"""""""~-~-~-~"~&~"~-~-~-~"""""""
Dendrit adalah kristal kerangka yang terbelah (dalam arti kata yang sebenarnya, sebagai definisi istilah yang benar). Tetapi istilah ini sering digunakan dalam konteks yang lebih luas, yang berarti dengannya setiap bentuk pertumbuhan kristal dan agregat bercabang seperti pohon.Sampai sekarang, penulis yang berbeda tidak selalu mematuhi perbedaan yang cukup jelas antara kristal kerangka dan kristal dendritik, dan istilah ini sering digunakan sebagai identik. Sementara pada tahun 1961 I.I. Shafranovsky menarik perhatian pada ketidakpastian istilah dendrit, memisahkannya dari konsep "kristal rangka". Mempertimbangkan klarifikasi selanjutnya, kristal kerangka (kadang-kadang anti-skeletal) yang terbelah harus dikaitkan dengan dendrit kristal, itu adalah pemisahan kristal kerangka yang mengarah pada pembentukan formasi percabangan seperti pohon tiga dimensi. Dendrit "dua dimensi" datar berkembang dalam retakan tipis.
Istilah ini berasal dari zaman kuno, Werner menyebutkan "bentuk dendritik" mineral sejak tahun 1774. D.P. Grigoriev.
Sebuah dendrit (dari pohon Yunani) adalah formasi bercabang dan divergen yang terjadi selama kristalisasi dipercepat atau dibatasi di bawah kondisi non-ekuilibrium, ketika tepi atau simpul dari kristal rangka split menurut hukum tertentu. Akibatnya, struktur kristal objek kehilangan integritas aslinya, subindividu yang tidak teratur secara kristalografi muncul. Mereka bercabang dan tumbuh ke arah perpindahan massa yang paling intens (memberikan pasokan bahan ke permukaannya), keteraturan kristalografi kristal asli dalam proses pengembangan dendrit darinya semakin hilang seiring pertumbuhannya. Dalam kasus pertumbuhan berlebih dari celah antara cabang dendrit, formasi kompleks dapat muncul dengan transisi bertahap dari individu ke agregat (tetapi bukan kristal tunggal, yang secara mendasar membedakan "dendrit" dari "kerangka") . Proses pembentukan dendrit ini biasa disebut dengan pertumbuhan dendritik.
Seiring dengan dendrit kristal, dendrit spherocrystal diketahui, dibentuk oleh spherulit spherocrystal dissimetris bercabang - spheroidolites.
Contoh dendrit kristal termasuk pola es pada kaca jendela, oksida mangan yang indah di celah tipis, tembaga asli di zona oksidasi deposit bijih, dendrit perak dan emas asli, dendrit kisi dari bismut asli dan sejumlah sulfida. Dendrit sferidolit dikenal karena perunggu, todorokit seperti anggur, barit, dan mineral lainnya; mereka juga termasuk agregat koral kalsit di gua karst.
Kepingan salju klasik yang sangat simetris adalah contoh yang jelas dari kristal kerangka. Dan dendrit es terkenal di gua es, di mana mereka bisa mencapai ukuran besar. Dendrit es bercabang lebih umum daripada bentuk lain di antara banyak jenis pola es pada panel jendela. Sifat kristalisasi air pada kaca sangat tergantung pada kondisi pendinginan. Saat mendingin dari 0 hingga - 6 ° C dan elastisitas awal yang kecil dari uap air, lapisan es buram yang seragam diendapkan pada permukaan kaca jendela. Untuk pembentukan awal lapisan tipis es seperti itu, cacat pada struktur permukaan dan goresan dapat memainkan peran tertentu sebagai benih kristalisasi. Namun, dalam perkembangan proses lebih lanjut, pengaruh ini sepenuhnya tertutup oleh pola umum pengendapan es di seluruh permukaan pendinginan.
Jika pendinginan permukaan kaca jendela dimulai pada suhu positif dan kelembaban relatif yang lebih tinggi dan titik embun dilewatkan selama proses pendinginan, maka lapisan air pertama diendapkan pada permukaan pendingin, yang sudah mengkristal dalam bentuk dendrit di suhu negatif. Lebih sering, kristalisasi dendritik dimulai di bagian bawah panel jendela, di mana lebih banyak air terakumulasi karena gravitasi. Dimensi kristal dendritik tergantung pada bahan yang tersedia untuk pembentukannya. Di bagian bawah jendela, di mana lapisan air lebih tebal, dendrit biasanya besar. Saat Anda pindah ke bagian atas jendela, ukuran dendrit berkurang; dalam kasus kadar air yang seragam dari kaca, ukuran dendrit kurang lebih sama. Pendinginan lebih lanjut berkontribusi pada pemisahan subindividu dengan transisi dendrit kristal ke sferokristalin, atau pengendapan antara dendrit, dan kemudian pada dendrit lapisan tipis es halus. Supercooling yang cepat dan signifikan menghasilkan kristalisasi dendritik skala kecil. Dengan kurangnya kelembaban pada kaca, sifat kristalisasi terus menerus terganggu dan dendrit tumbuh di pulau-pulau.
Literatur:
satu). Grigoriev D.P. Tentang perbedaan antara istilah mineralogi: kerangka, dendrit, dan poikilit. - Izv. universitas, geol. dan pengembangan, 1965, No. 8
2). Shafranovsky I. I. Kristal mineral. Bentuk melengkung, rangka dan dendritik. M., Gosgeoltekhizdat, 1961, hal. 332.
3). Grigoriev D.P., Zhabin A.G. Ontogeni mineral. Individu. M., "Ilmu", 1975
4). Gorodetsky A. F., Saratovkin D. D. Bentuk kristal dendritik yang terbentuk selama pertumbuhan antiskeletal. Pada Sabtu "Pertumbuhan kristal" (di bawah editor A. V. Shubnikov dan N. N. Sheftal), 1957, hlm. 190 - 198
5). Dymkov Yu. M. Paragenesis mineral urat yang mengandung uranium. M. "Nedra", 1985, hal. 62
6). Dymkov Yu.M.
Menurut konsep keadaan cair yang dibahas di bagian " ", pada sedikit panas berlebih, dibandingkan dengan suhu leleh, strukturnya dekat dengan struktur kristal. Selama pendinginan, ketika mendekati suhu kristalisasi, proses terjadi dalam logam cair, yang mengarah ke peningkatan durasi kehidupan partikel dan stabilitas quasicrystals yang lebih besar, dari mana inti fase baru muncul.
Muncul dan hancurnya inti terjadi terus menerus. Kriteria pembentukan inti stabil atau tetap dalam keadaan metastabil adalah rasio antara ukuran kuasikristal terbesar dan inti kritis. Dengan peningkatan derajat pendinginan, jari-jari kritis nukleus berkurang.
Jari-jari atom besi adalah 0,8 x 10 x 8 cm, yang berarti bahwa bahkan pada pendinginan yang sangat tinggi, inti kritis akan terdiri dari ratusan dan ribuan atom. Supercooling menjadi lebih mudah dicapai dalam mikrovolume, di mana pasti tidak akan ada inklusi padat yang bisa menjadi pusat kristalisasi. M. P. Braun dan Yu. Ya. Skok pada sampel besi seberat 10 g, dilebur dalam cawan kuarsa, mencapai supercooling sebesar 290 ° C di bawah suhu kristalisasi, dan A. A. Duhin dalam tetes dengan diameter 50-100 mikron mencapai supercooling sebesar 500 -550 ° C
Dalam ingot nyata, pendinginan super dalam seperti itu tidak dapat dicapai. Harus diingat bahwa supercooling, di satu sisi, meningkatkan laju dan kemungkinan pembentukan nukleus, dan, di sisi lain, mengurangi mobilitas partikel dalam cairan dan memperlambat pembentukan kristal. Dengan adanya pengotor yang tidak larut dalam logam, seperti, misalnya, inklusi non-logam, pusat kristalisasi muncul terutama pada pengotor ini. Dalam hal ini, korespondensi struktural antara pengotor dan logam yang mengkristal memainkan peran penting. Pada logam yang dapat melebur, misalnya, fenomena penonaktifan pengotor yang tidak larut, yang secara struktural tidak homogen dengan logam, ditemukan selama pemanasan awal yang besar.
Kotoran yang larut dalam logam mampu mengubah nilai energi antarmuka. Tindakan memodifikasi aditif dalam baja didasarkan pada penurunan energi antarmuka, dan, akibatnya, penurunan tingkat pendinginan yang diperlukan dan penurunan simultan dalam jari-jari kritis nukleus (pada akhirnya penurunan ukuran butir di logam). Menurut V. E. Neimark, pada konsentrasi optimal, unsur-unsur seperti Al, Ti, V, B dan Ca bertindak dalam karbon dan sebagai pengubah yang menyempurnakan struktur kristal. Pada saat yang sama, aditif seperti Zr, Nb dan Mg memiliki pengaruh yang kecil pada struktur ingot baja.
Beberapa aditif pemodifikasi di atas merupakan deoxidizers kuat secara simultan, dan pengenalannya ke dalam baja disertai dengan pembentukan fase terdispersi oksida, yang dengan sendirinya mengintensifkan kristalisasi.
Pertumbuhan kristal dan pembentukan struktur dendritik. Selama kristalisasi zat murni, ketika tingkat pendinginan lelehan dan komposisinya tetap konstan, dan kondisi kesetimbangan tetap pada batas kristalisasi, kristal harus tumbuh dalam bentuk terbatas ideal yang melekat pada zat ini, dan periodisitas kristal kisi harus dipertahankan pada setiap titik kristal. Namun, dalam paduan nyata, kristalisasi disertai dengan munculnya ketidaksempurnaan struktural dan, yang terutama merupakan karakteristik paduan berbasis besi, dengan pembentukan dendrit. Dendrit adalah kisi spasial kontinu, di mana cabang orde pertama bercabang dari batang tebal, dari mereka - yang kedua, lalu yang ketiga, dll. Semua cabang memiliki orientasi kristalografi yang hampir teratur.
| Gambar 1 |
Dendrit datang dalam berbagai ukuran. Semakin sedikit dibatasi mereka tumbuh, semakin besar ukurannya. Massa kristal Chernov yang terkenal, ditemukan dalam cangkang susut dari batangan 100 ton, adalah 3,45 kg, dan tingginya 39 cm.
Pembentukan struktur dendritik dari baja tuang pertama kali ditemukan oleh D.K. Chernov, dan dia menganggap ini sebagai bukti dari struktur kristalnya. Studi tentang struktur kristal besi cor kelabu memberi D.K. Chernov alasan untuk percaya bahwa pengotor adalah penyebab pertumbuhan kristal dendritik. Asumsi ini dikembangkan lebih lanjut dalam karya-karya ilmuwan Soviet. Dalam skema yang diusulkan oleh D. D. Saratovkin, peran pengotor dalam pembentukan dendrit dikurangi hingga menghalangi permukaan kristal dan menghentikan pertumbuhannya, menyebabkan pengusiran sumbu orde baru.
 |
| Gbr.2 |
Ketika permukaan CB dan AB bergerak dengan kecepatan vc dan vx setelah selang waktu T ke posisi CrO dan ArO (Gbr. 2 a), gradien konsentrasi pengotor di depan wajah AB dan CB meningkat, sedangkan di bagian atas kristal sepanjang garis BO, gradien konsentrasi pengotor lebih rendah dan memiliki nilai minimum dalam arah pertumbuhan tepi O. Ketika daerah ArBr dan CrB2 diblokir oleh lapisan pengotor monomolekul, pertumbuhan wajah berhenti, kristal
Di luar k.824, 289 tumbuh dalam bentuk jarum searah VO (Gbr. 2b). Di tepi, tonjolan dan gigi terbentuk, beberapa di antaranya mulai tumbuh sebagai jarum utama (Gbr. 2, c).
Pada laju pendinginan yang tinggi, ketika kondisi untuk akumulasi pengotor pada permukaan kristal yang tumbuh dikecualikan, struktur dendritik kristal logam digantikan oleh struktur seluler, ditandai dengan tidak adanya sumbu orde kedua, dan kristal memiliki bentuk batang paralel berdekatan satu sama lain (Gbr. 3).
Struktur seluler, misalnya, diamati ketika pelat baja silikon (1,5-2,0% Si) dengan ketebalan 1 hingga 0,1 mm didinginkan pada laju 104-106°C/s. Diameter sel rata-rata dalam hal ini adalah semakin kecil, semakin tinggi kecepatannya, dan dalam pelat yang paling cepat mengeras adalah 2–2,5 m.
Di bawah kondisi kristalisasi ingot, struktur seluler praktis tidak terbentuk, dan struktur dendritik adalah karakteristik dari ingot baja asli.
UDC 669. 13.62
L.V. Palatkin
FITUR PEMBENTUKAN STRUKTUR PADA BESI COR GREY
Universitas Teknik Negeri Volgograd
Analisis struktur utama besi tuang dilakukan dan kemungkinan varian transformasinya, yang mempengaruhi peningkatan kekuatan pada tuangan besi tuang, dipertimbangkan.
Kata kunci: besi cor kelabu, pengerasan komposit, dendrit, eutektik, aktivitas karbon (ac), kekuatan.
pengantar
Sejumlah besar penelitian selama periode panjang produksi berbagai produk menunjukkan bahwa besi cor kelabu dengan grafit pipih, tetap menjadi salah satu bahan termurah dan paling terjangkau, memastikan keandalan dan daya tahan berbagai mesin dan mekanisme. Namun, besi cor sebagian besar tidak menggunakan potensi dan cadangannya, yang sangat diperlukan untuk meningkatkan karakteristik kualitas produk yang dibuat darinya dan memperluas cakupan penggunaannya.
Keberhasilan produksi yang tidak memadai dalam pembuatan bagian-bagian mesin dan mekanisme berkualitas tinggi sebagian besar merupakan konsekuensi dari ketidaksempurnaan pendekatan terhadap proses pembentukan struktur besi cor kelabu. Pada saat yang sama, penerapan pendekatan komposisi baru yang fundamental pada struktur salah satu paduan tuang tertua adalah yang paling menjanjikan dari arah yang ada. Pendekatan komposisi didasarkan pada kenyataan bahwa, pada pendekatan pertama, struktur utama besi cor kelabu mirip dengan struktur material komposit berserat (FCM) yang diperkuat dengan serat disket. Fitur morfologis dari struktur kristalisasi besi cor abu-abu sedemikian rupa sehingga selama pembentukannya selama tahap pertama kristalisasi, membentuk kerangka spasial, formasi yang sangat sempurna menonjol: kristal tunggal dendritik semua logam bercabang dari austenit primer, mempertahankan individunya bentuk selama transformasi solid-state berikutnya. Setelah cairan interdenrit mencapai komposisi eutektik, eutektik mengkristal dalam bentuk sel, sehingga membentuk matriks kontinu. Setiap sel memiliki batas logam eksternal, terdiri dari cairan dengan titik leleh rendah, dan volume internal austenit eutektik yang terletak di dalamnya melemah, tergantung pada tingkat percabangan kristal tunggal grafit.
Prasyarat untuk pendekatan komposisi diletakkan dalam karya-karya ilmuwan asing dan domestik N. G. Girshovich, G. A. Kosnikov, I. A. Ioffe, V. Patterson dan G. N. Troitsky; dikembangkan dalam studi V. A. Ilyinsky, L. V. Kostyleva, A. A. Zhukov dan mendapat pengakuan dalam karya-karya B. N. Arzamasov dan R. Elliot. Dalam hal ini, studi tentang struktur besi cor kelabu dan pencarian atas dasar ini untuk solusi teknis baru untuk meningkatkan kualitas coran besi cor adalah tugas mendesak yang memiliki signifikansi ilmiah dan terapan.
Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk mempelajari ciri-ciri pembentukan struktur utama besi tuang dan menganalisis kemungkinan perubahannya untuk meningkatkan kekuatan tuang besi tuang.
Metodologi Penelitian
Subjek penelitian ini adalah besi cor bangunan mesin abu-abu dengan tingkat grafit pipih SCH 15 - SCH 30, menurut GOST 1412-85 (ST SEV 4560-84). Tingkat euteksitas dari komposisi besi cor yang dipelajari bervariasi dari 0,82 hingga 1,0. Logam-
© Palatkina L.V., 2012.
analisis grafis dari struktur utama besi cor kelabu dilakukan pada bagian yang terbuat dari bahan spesimen diskontinu standar (0 30 mm).
Dendrit austenit primer dalam besi tuang abu-abu, ketika dipelajari dengan metalografi optik, diungkapkan dengan etsa berulang dalam campuran asam borat dan asam sulfat: asam borat dalam jumlah 10 - 30) g .; asam sulfat - dalam volume 100 ml. Etching adalah jangka pendek 6 - 10 s, setelah itu bagian dicuci dengan air mengalir dan sedikit dipoles ulang.
Struktur kristalisasi eutektik untuk menentukan dispersi sel eutektik diungkapkan dengan mengetsa sampel dengan reagen yang terdiri dari 3 g CuSO4, 4 g picric
asam baru, 20 ml asam klorida pekat dan 100 ml etil alkohol. Sel-sel eutektik paling jelas diidentifikasi setelah etsa dan pemolesan ulang dua dan tiga kali lipat.
Studi metalografi kuantitatif untuk menentukan fraksi volume kristal dendritik austenit primer (/dc) dilakukan dengan menggunakan metode garis potong pada mikroskop Neophot-21 pada perbesaran 10 sampai 100. Panjang dendrit diperkirakan dari yang terpanjang pada bagian ini . Lebih jauh dari ekspresi
di mana X adalah parameter dendritik - jarak antara pusat sumbu orde kedua, diameter kristal dendritik ditemukan.
Kajian morfologi dendrit dilakukan pada irisan tipis dengan perbesaran 3 sampai 100 kali menggunakan kaca pembesar binokular optik MBS-7 dan mikroskop optik Neophot-21 dan Olimpus BX61. Mempertimbangkan peran penguat dendrit austenit primer, perhatian khusus diberikan pada lokasinya relatif terhadap beban putus dan sel eutektik yang diperkuat olehnya.
Untuk menilai kehalusan sel eutektik yang dibatasi oleh jaringan eutektik fosfida, diameter rata-rata diukur dengan metode linier, menghitung jumlah butir per 1 cm dari garis potong sewenang-wenang setidaknya di lima tempat bagian dengan perbesaran tiga sampai lima kali.
Ketika mengidentifikasi sifat anomali kristal dendritik, analisis kualitatif mikrosegregasi silikon dilakukan dengan warna film SiO2 yang terbentuk pada permukaan bagian tipis selama pengetsaan mereka dalam larutan natrium pikrat mendidih. Ketika kandungan Si dalam komponen struktural besi cor menurun, warna film berubah dalam urutan berikut: kuning-hijau, biru, ungu, kuning jerami. Varian profil perkiraan kurva segregasi dibangun dari perubahan intensitas pewarnaan zona mikrosegregasi individu, yang mencerminkan representasi grafis rata-rata dari distribusi Si di atas penampang cabang dendritik dan di antara cabang. Sifat mikrosegregasi silikon, keseragaman warna dalam setiap zona mikrostruktur, panjang zona transisi perubahan warna, adanya perubahan warna mendadak, dll dievaluasi.
Heterogenitas kerangka dendritik penguat besi cor dipelajari oleh mikroanalisis sinar-X dalam hal kandungan Si, Mn, dan S selama pergerakan probe yang terus menerus dan dengan rangkaian pulsa yang panjang (60 detik) pada titik karakteristik individu. lintasan yang melintasi cabang dendritik. Studi tentang ketidakhomogenan mikrokimia dari distribusi elemen di atas penampang cabang dendritik penguat besi cor kelabu dilakukan pada mikroanalisis sinar-X Super Prob-733.
Studi durametrik tentang perubahan sifat cabang dendritik dilakukan sebelum dan sesudah paparan termal.
Mikroskop pemindaian elektron SEM-250 digunakan untuk menganalisis penghancuran besi cor kelabu dari sudut pandang analoginya dengan komposit berserat.
Kondisi termokinetik kristalisasi, sebagai kemungkinan penyebab pembentukan dendrit anomali, dievaluasi secara metalografi dengan membandingkan dispersi struktur primer dalam sampel besi cor struktur normal dan anomali. Itu ditentukan:
Fraksi volume dendrit (/Dc);
Jarak antar cabang orde kedua (X), mikron;
Ketebalan cabang dendritik, termasuk mikron perbatasan.;
Dispersi sel eutektik (0), mikron;
Morfologi fasa grafit.
Semua pengukuran di atas dilakukan dengan menggunakan metode metalografi kuantitatif yang diketahui, keandalannya dipastikan dengan dasar pengukuran yang memadai (> 30) dan pemrosesan statistik dari hasil penelitian.
Untuk mengukur ketebalan dendrit hanya digunakan penampang cabang dendritik yang berada pada bidang pandang berbentuk lingkaran atau elips. Ketebalan dendrit adalah parameter yang paling tidak nyaman untuk pengukuran dan, untuk mendapatkan akurasi yang dapat diterima, mereka membutuhkan basis yang jauh lebih besar, yang dalam studi ini ditingkatkan menjadi 100-150 pengukuran. Diyakini bahwa perbedaan ketebalan dendrit pada besi cor anomali dan reguler dapat menjadi parameter informatif untuk menganalisis fitur kristalisasi zona mikrostruktur luar dan dalam di cabang anomali.
Dari sudut pandang pendinginan super, juga direncanakan untuk melakukan identifikasi grafit pada besi tuang dengan struktur anomali untuk mengecualikan atau mengkonfirmasi kemungkinan pembentukannya karena dekomposisi karbida. Untuk studi ini, direncanakan untuk menggunakan mikroskop sinar-X transmisi foil besi cor tipis pada mikroskop sinar-X MIR - 2 dengan tabung fokus tajam (tungsten anoda).Radiasi dengan spektrum kontinu digunakan untuk memindai foil , memiliki intensitas maksimum pada panjang gelombang 0,2 nm (2 A). Persiapan sampel melibatkan pemotongan pelat besi tuang dengan ketebalan 1–0,5 mm dan penipisannya selanjutnya menjadi foil dengan ketebalan >0,08 mm dengan penggilingan manual pada kertas berbutir halus. Ketebalan foil dipilih sesuai dengan parameter elemen struktural yang dipelajari.
Keinformatifan gambar volumetrik inklusi grafit ditentukan oleh bentuknya. Jadi, inklusi kecil yang terisolasi, setidaknya menyerupai grafit anil, dapat memberikan kesaksian yang mendukung dekomposisi karbida, sementara roset kelopak tipis yang tumbuh dari satu pusat akan menjadi karakteristik pemisahannya dari fase cair.
Dengan demikian, analisis komparatif parameter struktur primer pada besi cor dengan struktur dendrit yang abnormal dan teratur memungkinkan untuk memperoleh informasi yang dapat diandalkan tentang peran termokinetik kristalisasi dalam pembentukan anomali.
Berbagai bentuk efek termodinamika pada struktur besi cor memerlukan analisis awal dalam kerangka kerja hipotesis kerja tertentu, yang membatasi ruang lingkup pilihan penelitian yang mungkin. Dalam hal ini, sebagai uji hipotesis kerja yang menjelaskan efek termodinamika kristalisasi pada terjadinya batas sudut tinggi dalam dendrit, kami hanya menganalisis kemungkinan memblokir pertumbuhan dendritik, misalnya, oleh pengotor aktif permukaan.
Untuk mengetahui kandungan pengotor direncanakan menggunakan fotolistrik quantometer ARL 3400. Dalam studi perbandingan sampel besi cor standar dan anomali diharapkan dapat ditemukan perbedaan kandungan pengotor dengan adsorpsi Gibbs positif. Kehadiran pengotor tersebut secara radikal dapat mengubah kristalisasi dendritik standar.
Hasil penelitian
Analisis kesesuaian struktur utama besi cor kelabu dengan prinsip dasar penguatan komposit dengan serat diskrit non-orientasi menunjukkan bahwa prinsip pertama penguatan komposit VCM, yang terdiri dari fakta bahwa fraksi volume serat tulangan di komposit harus dalam kisaran 20 hingga 80%, dipenuhi dalam besi cor.
Terlihat bahwa fraksi volume kristal dendritik penguat (/Dc) dalam besi tuang industri sangat bervariasi: dari 15 hingga 65% (Gbr. 1).
/dk< 15 /дк Ä 25 /дк Ä 35 /дк « 45 /дк > 55
Beras. 1. Struktur dendritik besi cor dengan derajat eutektisitas 0,82< Sc <1,0, приведенная толщина стенки отливки 15 мм, х 70
Perlu juga dicatat bahwa fraksi volume dendrit (/ Dk), yang memainkan peran serat penguat dalam besi cor, teknologi pengecoran modern memungkinkan untuk mengatur besi cor industri di seluruh rentang.
Sebagai hasil dari penelitian, ditemukan bahwa, hal lain dianggap sama, dengan peningkatan jumlah dendrit dalam volume logam, kekuatan komposisi besi cor meningkat, tetapi hanya sampai batas tertentu (~ 45% ), di mana perubahan kualitatif dalam ketergantungan terjadi, dan peningkatan jumlah dendrit penguat tidak tercermin dalam peningkatan kekuatan besi cor (Gbr. 2).
"Vi* . ke G" 1 f< * * ■
9f*t X* « «< » 1
Beras. 2. Ketergantungan kuat tarik besi cor kelabu terhadap fraksi volume dendrit (/DK)
Untuk menjelaskan alasan yang mengarah pada hal ini, kami mempelajari distribusi dendrit relatif terhadap beban yang diterapkan pada bagian melintang dan memanjang dari sampel besi cor yang terputus, yang memiliki nilai kekuatan yang berbeda secara signifikan pada fraksi volume yang sama.
Selama analisis, ditemukan bahwa besi tuang pada tahap pertumbuhan dendritik memadat sesuai dengan teori klasik pembentukan struktur. Mengesampingkan pertanyaan tentang
pembentukan zona kristal beku, dapat dikatakan bahwa dua zona terbentuk. Zona pertama kristalisasi kolumnar, diamati dari permukaan luar sampel dan terdiri dari dendrit dengan sumbu paralel orde pertama, dan zona kedua kristal equiaxed dengan dendrit berorientasi acak di bagian tengahnya, yang panjangnya bervariasi dari 0,1 - 0,5 hingga 1,5 mm.
Dengan demikian, distribusi dendrit sehubungan dengan beban yang diterapkan berbeda dan dapat menjadi stokastik, transkristalin, dan campuran (Gbr. 3).
"STOKASTIK" "CAMPURAN, ZONAL" "TRANSKRISTALISASI"
LONGITUDINAL E DAN w w w
TRANSVERSE B E C E S di
SKEMA ya,
Beras. 3. Distribusi kristal dendritik dalam volume sampel diskontinu standar, x 15
Struktur transkristalin dari kristal dendritik, yang memiliki sumbu yang berkembang dari orde pertama dan panjang pendek dari sumbu orde kedua, diamati hanya pada fraksi volumenya yang tinggi, dan, sebagai aturan, arah sumbu dari kristal dendritik. orde pertama tegak lurus terhadap tegangan yang diberikan, yang menyebabkan penurunan ketahanan besi tuang terhadap perambatan retakan utama, yang lintasannya mudah ditekuk di sekitar cabang-cabang kerangka dendritik tanpa melintasinya. Ini mengarah pada fakta bahwa peningkatan fraksi volume cabang dendritik tidak meningkatkan kekuatan komposisi secara keseluruhan.
Dengan tidak adanya zona kristalisasi kolumnar, distribusi dendrit penguat yang sepenuhnya stokastik diamati pada sekitar 45% kasus, masing-masing, 35% menyumbang struktur campuran. Pada sisa volume sampel yang diteliti, ditemukan fenomena transkristalisasi (walaupun tidak memiliki front menerus, tetapi hanya menempati sebagian volume dalam sampel).
Penelitian telah menunjukkan bahwa dalam besi cor industri, panjang kristal dendritik berkali-kali lebih besar dari diameternya 1dk = (3 ^ 16) ± 0,94 mm, dk = (20 ^ 28) ± 0,85 m, oleh karena itu, rasio panjangnya dendrit terhadap diameter (/dk/dk) melebihi nilai minimum yang dipersyaratkan untuk material komposit berserat, yaitu harus lebih dari 10.
Pada saat yang sama, pada fraksi volume tinggi dendrit, struktur paketnya diamati (Gbr. 4). Dalam hal ini, kristal dendritik menempati volume yang agak besar, karena mereka tumbuh ke segala arah selama pemadatan.
Sehubungan dengan beban yang diterapkan, kristal dendritik memiliki struktur paket dan orientasi stokastik, dan retakan utama selama propagasi menyebabkan kehancurannya atau mengubah arahnya, membungkuk di sekitarnya, yang tidak diragukan lagi meningkatkan ketahanan material terhadap fraktur. Besi cor dengan struktur seperti itu biasanya terletak di bagian atas ketergantungan (Gbr. 2), memberikan kekuatan ~ 300 MPa.
Beras. 4. Struktur paket kristal dendritik dalam besi cor, x 7
Terlihat bahwa pada besi cor kelabu dengan jumlah dendrit yang berbeda, derajat pengaruh ukuran sel eutektik terhadap kekuatan tidak sama. Peningkatan kekuatan di bawah aksi peningkatan dispersi sel matriks diamati pada besi cor dengan fraksi volume dendrit tidak lebih dari 25%, serta pada besi cor dengan kandungan dendrit yang tinggi (> 45% ), yaitu ketika efek penguatan dendrit melemah atau tidak mencukupi (Gbr. 5).
Beras. 5. Ketergantungan kekuatan (s) besi cor pada diameter sel matriks eutektik (-ORC)
Prinsip penguatan komposit VKM berikut ini mensyaratkan bahwa kekuatan serat dalam komposit lebih besar dari kekuatan matriks (s FIBER >> s MATRIX).
Dalam besi tuang abu-abu, selama kristalisasi, dendrit austenit primer diperkaya dengan elemen grafit, yang meningkatkan aktivitas karbon (ac), sedangkan elemen penstabil karbida (yang mereduksi ac) memperkaya komponen eutektik. Fitur pemisahan mikro komponen seperti itu menyebabkan penurunan aktivitas karbon Das antara zona pemisahan mikro "dendrit - eutektik". Besi cor cenderung menyamakan aktivitas karbon, tetapi karena mobilitas difusi yang rendah
W v j g tri /DK = 35,4 5
\ 1 fei J v "iN" > 15 G. "N / DK \u003d 15,25 i-
/dk = 5- 5...6 /dk = 45,5- w w l
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Dengan komponen-komponen ini, penyelarasan ac dilakukan hanya karena perpindahan massa karbon itu sendiri dari dendrit ke eutektik. Polarisasi segregasi yang dihasilkan dari elemen memiliki resistensi yang meningkat dan dipertahankan pada pendinginan baik untuk interval transformasi eutektoid dan suhu kamar, dan juga dipertahankan dan diperburuk selama pemanasan subkritis teknologi atau operasional berulang dari coran besi cor.
Fitur distribusi mikrosegregasi elemen ini tidak hanya mengurangi kapasitas penguat kerangka dendritik, tetapi juga kekuatan besi cor secara keseluruhan. Karena transformasi eutektoid terbentuk dalam dendrit, bukan perlit seperti sorbit dengan kekuatan 800 MPa, perlit yang kurang terdispersi, dan karenanya kurang tahan lama, atau ferit bebas dengan kekuatan kurang dari 400 MPa. Ditemukan dalam pekerjaan bahwa efek pelunakan ferit yang terletak di dendrit primer adalah 15-20 kali lebih kuat daripada ferit yang terletak di matriks eutektik.
Implementasi kondisi
A) mungkin, misalnya, melalui penggunaan
besi cor mangan rendah dengan kandungan Si berkurang yang seimbang, yang mengurangi kecenderungan feritisasi dan pelunakan cabang dendritik. Namun, studi metalografi besi cor kelabu industri mengungkapkan cabang dendritik dengan sorbitol di inti (NU 269 - 316), yang dikelilingi oleh cangkang feritik (NU 128 - 98) atau perlit (NU 239) (Gbr. 6 a, b ).
Beras. Gambar 6. Struktur kristal dendritik dengan perlit sorbitik (a), x 100, dan fragmen cabang (b) pada cangkang ferit (atas) dan perlit (bawah), x 500. Redistribusi karbon pada penampang dendrit anomali di bawah paparan termal, x 500:
c - struktur cor; d - dekarburisasi pelek. (Etsa dengan 4% HNO3)
Stabilitas termal sorbitol di zona pusat dendrit dari struktur abnormal ternyata jauh lebih tinggi daripada perlit di dendrit biasa. Dan bahkan dengan feritisasi lengkap cangkang perlit pipih kasar (Gbr. 6, c, d), disertai dengan penurunan tajam dalam nilai kekerasan mikro di zona ini, dan, akibatnya, kekuatannya, kekuatan internal zona karena struktur seperti sorbit yang stabil tetap hampir tidak berubah.
Struktur dendritik anomali juga ditemukan pada besi kubah (1 lelehan per 148 diselidiki) dan besi tungku listrik (3 lelehan per 106 diselidiki), atau 0,67% dan 2,83%, masing-masing.
Pada besi tuang, juga perlu memenuhi satu prinsip lagi untuk penguatan komposit: kondisi untuk pelaksanaan ikatan yang kuat antara serat penguat dan matriks.
Studi yang dilakukan menggunakan pemindaian mikroskop elektron telah menunjukkan bahwa dendrit penguat, sebagai elemen struktural terkuat, tidak sepenuhnya merasakan tekanan destruktif dan, seolah-olah, "terkelupas" dari matriks eutektik kekuatan rendah (Gbr. 7). Kerangka dendritik yang pada dasarnya tidak rusak terekspos pada permukaan rekahan, cabang-cabang dendritik yang menonjol dan rongga-rongga dengan jarak teratur diamati, dari mana cabang-cabang dendritik telah "ditarik", yaitu, dalam besi tuang, ciri-ciri rekahan yang khas dari komposit berserat dimanifestasikan.
Beras. 7. Permukaan fraktur besi cor:
a - memperkuat struktur dendritik pada permukaan rekahan, mikroskop cahaya, x10; b - dendrit penguat yang menonjol, x 50; c - rongga dari dendrit "ditarik keluar", pemindaian mikroskop elektron - SEM 250, x 100
Pemenuhan persyaratan - memperkuat ikatan antara dendrit dan matriks eutektik - juga dapat diwujudkan dengan membentuk struktur dendritik abnormal pada besi tuang dalam bentuk cabang dendritik mirip sorbit yang dikelilingi oleh "penyangga" ferit atau cangkang perlit yang terus menerus.
Yang paling penting adalah kenyataan bahwa semua blanko besi cor dengan struktur dendritik anomali ditemukan memiliki eutektik ferit-grafit yang persis sama dengan bentuk grafit interdendritik yang merosot (Gbr. 6).
Morfologi grafit dalam matriks ferit, yang sangat tidak diinginkan dari sudut pandang efek pada kekuatan besi tuang, namun tidak memanifestasikan dirinya secara negatif dalam komposisi yang dianalisis. Selain itu, nilai kekuatan yang relatif tinggi dalam kisaran 245-290 MPa pada kekerasan HB 184-217 MPa yang relatif rendah memberikan besi cor ini dengan indikator kualitas yang baik K = st / HB.
Studi tentang bentuk sejati grafit dengan metode transmisi mikroradiografi foil besi tipis menunjukkan struktur kristal tunggal dalam volume setiap sel eutektik dan "tidak tumbuh" melalui batas ke sel tetangga (Gbr. 8).
Beras. 8. Sifat grafit pada besi tuang dengan struktur sekunder dendrit yang abnormal, x 100:
a - mikroskop optik; b - mikroskop transmisi Meskipun ini tidak dapat dideteksi saat mempelajari mikroskop optik, yang hanya menentukan ukurannya, yang cukup besar pada besi cor anomali.
Ditemukan bahwa dispersi struktur dendritik anomali cukup rendah, karena jarak antara cabang orde kedua dendrit anomali X adalah 34 m, dan besi cor kristalisasi reguler adalah 25, 8 kali.
Studi yang dilakukan memungkinkan untuk menetapkan bahwa kondisi termokinetik kristalisasi bukanlah faktor penentu sebagai alasan yang mungkin untuk pembentukan dendrit anomali.
Cangkang ferit seragam (Gbr. 9, a) dari dendrit anomali pada etsa warna (Gbr. 9, c) memperoleh warna yang tidak homogen, yang mencirikan bahwa bagian dalam cangkang dendrit anomali mengandung lebih sedikit silikon daripada pusat dendrit , dan yang terluar melebihinya.
Beras. 9. Heterogenitas mikrosegregasi cabang dendritik anomali besi cor,
selubung ferit:
a - terukir dengan nital, x 100; b - etsa dalam natrium pikrat mendidih x 100; c - batas internal dendrit anomali x 2500
Batas sudut tinggi internal (Gbr. 9c) yang memisahkan cangkang luar dari pusat dalam kristal dendritik cukup tebal, meskipun hanya muncul di beberapa cabang dengan cangkang ferit dan perlit. Juga, selama analisis, cabang tanpa batas sudut tinggi internal diidentifikasi. Telah ditetapkan bahwa dalam kasus ini, pinggiran ferit luar yang tipis selalu tetap berbeda secara visual, yang diwarnai dengan cara yang sama seperti austenit eutektik, tetapi tidak membentuk batas yang terlihat di dalam dendrit. Ini menyatu dengan latar belakang selama etsa konvensional dan tidak ada dalam dendrit kristalisasi standar.
Varian perkiraan profil kurva segregasi yang dibangun berdasarkan penilaian visual dari perubahan warna dan intensitas pewarnaan menunjukkan sifat kualitatif segregasi Si sepanjang penampang cabang di dendrit anomali (Gbr. 10). Perubahan mendadak dalam konsentrasi Si menunjukkan struktur multilayer cabang anomali, yang meliputi unsur-unsur yang dipadatkan berturut-turut dari tiga zona mikrosegregasi: dendrit austenit primer, austenit berlebih dari kulit bagian dalam, dan austenit yang diendapkan dari kulit luar.
Pada akhir pertumbuhan dendritik, cairan interdendritik yang tersisa dari besi tuang masih belum mencapai konsentrasi eutektik, dan austenit berlebih dilepaskan darinya, mengendap di dendrit primer. Dan meskipun pada awal transformasi eutektik, lapisan austenit berlebih dari cairan interdendritik melengkapi pembentukan
Hasil yang diperoleh selanjutnya dikonfirmasi oleh data mikroanalisis sinar-X. Pemindaian distribusi silikon, mangan, dan belerang ditunjukkan pada gambar. 10.
Beras. 10. Sifat kualitatif segregasi elemen atas penampang cabang
pada dendrit abnormal:
a - skema kualitatif dari perubahan pemisahan Si di sepanjang jari-jari kristal dendritik anomali dengan perubahan berturut-turut dalam mekanisme pertumbuhan fase padat: 1 - austenit primer (pertumbuhan berkelanjutan); 2 - kelebihan austenit (pertumbuhan lapis demi lapis); 3" - austenit yang diendapkan; 3 - campuran eutektik; b - perubahan intensitas radiasi karakteristik elemen (Mn, Si dan S) dalam dendrit dari struktur anomali. Di sebelah kanan adalah fragmen yang diperbesar dari scan-gram bagian jejak dengan rata-rata kurva segregasi silikon
Jadi, menurut profil kurva segregasi, dimungkinkan untuk mengidentifikasi mekanisme yang berbeda dari pertumbuhan fase padat, menggantikan satu sama lain dalam kondisi pemadatan aktual dari besi tuang komersial.
Studi lebih lanjut dilakukan dalam asumsi hipotesis tentang sifat termodinamika dari anomali yang terdeteksi dalam struktur dendritik. Diasumsikan bahwa kejadian yang paling mungkin terjadi pada besi cor dari struktur abnormal kristal dendritik dikaitkan dengan pemblokiran pertumbuhan dendritik oleh pengotor aktif permukaan.
Analisis komposisi kimia dari masing-masing besi cor dengan struktur seperti itu (Gbr. 6) mengungkapkan adanya pengotor dengan adsorpsi Gibbs positif, yang jumlah totalnya dapat menyebabkan pemblokiran prematur pertumbuhan dendritik (Tabel 1).
Tabel 1
Sebagai 8p Pb 2p B1 8e C
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
Data yang diperoleh (Tabel 1) memungkinkan untuk memilih komposisi aditif kompleks yang dimasukkan ke dalam lelehan besi tuang dan untuk mendapatkan dendrit dari struktur anomali (Gbr. 6). Pada saat yang sama, kekuatan besi tuang yang diperoleh berada dalam batas kadar SCH 30 - SCH 35, dan besi tuang biasa kadar SCH 20 - SCH 25.
Berdasarkan studi yang dilakukan, signifikansi parameter struktur utama besi cor kelabu, yang bertanggung jawab untuk meningkatkan kekuatan dalam coran besi, telah ditetapkan. Terlihat bahwa fraksi volume dendrit dalam besi cor industri bervariasi dari 15 hingga 65%. Pada saat yang sama, hal-hal lain dianggap sama, dengan peningkatan jumlah kristal dendritik dalam sebagian besar material, kekuatan besi cor meningkat, tetapi hanya sampai batas tertentu (~ 45%), yang ditentukan oleh distribusi dendrit dalam sebagian besar material relatif terhadap beban yang diterapkan dan strukturnya. Peningkatan lebih lanjut jumlah dendrit pada material tidak mempengaruhi perubahan nilai kekuatan ke arah penurunan atau peningkatan nilainya.
Terlihat bahwa dalam komposisi besi tuang industri dengan jumlah dendrit yang berbeda, derajat pengaruh ukuran sel matriks eutektik terhadap kekuatan tidak sama. Peningkatan kekuatan karena peningkatan dispersi sel eutektik diamati pada besi cor dengan fraksi volume dendrit tidak lebih dari 25%, serta pada besi cor dengan kandungan dendrit yang tinggi (> 45%), yaitu ketika efek penguatan dendrit melemah atau tidak mencukupi.
Studi yang dilakukan mengungkapkan cara transformasi struktur dendritik besi cor yang sebelumnya tidak diketahui, berdasarkan hubungan antara komposisinya dan pola pembentukan struktur, yang memungkinkan untuk mengembangkan metode baru atas dasar ini untuk mengontrol sifat kekuatan cor. pengecoran besi.
Daftar bibliografi
1. Girshovich, N. G., Ioffe, A. Ya., dan Kosnikov, G. A. Struktur primer sebagai kriteria untuk mengevaluasi sifat mekanik besi cor kelabu // Pembentukan progresif, ilmu logam, dan perlakuan panas. Leningrad. rumah ilmu pengetahuan dan teknologi propaganda. 1968. - 30 hal.
2. Patterson, V. Struktur mikro besi tuang dan sifat-sifatnya // Kongres Internasional pekerja pengecoran ke-29. - M.: Mashinostroenie, 1967. S. 55-63.
3. Troitsky, G. N. Sifat-sifat besi tuang / G. N. Troitsky; ed. M.G. Oknova. - Leningrad-Moskow: Rumah penerbitan ilmiah dan teknis negara bagian dari literatur tentang metalurgi besi dan non-besi, 1941. - 290 hal.
4. Il'inskii, V. A., Kostyleva, L. V. Tentang sifat komposit dari struktur kristalisasi besi cor dengan eutektisitas yang berbeda, Izv. Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. logam.
1986. No. 5.C. 116-118.
5. Litvinenko, M.N. Prospek pembentukan struktur dan sifat material komposit pada besi tuang / M.N. Litvinenko [dan lainnya] // Pengecoran. 1994. No. 12. S. 7-9.
6. Ilyinsky, V.A. Ketergantungan kekuatan besi cor kelabu pada struktur utamanya / V.A. Ilyinsky, L.V. Kostyleva // Produksi pengecoran. 1997. No. 5. S. 25-26.
7. Ilyinsky, V. A. Pola pemisahan mikro dalam paduan besi-karbon dan kemungkinan baru teknologi pengecoran / V. A. Ilyinsky, A. A. Zhukov, L. V. Kostyleva // Kongres Internasional pekerja pengecoran ke-55. - M., 1988. C. 1-11.
8. Bahan struktural: buku referensi / B. N. Arzamasov [et al.]; ed. B.N. Arzamasova. - M.: Mashinostroenie, 1990. - 688 hal.
9. Elliott, R. Kontrol pemadatan eutektik / R. Elliott // Moskow: Metalurgi.
10. Palatkina, L. V., L. V. Kostyleva, V. A. Ilyinsky, "Studi anomali dalam struktur dendritik besi cor," Metally. 2010. No.03.S.35-41.
11. Ilyinsky, V. A., Kostyleva, L. V., Palatkina, L. V. Investigasi heterogenitas mikrosegregasi cabang dendritik besi cor kelabu, Metallurgiya mashinostroeniya. 2009. No.06.C.9-15.
Tanggal pengiriman ke kantor redaksi 13.04.2012
FITUR STRUKTURISASI DI GREY PIG-IRON
Universitas Teknik Negeri Volgograd
Analisis struktur primer pig-iron dibuat dan kemungkinan varian dari transformasinya yang mempengaruhi pertumbuhan durabilitas pada pig-iron coran dipertimbangkan.
Kata kunci: grey pig-iron, pengerasan komposit, dendrit, eutektik, aktivitas karbon (ac), durabilitas.
Di bagian pertama artikel, penyebab dan metode untuk menghilangkan cacat pada lapisan krom keras dipertimbangkan, dan di bagian kedua, metode untuk mencegah cacat, mendeteksi dan menghilangkannya.
Pada permukaan krom, cacat sering terlihat. Mengidentifikasi penyebab cacat ini dengan benar adalah tugas yang dihadapi lempeng listrik dan konsumen produk mereka. Di mana dan bagaimana cacat ini muncul, baik karena penggunaan elektrolit yang tidak sesuai, atau penanganan peralatan yang buruk, atau cacat pada logam itu sendiri, atau beberapa sumber lain - semua masalah ini dibahas dalam artikel ini.
Harus dipahami bahwa sebagian besar cacat pada pelapis krom keras, seperti depresi, kisi, dendrit, terutama berasal dari logam dasar atau pada permukaan persiapan pra-pelapisan, tahap kerja, dan pada tingkat yang lebih rendah, cacat ini timbul karena penggunaan elektrolit yang tidak standar. Jika blanko diperoleh dengan cacat yang meluas, tetapi setidaknya salah satunya diperoleh dengan lapisan yang memuaskan, maka kecil kemungkinan elektrolit yang digunakan rusak. Sebagai aturan, penyebab atau sumber cacat harus dicari di tempat lain.
Namun, pernikahan tetap terjadi karena penggunaan elektrolit yang tidak sesuai. Di sinilah kita akan mulai.
Cacat yang disebabkan oleh penggunaan solusi non-standar.
Cacat ini dapat muncul jika komposisi elektrolit yang salah dipilih atau jika magnet atau partikel lain terakumulasi di dalamnya. Penggunaan larutan dengan rasio asam kromat yang tinggi terhadap kandungan katalis dapat menyebabkan pembentukan lekukan yang besar dan sedikit berwarna hingga diameter "kerak yang melekat" atau "bulan sabit" berdiameter 3 mm (1/8 inci). larutan dengan konsentrasi katalis rendah.
Solusi yang benar-benar seimbang, tetapi dengan kandungan inklusi logam yang tinggi, menyebabkan permukaan lapisan yang tidak rata dan bernodul, jauh lebih besar daripada solusi yang benar-benar bersih. Solusi dengan konsentrasi total besi dan kromium 3-valen 10-15 g / l (1,5-2 oz / gal) telah berhasil digunakan, tetapi dalam pelapis dengan ketebalan lebih dari 0,13 mm (5 mils) ketika konsentrasi Fe+ terlampaui, Cr3+ pada 4 g/l (0,5 oz/g) sangat mencolok perbedaan kekasaran permukaan yang dihasilkan.
Partikel non-perekat dan non-magnetik yang mengambang di bak pelapis dan diendapkan tidak mempengaruhi pelapisan permukaan vertikal. Sebagian besar bak elektroplating kromium mengandung sejumlah tertentu timbal kromat yang tidak larut dari anoda, serta barium sulfat, karena penambahan barium karbonat, dalam elektrolit yang tidak disiapkan. Beberapa merasa bermanfaat untuk menyaring elektrolit dengan kromium. Mereka yang melakukan ini harus mendapatkan lapisan berkualitas tinggi dengan ketebalan lapisan di atas 0,18 mm (5 mils).
Namun, penggunaan bahan pembantu dapat mencemari larutan dan menyebabkan cacat serius pada pelapisan krom keras. Kategori alat bantu meliputi: pita galvanik, bola plastik, plasticizer, pernis insulasi, sikat kawat (sikat).
Partikel perekat dari minyak atau dari pita cenderung mengapung ke permukaan larutan dan, ketika benda kerja direndam dalam bak, dapat menempel padanya. Partikel tersebut dapat menyebabkan terganggunya proses elektroplating dan munculnya cacat titik (pitting).
Manik-manik plastik mengambang yang digunakan untuk mengontrol penguapan elektrolit diketahui mengumpulkan lilin dan produk penguraian lainnya dan membentuk lapisan lengket. Saat benda kerja direndam dalam bak dan saat bersentuhan dengan bola yang terkontaminasi, film lengket dapat berpindah dari permukaan bola ke permukaan benda kerja, yang dapat menyebabkan cacat pelapisan. Selain itu, tabung PVC fleksibel dapat melepaskan cairan dari permukaan, membentuk lapisan lengket yang menyebabkan cacat pada titik kontak antara benda kerja yang bersih dan tabung. Penyebab penolakan yang konstan adalah penghilangan pernis atau lilin insulasi yang tidak lengkap.
Pengencer atau pelarut tidak boleh digunakan untuk menghilangkannya, karena lapisan tipis yang tersisa setelah pencucian sangat sulit untuk dideteksi sebelum proses pelapisan listrik. Setelah penghentian proses yang tidak diinginkan, lapisan dikupas dengan pisau, benda kerja dibersihkan dengan amplas berbutir halus, dan kemudian dengan bubuk batu apung atau "kapur".
Berbagai partikel magnetik (besi), seperti potongan sikat kawat putar, material yang terpisah dari benda kerja selama pengawetan, limbah dari permukaan internal yang tidak dilapisi dan partikel kecil yang terbawa dari permukaan kontak dan bantalan yang berputar; semua partikel ini ditarik ke benda kerja oleh medan magnet dari arus listrik. Partikel-partikel ini menempel pada permukaan yang dilapisi, menyebabkan pembentukan cacat nodal, meskipun larutan bercampur.
Tindakan untuk mencegah cacat.
Anda perlu melakukan hal berikut:
- Buang kerak, kotoran dari permukaan tangki dan jaga agar freeboard tetap bersih.
- Hilangkan sumber kontaminasi.
- Basahi permukaan benda kerja saat merendamnya dalam larutan.
- Bersihkan benda kerja secara menyeluruh, bersihkan sepenuhnya minyak, kotoran, campuran gerinda.
- Jangan memoles, jangan menggiling di tempat pelapisan listrik.
- Jaga agar rak, meja laboratorium, wadah untuk mengangkut larutan, baki, dll. tetap bersih.
- Pernis tepi dan tepi pita isolasi, untuk menghindari pembubaran lateks, lengket dalam larutan.
- Pembersihan dan etsa benda kerja harus dilakukan di tangki terpisah (bukan di tangki tempat proses pelapisan listrik dilakukan).
- Bersihkan semua permukaan internal secara menyeluruh dan tutup rapat dengan aman dari masuknya elektrolit.
- Busing berputar atau cincin manifold dengan pelapis nikel atau pelapis timah.
Cacat yang disebabkan selama transportasi.
Sebelum proses elektroplating, perlu untuk memindahkan benda kerja ke tempat pelapisan dengan sangat hati-hati untuk mencegah kontaknya dengan permukaan lain.
Kecerobohan mengakibatkan, misalnya, dalam serangkaian lekukan pada permukaan penutup batang hidrolik, yang ditumpuk di atas gerobak dengan roda logam. Getaran dari roda yang menggelinding pada alas yang kaku menyebabkan korosi gesekan di area yang terletak di sepanjang kontak linier antara benda kerja. Masalah ini diselesaikan dengan memasang ban karet pada roda gerobak untuk mengurangi tingkat getaran dan menggunakan spacer kertas di antara benda kerja untuk mencegah kontak di antara mereka.
Segera setelah menyelesaikan permukaan benda kerja, permukaan ini, dipoles atau tidak, harus dibungkus dengan kertas Pradt untuk melindunginya dari efek berbahaya. Untuk memberikan perlindungan yang andal selama mode operasi yang paling intens, beberapa lapis kertas mungkin cukup.
Juga, kontak permukaan benda kerja dengan bus katoda dapat menyebabkan munculnya cacat permukaan.
Saat memuat benda kerja ke dalam tangki pada saat penggembalaan yang tidak terduga atau kontak dengan bus katoda, busur listrik tergelincir, yang dapat menyebabkan micropitting (cacat titik mikro). Kontak permukaan benda kerja dengan permukaan anoda juga menyebabkan cacat serius. Bagaimanapun, benda kerja yang telah bersentuhan dengan bus katoda atau dengan anoda harus ditarik keluar dari tangki (bak) dan diselesaikan kembali dengan cara yang tepat dan diperiksa dengan cermat sebelum pelapisan ulang.
Seringkali, cacat juga dapat terbentuk selama transportasi yang ceroboh atau pemuatan benda kerja. Oleh karena itu, personel yang bekerja perlu mengikuti teknologi pengangkutan atau pemuatan blangko dengan sangat hati-hati, dan juga sangat berhati-hati dalam tindakannya.
Cacat pada logam dasar.
Jika logam dasar itu sendiri dianggap sebagai sumber cacat, maka 2 masalah harus dipertimbangkan: (1) penyelesaian mekanis dan metode persiapan permukaan lainnya dan (2) kontinuitas metalurgi (integritas) dari struktur logam pada permukaannya dan sekitarnya.
Proses penyelesaian mekanis dapat dibandingkan dengan pekerjaan bajak di tanah yang subur. Terlepas dari apakah alur dipotong oleh satu titik alat pemotong atau oleh banyak titik roda gerinda atau batu asah, setiap titik bajak membentuk alur dengan tepi terangkat di tepinya. Tepi ini biasanya mengandung fragmen dan microburr logam. Tepi tajam dan potongan logam yang terbentuk menjadi konsentrator kepadatan arus tinggi dari mana deposisi kromium dimulai, seperti yang ditunjukkan oleh Jones dan Kenez dalam proyek penelitian 14AES. Di tempat-tempat ini, cacat nodal lahir, yang menyebabkan banyak masalah saat mendapatkan pelapisan krom keras. Saat memoles lapisan yang sudah jadi, cacat ini terkelupas, yang mengarah ke pembentukan rongga.
Gambar 1 menunjukkan arde poros baja 4140 hingga lapisan 16 mikron dan dilapisi dengan kromium 0,5 mm (20 mil). Ada banyak simpul dan inklusi gas di permukaan lapisan. Gambar 2 menunjukkan inklusi gas yang diperbesar, sehingga menimbulkan cacat besar pada logam dasar. Kromium pada anoda larut. Pemeriksaan mikroskopis permukaan logam dasar (Gbr.3) memungkinkan untuk mendeteksi konsekuensi penggilingan intensif. Pengikisan logam dasar berlangsung sangat intensif sehingga permukaan mengeras dan, di bawah aksi tegangan tarik, retakan terbentuk di permukaan, tegak lurus terhadap arah penggilingan.
Poros serupa (gambar 4) sebelum pelapisan listrik menjadi sasaran pemesinan akhir dengan berbagai cara. Hasilnya menunjukkan apa yang diberikan oleh masing-masing metode tersebut. Awalnya, sebelum memasuki laboratorium, poros padat mengalami penggilingan kasar.
Bagian permukaan keliling bagian tengah poros tidak disentuh sama sekali, sementara bagian lainnya dipoles (secara manual dengan bahan abrasif tanpa menggunakan jangka sorong (elemen pendukung)) pada mesin bubut dengan satu set amplas; dengan tingkat grit yang terus meningkat: pertama dengan grit 320, kemudian 400, kemudian kertas dengan silikon karbida dengan grit 600 digunakan, menutupi sekitar 1/4 - 1/3 dari keliling poros. Satu area dipoles bulat menggunakan campuran dengan wol baja. Bagian lain ditiup kering dengan partikel alumina dengan ukuran butir 120. Bagian 3 tidak diproses. Permukaan yang diperoleh ditunjukkan dalam mikrograf pada Gambar 5-10.
Gambar 5 menunjukkan permukaan baja tanah sebelum dan sesudah pelapisan. Lapisan kromium sangat nodular, dengan lokasi cacat nodal di sepanjang alur dari penggilingan.
Gambar b menunjukkan permukaan yang dipoles dengan kertas sebelum dan sesudah pelapisan. Garis pengamplasan yang terlihat pada Gambar 5 (atas) telah dihilangkan, tetapi sisa goresan dan tonjolan masih terlihat. Namun, permukaan krom ternyata jauh lebih baik daripada pada Gambar 5 (di bawah).
Pada Gambar 7, garis gerinda masih terlihat di permukaan tanah, ditiup dengan partikel alumina; lapisan krom sangat rumit (dengan banyak dendrit bulat). Gambar 8 menunjukkan permukaan yang dipoles dengan kertas dan ditiup dengan partikel alumina. Tidak ada garis yang lebih terlihat dari penggilingan, tetapi sebagai akibat dari bertiup, banyak cacat bulat muncul di permukaan.
Gambar 9 menunjukkan permukaan tanah dan dipoles dengan lingkaran elastis. Setelah dipoles, permukaan krom menjadi sangat halus. Bintik-bintik terkonsentrasi muncul di tanah, kertas dipoles dan permukaan dipoles dengan lingkaran elastis. Bintik-bintik ini menunjukkan bahwa inhibitor korosi telah dicuci dan ada goresan pengamplasan yang relatif dalam. Memoles dengan amplas tentu saja meningkatkan kualitas permukaan, tetapi tidak cukup dalam untuk menghilangkan semua kekasaran mikro yang ditinggalkan oleh penggilingan.
Sebelum pelapisan, poros diawetkan secara anodik (berhubungan dengan anoda) selama beberapa detik, hal ini dilakukan untuk meminimalkan berbagai perubahan keadaan permukaan baja. Kemudian permukaan poros dilapisi krom dalam bak galvanik industri, ketebalan lapisan dibawa ke 0,2 mm.
Contoh menunjukkan bahwa permukaan dan pelapisan yang sangat baik hanya dapat diperoleh dengan sepenuhnya membersihkan kekasaran mikro yang disebabkan oleh penyelesaian mekanis. Ini dapat dicapai dengan menghilangkan lapisan tipis keripik dengan roda gerinda abrasif yang tajam, sering berpakaian, membuat lintasan satu demi satu dan dengan demikian menghilangkan alur yang dalam dan membuatnya lebih kecil, mereka dapat dihilangkan dengan memoles berturut-turut dengan amplas dan (elastis ) roda atau meniup partikel alumina. Perlu dicatat bahwa roda yang diasah, baru dilumasi, dilumasi dengan benar, dapat menghasilkan ketidakrataan permukaan yang lebih sedikit daripada roda berbutir halus yang dipoles, tumpul, atau tidak dilumasi dengan benar.
Grinding itu sendiri dapat menyebabkan pitting (titik depresi karena masuknya partikel halus lingkaran ke permukaan logam. Gambar 11 menunjukkan partikel berbutir halus yang telah terpisah dari lingkaran dan telah menembus ke permukaan. Untuk permukaan yang telah dipoles berat dengan lingkaran yang sudah dipoles dan aus, pemolesan saja tidak cukup. Meskipun permukaannya mungkin sangat halus, lapisan krom yang menempel tetapi mengalami tegangan tarik nantinya dapat mengangkat gerinda dan microburr, yang mengakibatkan cacat spheroidal.Oleh karena itu, gerinda ini harus dihilangkan dari permukaan logam dasar sebelum pelapisan.Setelah penggilingan atau pengasahan permukaan dengan hati-hati dengan Saat kekasaran dihilangkan lebih lanjut, beberapa metode dapat diterapkan untuk menghilangkan microburr terakhir: pemolesan sabuk berpelumas, peledakan uap, pemolesan roda tanpa menggunakan pelumas, pemolesan (roda elastis dengan campuran chip, superfinishing (atau penggilingan mikro) dan pemolesan listrik. Untuk informasi lebih lanjut tentang teknologi penggilingan, sumber yang baik adalah panduan untuk pemesinan logam, diterbitkan oleh American Society of Metalworkers, Metal Vapor OH 44073.
Ada sangat sedikit gambar struktur dendritik logam di Internet, tidak termasuk foto kristal Chernov yang terkenal, dan bahkan diagram dari buku teks karya A.P. Gulyaev. Tetapi jika Anda berurusan dengan struktur logam, maka Anda perlu tahu bagaimana tampilannya. Dalam hal seperti ilmu logam, tidak ada deskripsi yang dapat menggantikan gambaran nyata dari struktur, pertimbangan, pemahaman, dan analisisnya.
Jadi, dendrit dalam logam. Pertama-tama, harus dikatakan bahwa struktur dendritik terbentuk, sebagai suatu peraturan, selama kristalisasi dari lelehan.
Kristalisasi dari cairan dimulai dengan munculnya pusat kristalisasi, yaitu titik dari mana konstruksi lebih lanjut dari kristal berlanjut. Akibatnya, formasi kristal dari berbagai jenis mulai terbentuk dari cairan. Dalam kasus luar biasa, kristal terbentuk yang memiliki bentuk geometris yang teratur - polihedron atau polihedron. Ini terjadi ketika kondisi eksternal mendukung perkembangan penuh kristal (ke segala arah).
Dalam kondisi normal, kristal-kristal yang bentuknya tidak beraturan terbentuk, yang disebut kristalit. Ada dua jenis kristalit. Dalam satu kasus, bentuk kristal mendekati polihedral, atau berbentuk bulat. Formasi ini disebut grain. Dalam kasus lain, formasi kristal memiliki bentuk bercabang dengan celah yang tidak terisi, menyerupai pohon. Mereka disebut dendrit.
Dendrit adalah tahap awal pembentukan kristal. Kristal mulai terbentuk dari pusat kristalisasi. Dalam hal ini, pengepakan padat kelompok kristal menjadi satu kristal tidak diperoleh; pertama, kelompok-kelompok ini terkait satu sama lain dalam arah tertentu, membentuk sumbu kristal masa depan.
Jika kondisi kristalisasi sedemikian rupa sehingga ruang antara sumbu tidak memiliki waktu atau tidak dapat diisi, bentuk dendrit dipertahankan dan dapat diamati.
Dendrit (dari bahasa Yunani - pohon) adalah formasi kristal kompleks dari struktur percabangan seperti pohon (wikipedia - artikel "Dendrit (kristal)"). Definisi ini sangat tepat - dendrit memang memiliki struktur percabangan seperti pohon. Dan itu bisa dibuktikan. Gambar 1 menunjukkan dendrit asli. Itu dibentuk dalam proses sintesis suhu tinggi yang menyebar sendiri dalam sistem Ni-Ti-O.
Gambar 1. dendrit sejati.
Dendrit adalah kristal tunggal (yaitu satu kristal). ditunjukkan pada Gambar 2. Pertama, sumbu orde pertama terbentuk, kemudian sumbu orde kedua lahir dan tumbuh di atasnya. Berikutnya - yang ketiga.
Gambar 2. Skema pembentukan dendrit.
Seperti yang dapat dilihat dari gambar-gambar di bawah ini, dendrit dalam logam dalam bentuk mereka benar-benar mewakili "ranting". Kadang mereka bilang cabang dendrit".
Gambar 3 Dendrit dalam paduan aluminium: dendrit larutan padat aluminium dan eutektik Al-Si.
 |
 |
| Besi cor Austenitik CHN15D7 | Besi cor hipoeutektik |
Gambar 4
Dalam kristal nyata, sumbu orde pertama dan kedua biasanya terlihat, yang ketiga - lebih jarang (pada kenyataannya, tidak ada cukup waktu untuk pembentukannya - kristalisasi berakhir). Secara umum, semakin banyak orde terlihat, semakin lambat paduan mengkristal. Gambar 5 di bawah ini menunjukkan dendrit yang mengandung sumbu tiga ordo. Orde ketiga tidak sepenuhnya terbentuk, di beberapa tempat sumbu orde ketiga hanya digariskan. Sumbu urutan pertama adalah panah hijau, yang kedua - biru, yang ketiga - merah.
Gambar 5 Dendrit dari ordo yang berbeda dalam silumin.
Struktur dendritik dari paduan yang berbeda serupa. Tidak selalu mungkin untuk mengetahui jenis paduan apa itu dari penampilan struktur cor, terutama pada perbesaran rendah. Misalnya, dendrit dalam sistem baja, besi tuang, tembaga, dan oksida.
Gambar 6. Struktur dendritik dalam berbagai paduan pada perbesaran dari 100x hingga 200x.
Terkadang dendrit memiliki bentuk (biasa disebut "morfologi"), karakteristik paduan yang sangat spesifik. Misalnya, dalam silumin hipereutektik (paduan aluminium-silikon, kandungan silikon lebih dari 11,7%), ketika dilemparkan ke tanah, kristal silikon terbentuk yang memiliki struktur dendritik. Inilah yang disebut kristal silikon kerangka. Kadang mereka bilang "kerangka" dari silikon. Pada tingkat kristalisasi yang lebih tinggi (casting ke dalam cetakan logam - cetakan dingin), kristal silikon sudah memiliki bentuk poligonal. Namun, ada pengecualian...
Gambar 7 kristal silikon dalam silumin hipereutektik.
Pada perbesaran yang lebih tinggi, paduan lebih mudah ditentukan: paduan silumin (dendrit fase silika), besi cor feritik (dendrit ferit), babbitt ( dendrit antimon). Angka keempat tidak mudah diidentifikasi - ini adalah struktur yang diperoleh sintesis suhu tinggi yang menyebar sendiri(mungkin, dendrit intermetalik dengan latar belakang eutektik).
Gambar 8. Karakteristik dendrit dalam berbagai paduan.
Orang mungkin bertanya: mengapa begitu banyak tentang dendrit?
Faktanya adalah bahwa setiap materi diberikan struktur tertentu, berdasarkan tujuan praktis. Misalnya, besi tuang "berfungsi" dalam keadaan tuang (dapat berubah bentuk, tetapi ini bukan topik artikel ini). Baja, sebagai suatu peraturan, dikirim dalam keadaan cacat. Lembaran, batang, strip, pita - semua ini adalah bentuk pasokan produk setengah jadi baja. Untuk mendapatkan produk setengah jadi tersebut, baja tuang awalnya mengalami perlakuan tekanan khusus pada suhu tinggi. Seharusnya tidak ada struktur cor setelah pemrosesan tersebut. Karena itu, jika dipertahankan, maka ini adalah pernikahan. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 9. Lingkaran menandai cor "kerangka" dalam baja. Kami akan kembali ke topik ini di bagian "Anti-Produk".
Gambar 9. Sisa Makanan struktur cor dalam baja R18(produk - mengetuk).
Dendrit harus dikenali tidak hanya secara langsung dalam paduan, tetapi juga dalam bahan tambahan, misalnya, dalam paduan Wood. Struktur paduan kayu bervariasi. Itu tergantung pada komposisi, serta "segar" adalah paduan, atau digunakan kembali. Gambar 10 menunjukkan dendrit dalam paduan Wood, dicairkan berkali-kali. Secara alami, dalam paduan seperti itu ada banyak "kotoran" yang masuk ke dalam paduan selama peleburan kembali.
 |
 |
| sebuah | B |
 |
 |
| v | G |
Gambar 10. Dendrit dalam paduan Wood: a - gambar bidang terang; b-d - kontras interferensi diferensial.
Pola es selalu dapat dikenali. Es adalah wujud padat dari keberadaan air, yang terbentuk dalam proses kristalisasi (pembekuan). Bentuknya bermacam-macam. Ngomong-ngomong, dendrit es dapat dilihat di setiap genangan air yang membeku (harus diingat bahwa air pada kisaran suhu dari 0 hingga 100 0 C adalah es yang mencair).
Gambar 11. Dendrit es dari morfologi yang berbeda (foto kaca).
Kepingan salju juga dendrit, hanya dalam bentuk tanda bintang.
Tapi di bawah ini adalah dendrit, yang sayangnya tidak begitu terasa. Ini adalah kristal es di permukaan paving slab. di atas adalah air. Setelah es mencair, hujan mulai turun. Ubin tidak punya waktu untuk memanas karena konduktivitas termalnya yang tidak mencukupi. Berikut adalah bagian dari air hujan dan mengkristal.
Gambar 11. Dendrit es di permukaan ubin tempat semua orang jatuh.
Foto-foto berikut adalah dendrit pada logam Gambar 13 menunjukkan hasil pencucian bagian berilium perunggu dengan etil alkohol (bukan air) setelah etsa dengan larutan jenuh kalium bikromat dalam asam sulfat. Pencucian dengan alkohol gagal, reagen tetap di permukaan dan mengering. Pada berbagai perbesaran, kristal kalium dikromat dapat terlihat di permukaan, memiliki warna yang khas.
 |
 |
| sebuah | B |
Gambar 13. Dendrit kalium bikromat pada sampel berilium perunggu BrB2.