички вътрешни повърхности и здраво уплътнете срещу разливане на електролит.
- Никелирани или калайдисани въртящи се втулки или колекторни пръстени.
Дефекти, възникнали по време на транспортиране.
Преди процеса на галванично покритие е необходимо детайлът да се премести до мястото на покритие с голямо внимание, за да се предотврати контактът му с други повърхности.
Небрежността води например до поредица от вдлъбнатини в повърхността на покритията на хидравличните щанги, които са натрупани върху колички с метални колела. Вибрацията от търкалянето на колелата върху твърда основа доведе до корозия на триене в области, разположени по протежение на линейните контакти между детайлите. Този проблем беше решен чрез монтиране на гумени гуми на колелата на количката, за да се намали нивото на вибрациите и използване на хартиени дистанционери между детайлите, за да се предотврати контакт между тях.
Непосредствено след завършване на повърхността на детайла, тези повърхности, независимо дали са полирани или не, трябва да бъдат увити в pradt хартия, за да се предпазят от всякакви вредни влияния. За да осигурите надеждна защита при най-натоварващите условия на работа, вероятно са достатъчни няколко слоя хартия.
Също така, контактът на повърхността на детайла с катодната шина може да доведе до появата на повърхностни дефекти.
При зареждане на детайла в резервоара по време на неочакваното му захващане или контакт с катодната шина, електрическа дъга скача, което може да доведе до микропитинг (микроточкови дефекти). Контактът на повърхността на детайла с повърхността на анодите също води до сериозни дефекти. Във всеки случай детайлът, който е бил в контакт с катодната шина или с анода, трябва да бъде изваден от резервоара (вана) и отново правилно завършен и внимателно проверен преди повторното извършване на процеса на галванично покритие.
Често дефекти могат да се образуват и при небрежно транспортиране или товарене на детайли. Поради това обслужващият персонал трябва много внимателно да спазва технологията на транспортиране или товарене на детайли, както и да бъде много внимателен в действията си.
Дефекти в основния метал.
Ако самият неблагороден метал се счита за източник на дефекти, тогава трябва да се имат предвид 2 въпроса: (1) механична довършителна обработка и други методи за подготовка на повърхността и (2) металургична непрекъснатост (целост) на металната конструкция на самата й повърхност и близо до.
Механичните довършителни процеси могат да се сравнят с работа с плуг върху обработваема земя. Независимо дали браздата е изрязана с една точка на режещия инструмент или с множество точки на шлифовъчни колела или хонингови камъни, всяка точка на плуга образува бразда с издигнати ръбове по ръбовете. Тези ръбове обикновено съдържат фрагменти и микробрусове от метал. Така образуваните остри ръбове и парчета метал се превръщат в концентратори с висока плътност на тока, от които започва утаяването на хром, както е показано от Джоунс и Кенес в техния изследователски проект 1 4AES. На тези места възникват възлови дефекти, които причиняват много проблеми при получаване на твърдо хромирано покритие. При шлайфане на готовото покритие тези дефекти се отрязват, което води до образуване на вдлъбнатини.
Фигура 1 показва стоманен вал 4140, смлян до 16 микрона. и покрити с 0,5 mm (20 mil) хром. На повърхността на покритието има много възли и газови включвания. Фигура 2 показва увеличен изглед на газово включване, което води до голям дефект в основния метал. Хромът при анода се разтваря. Микроскопското изследване на повърхността на основния метал (фиг. 3) даде възможност да се открият последствията от интензивното шлайфане. Изтриването на основния метал протича толкова интензивно, че повърхността се втвърдява и под действието на опънните напрежения на повърхността се образуват пукнатини, перпендикулярни на посоката на смилане.
Подобен вал (фиг. 4) е подложен на довършителна обработка по различни методи преди галваничното покритие. Резултатите показват какво дава всеки такъв метод. Първоначално твърдият вал беше грубо смлян, преди да влезе в лабораторията.
Част от периферната повърхност на средната част на вала изобщо не се докосва, а други участъци бяха полирани (ръчно с абразивни материали без използване на опора (носещи елементи)) на струг с комплект шкурка; с постоянно нарастваща зърненост: първо с размер на зърното 320, след това 400, след това се използва хартия със силициев карбид със зърно 600. покрива приблизително 1/4 - 1/3 от обиколката на вала. Едната област беше полирана с колело, като се използва смес със стоманени стърготини. Друга секция беше изсушена с глинесто-земни частици с размер на зърното 120. Секция 3 не беше обработена. Така получените повърхности са показани на микроснимките на фигури 5-10.
Фигура 5 показва шлифована стоманена повърхност преди и след нанасяне на покритие. Хромовото покритие е изключително възловидно, с нодуларни дефекти по шлифовъчните канали.
Фиг. B показва полирана хартия преди и след нанасяне на покритие. Линиите на шлайфане, видими на фигура 5 (отгоре), са отстранени, но се виждат остатъчни драскотини и неравности. Хромираната повърхност обаче се оказа много по-добра, отколкото на фиг. 5 (по-долу).
На фиг. 7 все още се виждат линии от смилане върху земна повърхност, издухана с частици от алуминиев триоксид; хромираното покритие е много ръбесто (с много сфероидални дендрити). Фигура 8 показва повърхност, полирана с хартия и издухана с частици от алуминиев триоксид. Линиите от шлайфане не са много по-забележими, но в резултат на издухването на повърхността се появиха много сфероидални дефекти.
Фигура 9 показва повърхност, шлайфана и полирана с еластично колело. След полиране хромираната повърхност е изненадващо гладка. По шлайфаната, полирана хартия и повърхността, полирана с еластично колело, се появяват концентрирани петна. Тези петна показват, че инхибиторът на корозия се е измил и че има относително дълбоки драскотини. Полирането с шмиргел със сигурност подобри качеството на повърхността, но не беше достатъчно дълбоко, за да премахне всички микрограпавини, останали от шлайфането.
Преди нанасяне на покритието валът беше анодно (свързан с анода) ецван за няколко секунди, за да се сведат до минимум различни промени в състоянието на стоманената повърхност. След това повърхността на вала беше хромирана в индустриална галванична вана, дебелината на слоя беше доведена до 0,2 mm.
Примерът показва, че отлична повърхност и покритие могат да се получат само с пълно почистване на микрограпавините, причинени от механично довършване. Това може да се постигне чрез премахване на тънък слой от стърготини със заточен, често изправен абразив, шлифовъчен диск, като се правят проходи един по един и по този начин се премахват дълбоките канали и се правят по-малки, те могат да бъдат отстранени последователно чрез полиране с шкурка и ( еластично) колело или продухване с частици.алуминиев оксид. Трябва да се отбележи, че заточено, прясно облечено шлифовъчно колело, правилно смазано, може да създаде по-малко грапавост на повърхността от полирано, матово или неправилно смазано, по-финно шлифовъчно колело.
Самото шлайфане може да причини ями (точковидни вдлъбнатини, дължащи се на вкарване на финозърнести частици на колело в металната повърхност. Фигура 11 показва такава финозърнеста частица, отделена от колелото и вградена в повърхността. Въпреки че повърхността може да бъде изключително гладка, залепваща, но подложена на напрежение на опън, хромираният слой може по-късно да повдигне неравности и микро ръбове, което води до сфероидални дефекти.Ето защо е необходимо да се отстранят тези неравности от повърхността на основния метал преди галваничното покритие.по-нататъшно премахване на неравностите, за да се премахнат последните микробъбри , можете да приложите няколко метода: полиране със смазана лента, продухване с пара, полиране без смазване, полиране (с еластичен диск със смес от чипове, суперфиниширане (или микрополиране) и електрополиране. издадено от American Metalworkers Society, метални пари OH 44073.
В интернет има много малко изображения на дендритната структура на металите, освен добре познатата снимка на кристала на Чернов и дори диаграми от учебника на A.P. Гуляев. Но вече, ако се занимавате със структурите на металите, тогава трябва да знаете как изглеждат. В такъв въпрос като науката за метали, никое описание не може да замени реални изображения на конструкции, тяхното разглеждане, разбиране, анализ.
Така, дендрити в метали... Преди всичко трябва да се каже, че дендритните структури се образуват като правило по време на кристализация от стопилка.
Кристализация от течностзапочва с появата на кристализационни центрове, т.е. точки, от които продължава по-нататъшното изграждане на кристали. В резултат на това от течността започват да се образуват кристални образувания от различен тип. В изключителни случаи се образува кристал, който има геометрично правилна форма - полиедър или полиедър. Това се случва, когато външните условия благоприятстват пълното развитие на кристала (във всички посоки).
При нормални условия се образуват кристали с неправилна форма, които се наричат кристалити. Има два вида кристалити... В един случай кристалитната форма се доближава до многостранна или придобива заоблена форма. Това образувание се нарича зърно. В друг случай кристалните образувания имат разклонена форма с празни пространства, напомнящи дърво. Те се наричат дендрити.
Дендритите са началният етап на образуване на кристали. Кристалът започва да се образува от центъра на кристализация. В този случай не се получава плътно опаковане на кристални групи в един кристал; отначало тези групи са свързани помежду си в определени посоки, образувайки осите на бъдещия кристал.
Ако условията на кристализация са такива, че пространствата между осите нямат време или не могат да бъдат запълнени, формата на дендрита се запазва и може да се наблюдава.
Дендритите (от гръцки δένδρον - дърво) са сложни кристални образувания с дървовидна разклонена структура (уикипедия - статия "Дендрит (кристал)"). Това определение е много подходящо - дендритите наистина имат разклонена структура, подобна на дърво. И това може да се докаже. Фигура 1 показва истински дендрит... Образува се в процеса на саморазпространяващ се високотемпературен синтез в системата Ni-Ti-O.
Снимка 1. Истински дендрит.
Дендритът е единичен кристал (т.е. един кристал). е показано на фигура 2. Първо се формират оси от първи ред, след това оси от втори ред възникват и растат върху тях. Следва - третият.
Фигура 2. Схема на образуване на дендрит.
Както можете да видите от снимките по-долу, дендрити в металпо форма наистина са "клонки". Понякога казват " клони на дендрити ".
Фигура 3. Дендрити в алуминиеви сплави: дендрити на алуминиев твърд разтвор и евтектичен Al-Si.
 |
 |
| Аустенитен чугун CHN15D7 | Хипоевтектичен чугун |
Фигура 4.
В истински кристал обикновено се виждат оси от първи и втори ред, трети - по-рядко (всъщност просто няма достатъчно време за тяхното образуване - кристализацията завършва). Като цяло, колкото повече поръчки се виждат, толкова по-бавно кристализира сплавта. Фигура 5 по-долу показва дендрит, съдържащ оси от три порядка. Третият ред не е напълно оформен, на места осите на третия ред са само очертани. Оста от първи порядък е зелена стрелка, оста от втори ред е синя, а оста от трети порядък е червена.
Фигура 5. Дендрити от различни разрядив силумин.
Дендритните структури на различните сплави са сходни.От вида на отлятата структура не винаги е възможно да се разбере каква сплав е, особено при малко увеличение. Например дендрити в стомана, чугун, мед и оксидни системи.
Фигура 6. Дендритна структура в различни сплави при увеличение от 100 x до 200 x.
Понякога дендритът има форма (прието е да се казва "морфология"), характерна за много специфични сплави. Например, в свръхевтектичен силумин (алуминиево-силициева сплав, съдържанието на силиций е повече от 11,7%), по време на леене в земята се образуват силициеви кристали с дендритна структура. Това са т.нар скелетни силициеви кристали... Понякога казват Силиконови скелети... При по-висока скорост на кристализация (леене в метална форма - охладителна форма), силициевите кристали вече имат многоъгълна форма. Има обаче изключения...
Фигура 7. Силициеви кристалив свръхевтектичен силумин.
При по-голямо увеличение сплавта се определя по-лесно: легиран силумин (дендрит от силициевата фаза), феритен чугун (дендрити от ферит), бабит ( антимонов дендрит). Четвъртата фигура не е лесна за идентифициране - тя е получената структура саморазпространяващ се високотемпературен синтез(вероятно дендритът на интерметалното съединение на фона на евтектиката).
Фигура 8. Типични дендрити в различни сплави.
Някой може да попита: защо толкова за дендритите?
Въпросът е, че на всеки материал е дадена определена структура, основана на практически цели. Например чугуните "работят" като отлети (могат да се деформират, но това не е предмет на тази статия). Стоманата обикновено се доставя в деформирано състояние. Лист, бар, лента, лента - всичко това са форми на доставка на стоманени полуфабрикати. За да се получат такива полуфабрикати, първоначално отлятата стомана се подлага на специална обработка под налягане при повишени температури. След такава обработка не трябва да има отлята структура. Следователно, ако е оцеляло, значи това е брак. Това е показано на фигура 9. Кръгът маркира отлятия "скелет" от стомана. Ще се върнем към тази тема в раздела Antiproduction.
Фигура 9. Останки лята конструкция от стомана R18(продукт - докоснете).
Дендритите трябва да се разпознават не само директно в сплавите, но и в помощните материали, например в сплавта на Ууд. Типът структура на сплавта на Ууд е различен. Зависи от състава, както и "прясно" това е сплав, или се използва повторно. Фигура 10 показва дендрити в сплавта на Уудпретопява се многократно. Естествено, такава сплав съдържа много "мръсотия", попаднала в сплавта по време на претопяването.
 |
 |
| а | б |
 |
 |
| v | г |
Фигура 10. Дендрити в сплавта на Ууд: а - изображение в светло поле; b-d - диференциален интерференционен контраст.
Моделите на лед винаги са разпознаваеми. Ледът е твърдата форма на водата, която се образува по време на кристализация (замразяване). Формите му са разнообразни. Между другото, ледени дендритиможе да се види във всяка замръзваща локва (трябва да се помни, че водата в температурния диапазон от 0 до 100 0 С е топене на лед).
Фигура 11. Дендрити от лед с различна морфология (снимка от стъкло).
Снежинките също са дендрити, само под формата на звезди.
Но по-долу са показани дендритите, които, за съжаление, не виждаме толкова, колкото усещаме. Това са ледени кристали по повърхността на тротоарни плочи. отгоре - вода. След слана дойде размразяване и започна да вали. Плочките не са имали време да се нагреят поради недостатъчната си топлопроводимост. Ето част от дъждовната вода и кристализирала.
Фигура 11. Ледени дендрити по повърхността на плочката, върху която всички падат.
Следните снимки са " дендрити върху метали". Фигура 13 показва резултатите от измиване на тънък участък от берилиев бронз с етилов алкохол (вместо вода) след ецване с наситен разтвор на калиев дихромат в сярна киселина. Измиването с алкохол е неуспешно, реагентът остава на повърхността и се суши. При различни увеличения на повърхността могат да се видят кристали калиев дихромат, които имат свой характерен цвят.
 |
 |
| а | б |
Фигура 13. Калиев дихромат дендритивърху проба от берилиев бронз BrB2.