"""""""~-~-~-~"~&~"~-~-~-~"""""""
Dendriti so razcepljeni skeletni kristali (v ožjem pomenu besede, kot pravilna definicija izraza). Toda izraz se pogosto uporablja v širšem kontekstu, ki pomeni vse drevesne razvejane oblike rasti kristalov in agregatov.Doslej se različni avtorji ne držijo vedno dovolj jasne ločitve med skeletnimi in dendritičnimi kristali in se ti izrazi pogosto uporabljajo. kot enaki. Medtem ko že leta 1961 I.I. Shafranovsky je opozoril na dvoumnost izraza dendrit in ga ločil od pojma "skeletni kristal". Ob upoštevanju kasnejših pojasnil je treba razcepljene skeletne (včasih antiskeletne) kristale označiti med kristalne dendrite, saj cepitev skeletnega kristala vodi do tvorbe obsežnih drevesnih razvejanih formacij. Ploščati "dvodimenzionalni" dendriti se razvijejo v tankih razpokah.
Ta izraz je starodavnega izvora, Werner je "dendritske oblike" mineralov omenil že leta 1774. D.P. Grigorijev.
Dendrit (iz grščine Drevo) je razvejana in divergentna tvorba, ki nastane med pospešeno ali omejeno kristalizacijo v neravnovesnih pogojih, ko se robovi ali oglišča skeletnega kristala razcepijo po določenih zakonih. Posledično kristalna struktura predmeta izgubi prvotno celovitost, pojavijo se kristalografsko neurejene podindividue. Razvejajo se in rastejo v smeri najintenzivnejšega prenosa mase (dobava hranilnega materiala na njihovo površino), kristalografska pravilnost začetnega kristala v procesu razvoja dendrita iz njega se z rastjo vse bolj izgublja. V primeru zaraščanja vrzeli med vejami dendrita lahko nastane kompleksna struktura s postopnim prehodom iz posameznega v agregat (ne pa enega kristala, ki bistveno razlikuje "dendrit" od "skeleta"). . Proces tvorbe dendritov se običajno imenuje dendritska rast.
Poleg kristalnih dendritov so znani sferokristalni dendriti, ki jih tvorijo razvejani disimetrični sferokristalni sferuliti - sferoidoliti.
Kot primer kristalodendritov lahko navedemo ledene vzorce na okenskem steklu, slikovite manganove okside v tankih razpokah, samorodni baker v območjih okostenelosti rudnih nahajališč, dendrite samorodnega srebra in zlata, rešetkaste dendrite avtohtonega bizmuta in številne sulfide. Sferoidolitni dendriti so znani po malahitu, grozdju podobnim todorokitu, baritu in drugih mineralih, med njimi tudi koralitni kalcitni agregati v kraških jamah.
Klasična strogo simetrična snežinka je dober primer skeletnega kristala. In ledeni dendriti so dobro poznani v ledenih jamah, kjer lahko dosežejo velike velikosti. Razvejani dendriti ledu so pogostejši kot druge oblike med številnimi vrstami vzorcev zmrzali na okenskih steklih. Narava kristalizacije vode na steklu je v veliki meri odvisna od pogojev hlajenja. Po ohlajanju od 0 do - 6 °C in majhni začetni elastičnosti vodne pare se na površino okenskega stekla odloži homogena plast neprozornega, ohlapnega ledu. Za začetno tvorbo tanke plasti takega ledu imajo lahko napake v površinski strukturi in praske vlogo kot semena za kristalizacijo. Te vplive pa v nadaljnjem razvoju procesa v celoti pokriva splošna slika odlaganja ledu po celotni hladilni površini.
Če se hlajenje površine okenskega stekla začne pri pozitivni temperaturi in višji relativni zračni vlagi ter rosišče preide v procesu hlajenja, se na hladilni površini najprej odloži film vode, ki kristalizira v obliki dendritov že pri negativne temperature. Najpogosteje se dendritična kristalizacija začne na dnu stekla, kjer se zaradi gravitacije nabere več vode. Velikost dendritičnih kristalov je odvisna od materiala, ki je na voljo za njihovo tvorbo. V spodnjem delu okna, kjer je vodni film debelejši, so dendriti običajno veliki, s pomikom v zgornji del okna se velikosti dendritov zmanjšujejo, v primeru enakomerne vlage v steklu pa velikosti dendritov so približno enake. Nadaljnje hlajenje spodbuja razcepitev podindividuov s prehodom kristalnih dendritov v sferokristalne ali odlaganje med dendriti, nato pa na dendrite tankih plasti puhastega ledu. Hitro in znatno prehlajenje povzroči manjšo dendritično kristalizacijo. Ob pomanjkanju vlage na steklu se moti neprekinjen značaj kristalizacije in dendriti rastejo v otokih.
Literatura:
ena). Grigoriev D.P. O razliki v mineraloških izrazih: okostje, dendrit in poikilit. - Izv. univerze, geol. in Razv., 1965, št.8
2). Šafranovsky I.I. Kristali mineralov. Ukrivljene, skeletne in dendritične oblike. M., Gosgeoltekhizdat, 1961, str. 332.
3). Grigoriev D.P., Zhabin A.G. Ontogeneza mineralov. Posamezniki. M., "Znanost", 1975
4). Gorodetsky A. F., Saratovkin D. D. Dendritične oblike kristalov, ki nastanejo med antiskeletno rastjo. v soboto. "Rast kristalov" (uredila A. V. Shubnikov in N. N. Sheftal), 1957, str. 190 - 198
5). Dymkov Yu. M. Parageneza mineralov žil, ki vsebujejo uran. M. "Nedra", 1985, str. 62
6). Dymkov Yu.M.
Glede na koncepte tekočega stanja, obravnavane v razdelku "", je pri rahlem pregrevanju v primerjavi s tališčem struktura blizu strukturi kristalov. Med hlajenjem, ko se približuje temperaturi kristalizacije, se v tekoči kovini pojavijo procesi, ki vodijo do podaljšanja trajanja usedline delcev in večje stabilnosti kvazikristalov, iz katerih nastanejo jedra nove faze.
Nastajanje in uničenje zarodkov poteka neprekinjeno. Kriterij, ali nastane stabilno jedro ali ostane v metastabilnem stanju, je razmerje med velikostmi največjega kvazikristala in kritičnega jedra. S povečanjem stopnje hipotermije se kritični polmer zarodka zmanjša.
Polmer atoma železa je 0,8-10 ^ 8 cm, iz česar sledi, da bo tudi pri velikem prehlajenju kritično jedro sestavljeno iz sto in tisoč atomov. Prehlajenje je lažje doseči v mikrovolumnah, v katerih trdni vključki, ki so lahko kristalizacijski centri, zagotovo ne bodo. M.P.Brown in Yu.Ya.Skok na vzorcih železa z maso 10 g, staljenih v kremenčevih lončkih, dosegla prehlajenje za 290 °C pod temperaturo kristalizacije in A.A. -550 °C.
Tako globoka hipotermija v pravih ingotih ni dosegljiva. Upoštevati je treba, da prehlajenje po eni strani poveča hitrost in verjetnost nukleacije, po drugi strani pa zmanjša mobilnost delcev v tekočini in upočasni nastanek kristala. V prisotnosti netopnih nečistoč v kovini, kot so na primer nekovinski vključki, nastanejo kristalizacijski centri predvsem na teh nečistočah. V tem primeru ima pomembno vlogo strukturna korespondenca med nečistočo in kristalizirajočo kovino. Na kovinah z nizkim taljenjem so na primer ob predhodnem velikem pregrevanju odkrili pojav deaktivacije netopnih nečistoč, strukturno nehomogenih s kovino.
Nečistoče, topne v kovinah, lahko spremenijo vrednost medfazne energije. Učinek modificiranja aditivov v jeklu temelji na zmanjšanju vrednosti medfazne energije in posledično na zmanjšanju zahtevane stopnje prehlajenja in sočasnem zmanjšanju kritičnega polmera jedra (na koncu na zmanjšanju v velikosti zrn v kovini). Po podatkih V.E. Neimarka pri optimalni koncentraciji elementi, kot so Al, Ti, V, B in Ca, delujejo v ogljikovi in kot modifikatorji, ki izboljšujejo kristalno strukturo. Hkrati dodatki, kot so Zr, Nb in Mg, malo vplivajo na strukturo jeklenega ingota.
Nekateri izmed omenjenih modificirajočih dodatkov so hkrati močni deoksidanti, njihov vnos v jeklo pa spremlja tvorba oksidne dispergirane faze, ki sama pospešuje kristalizacijo.
Rast kristalov in tvorba dendritične strukture. Med kristalizacijo čistih snovi, ko stopnja prehlajenja taline in njena sestava ostaneta konstantna, ravnotežni pogoji pa ostanejo na meji kristalizacije, bi moral kristal rasti v idealno omejeni obliki, ki je lastna dani snovi, in periodičnost kristalna mreža mora ostati na vsaki točki kristala. V pravih zlitinah kristalizacijo spremljajo pojav strukturnih nepopolnosti in, kar je še posebej značilno za zlitine na osnovi železa, nastanek dendritov. Dendriti predstavljajo neprekinjeno prostorsko mrežo, v kateri se veje prvega reda odcepijo od debelega debla, od njih - drugega, nato tretjega itd. Vse veje imajo skoraj pravilno kristalografsko orientacijo.
| Slika 1 |
Dendriti so različnih velikosti. Manj ko rastejo, večji so. Masa znamenitega kristala Chernov, ki ga najdemo v skrčljivi lupini 100-tonskega ingota, je 3,45 kg, njegova višina pa 39 cm.
Nastanek dendritične strukture litega jekla je prvi odkril D.K.Chernov in menil, da je to dokaz njegove kristalne strukture. Študija kristalne strukture sive litine je dala DK Chernovu razlog za domnevo, da so nečistoče vzrok za rast dendritičnih kristalov. Ta predpostavka je bila nadalje razvita v delih sovjetskih znanstvenikov. V shemi, ki jo je predlagal D. D. Saratovkin, je vloga nečistoč pri tvorbi dendritov zmanjšana na blokiranje kristalne površine in ustavitev njene rasti, kar povzroči izmet osi novega reda.
 |
| Slika 2 |
Ko se ploskvi CB in AB premikata s hitrostmi vc in vx skozi časovni interval T na položaje CrO in ArO (slika 2 a), se koncentracijski gradient nečistoč pred ploskvama AB in CB poveča, medtem ko se pri vrh kristala vzdolž črte BO je koncentracijski gradient nečistoč nižji in ima najmanjšo vrednost v smeri rasti roba O. Ko odseka ArBr in CrB2 blokira monomolekularna plast nečistoč, rast obraz se ustavi, kristal
Za k. 824 289 raste v obliki igle v smeri VO (slika 2, b). Na robu se oblikujejo izrastki in zobje, nekateri od njih začnejo rasti kot glavna igla (slika 2, c).
Pri visokih hitrostih hlajenja, ko so izključeni pogoji za kopičenje nečistoč na rastočih kristalnih ploskvah, se dendritična struktura kovinskih kristalov nadomesti s celično, za katero je značilna odsotnost osi drugega reda, kristali pa imajo oblika vzporednih debel, ki mejijo drug na drugega (slika 3).
Celično strukturo, na primer, opazimo, ko se plošče iz silicijevega jekla (1,5-2,0% Si) ohladijo z debelino od 1 do 0,1 mm s hitrostjo 104-106 ° C / s. V tem primeru je povprečni premer celice manjši, višja je hitrost, pri ploščah, ki se najhitreje strdijo, pa je 2-2,5 μm.
V pogojih kristaliziranja ingotov se celična struktura praktično ne oblikuje, dendritična struktura pa je značilna za pravi jekleni ingot.
UDK 669.13.62
L.V. Palatkina
LASTNOSTI NASTANKA STRUKTURE V SIVI LITINI
Volgogradska državna tehnična univerza
Izvedena je analiza primarne strukture litega železa in obravnavana možna varianta njegove transformacije, ki vpliva na rast trdnosti litoželeznih ulitkov.
Ključne besede: siva litina, kompozitno utrjevanje, dendrit, evtektika, aktivnost ogljika (ac), trdnost.
Uvod
Številne študije v daljšem obdobju proizvodnje različnih izdelkov kažejo, da siva litina z lamelnim grafitom, ki ostaja eden najcenejših in cenovno dostopnih materialov, zagotavlja zanesljivost in vzdržljivost različnih strojev in mehanizmov. Vendar lito železo v veliki meri ne izkorišča svojih potencialnih zmogljivosti in rezerv, ki so tako potrebne za izboljšanje kakovostnih lastnosti izdelkov, izdelanih iz njega, in razširitev obsega njegove uporabe.
Nezadostna uspešnost proizvodnje pri izdelavi visokokakovostnih delov strojev in mehanizmov je v veliki meri posledica nepopolnega pristopa k procesom oblikovanja strukture sive litine. Hkrati je uporaba bistveno novega kompozicijskega pristopa k strukturi ene najstarejših livarskih zlitin najbolj obetavna od obstoječih smeri. Kompozicijski pristop temelji na dejstvu, da je primarna struktura sive litine v prvem približku podobna strukturi vlaknastih kompozitnih materialov (FCM), ojačanih z disketnimi vlakni. Morfološke značilnosti kristalizacijske strukture sive litine so takšne, da pri njenem nastanku v prvi fazi kristalizacije, ki tvorijo prostorski okvir, izstopajo zelo popolne tvorbe: razvejani, popolnoma kovinski dendritični monokristali primarnega avstenita, ki ohranijo svojo individualna oblika med nadaljnjimi transformacijami trdne faze. Ko interdenritna tekočina doseže evtektično sestavo, evtektik kristalizira v obliki celic in tako tvori neprekinjeno matriko. Vsaka celica ima zunanjo kovinsko mejo, ki jo sestavljajo nizko talilni likvati, notranji volumni evtektičnega avstenita v njej pa so oslabljeni, odvisno od stopnje razvejanosti monokristala grafita.
Predpogoji za kompozicijski pristop so bili postavljeni v delih tujih in domačih znanstvenikov N. G. Girshovich, G. A. Kosnikov, I. A. Ioffe, V. Patterson in G. N. Troitsky; razvil v študijah V. A. Ilyinskega, L. V. Kostyleve, A. A. Žukova in našel priznanje v delih B. N. Arzamasova in R. Elliota. V zvezi s tem je proučevanje strukture sivega železa in iskanje na tej podlagi novih tehničnih rešitev za izboljšanje kakovosti železnih ulitkov nujna naloga, ki ima tako znanstveni kot uporabni pomen.
Namen tega dela je bil preučiti značilnosti nastanka primarne strukture litega železa in analizirati možnost njenega spreminjanja za povečanje trdnosti železnih ulitkov.
Raziskovalna metodologija
Predmet študije je bila siva inženirska litina z lamelnim grafitom razredov SCH 15 - SCH 30 po GOST 1412-85 (ST SEV 4560-84). Stopnja evtektičnosti preiskovanih sestavkov litega železa je bila od 0,82 do 1,0. kovina-
© Palatkina L.V., 2012.
grafična analiza primarne strukture sive litine je bila izvedena na tankih izrezih iz materiala standardnih lomljenih vzorcev (Ø 30 mm).
Dendrite primarnega avstenita v sivi litini, ko smo jih raziskali z metodami optične metalografije, smo odkrili z večkratnim jedkanjem v mešanici borove in žveplove kisline: borova kislina v količini 10 - 30) g; žveplova kislina - v prostornini 100 ml. Kratkotrajno jedkanje 6 - 10 s, nato pa odsek speremo s tekočo vodo in rahlo poliramo.
Strukturo evtektične kristalizacije za določanje disperzije evtektičnih celic smo razkrili z jedkanjem vzorcev z reagentom, ki je sestavljen iz 3 g CuSO4, 4 g pikri-
nove kisline, 20 cm koncentrirane klorovodikove kisline in 100 cm etilnega alkohola. Najbolj jasno so bile evtektične celice odkrite po dvakratnem in trikratnem jedkanju in poliranju.
Kvantitativne metalografske študije za določitev volumskega deleža dendritičnih kristalov primarnega avstenita (/dk) smo izvedli s sekantno metodo na mikroskopu Neophot-21 pri povečavah od 10 do 100. Dolžino dendritov smo ocenili po največji v ta razdelek. Dalje od izraza
kjer je X dendritični parameter - razdalja med središči osi drugega reda, ugotovljen je premer dendritičnih kristalov.
Morfologijo dendritov smo preučevali na tankih izrezih pri povečavi od 3 do 100-krat z uporabo optične daljnogledne lupe MBS-7 ter optičnih mikroskopov Neophot-21 in Olimpus BX61. Glede na ojačevalno vlogo primarnih avstenitnih dendritov je bila posebna pozornost namenjena njihovi legi glede na destruktivne obremenitve in z njimi utrjene evtektične celice.
Za oceno disperzije evtektičnih celic, omejenih z mrežo fosfidnega evtektika, smo povprečni premer izmerili z linearno metodo, pri čemer smo šteli število zrn na 1 cm poljubne sekante na vsaj petih mestih tankega preseka s povečanjem tri do petkrat.
Pri ugotavljanju narave nenormalnih dendritičnih kristalov smo izvedli kvalitativno analizo mikrolikvacije silicija z barvo filma SiO2, ki nastane na površini tankih rezov med jedkanjem v vreli vodni raztopini natrijevega pikrata. Ker se je vsebnost Si v strukturnih komponentah litega železa zmanjšala, se je barva filma spreminjala v naslednjem vrstnem redu: rumeno-zelena, modra, vijolična in slamnato rumena. Na podlagi spremembe intenzivnosti barve posameznih mikrolikvacijskih con so bile konstruirane različice približnih profilov segregacijskih krivulj, ki so odražale povprečne grafične prikaze porazdelitve Si po preseku dendritičnih vej in v medvejah. Ocenili smo značaj silicijeve mikrolikvacije, enakomernost barve znotraj posamezne mikrostrukturne cone, dolžino prehodnih con spremembe barve, prisotnost nenadne spremembe barve itd.
Z mikrorentgensko spektralno analizo smo preučevali heterogenost ojačitvenega dendritičnega okvirja litega železa glede na vsebnost Si, Mn in S ob neprekinjenem gibanju sonde in s pomočjo dolgega (60 s) niza impulzov. na posameznih značilnih točkah poti, ki prečkajo dendritske veje. Raziskave mikrokemične heterogenosti porazdelitve elementov po preseku ojačitvenih dendritičnih vej sive litine so bile izvedene na rentgenskem mikrosondalnem analizatorju Super Prob-733.
Durametrične študije sprememb lastnosti dendritičnih vej so bile izvedene pred in po toplotni izpostavljenosti.
S skenirnim elektronskim mikroskopom REM-250 smo analizirali uničenje sive litine s stališča njene analogije z vlaknastim kompozitom.
Termokinetične pogoje kristalizacije kot možnega vzroka za nastanek nenormalnih dendritov smo metalografsko ovrednotili s primerjavo disperzije primarne strukture v vzorcih litega železa normalne in nenormalne strukture. Hkrati smo ugotovili:
Volumenski delež dendritov (/ Dk);
Razdalje med vejami drugega reda (X), mikroni;
Debelina dendritičnih vej, vključno z mejo, mikronov;
Disperzija evtektičnih celic (0), mikroni;
Morfologija grafitne faze.
Vse navedene meritve so bile izvedene z znanimi metodami kvantitativne metalografije, katerih zanesljivost je zagotavljala zadostna baza meritev (> 30) in statistična obdelava rezultatov raziskav.
Za merjenje debeline dendritov so bili v vidnem polju uporabljeni le preseki dendritičnih vej v obliki krogov ali elips. Debeline dendritov so najmanj prikladni parametri za merjenje in za dosego sprejemljive natančnosti zahtevajo bistveno večjo bazo, ki smo jo v teh študijah povečali na 100 - 150 meritev. Menili so, da bi razlika v debelini dendritov v anomalnem in standardnem litem železu lahko postala informativni parameter za analizo značilnosti kristalizacije zunanjih in notranjih mikrostrukturnih con v anomalnih vejah.
Z vidika prehlajenja je bilo predvideno tudi identifikacijo grafita v litih železah z anomalno strukturo, da bi izključili ali potrdili možnost njegovega nastanka zaradi razpada karbidov. Za te študije je bila načrtovana uporaba transmisijske rentgenske mikroskopije tankih folij iz litega železa na rentgenskem mikroskopu MIR-2 z ostro fokusno cevjo (volframova anoda). Priprava vzorca je vključevala izrezovanje litoželeznih plošč debeline 1 - 0,5 mm in njihovo naknadno redčenje na folijo debeline > 0,08 mm z ročnim mletjem na drobnozrnatem papirju. Debelina folije je bila izbrana v skladu s parametri proučevanih konstrukcijskih elementov.
Informacijska vsebina volumetričnih slik grafitnih vključkov je bila določena z njihovo obliko. Tako bi lahko v prid razgradnji karbidov pričali majhni izolirani vključki, ki bi bili celo približno podobni žarjenemu grafu, medtem ko bi bile tankokrpaste rozete, ki rastejo iz enega središča, značilne za njihovo ločitev od tekoče faze.
Tako je primerjalna analiza parametrov primarne strukture litega železa z anomalno in standardno strukturo dendritov omogočila pridobitev zanesljivih informacij o vlogi kristalizacijske termokinetike pri nastanku anomalije.
Raznolikost oblik termodinamičnih učinkov na strukturo litega železa je zahtevala predhodno analizo v okviru določene delovne hipoteze, ki omejuje obseg možnih raziskovalnih možnosti. V zvezi s tem smo kot preizkus delovne hipoteze, ki pojasnjuje učinek kristalizacijske termodinamike na tvorbo visokokotne meje v dendritih, analizirali le možnost blokiranja rasti dendritov, na primer s površinsko aktivnimi nečistočami.
Za določanje vsebnosti nečistoč je bila predvidena uporaba fotoelektričnega kvantnega metra ARL 3400. Pri primerjalnih študijah standardnih in anomalnih vzorcev litega železa so upali, da bodo našli razlike v vsebnosti nečistoč s pozitivno Gibbsovo adsorpcijo. Prisotnost takšnih nečistoč bi lahko radikalno spremenila standardno dendritično kristalizacijo.
Rezultati raziskav
Analiza skladnosti primarne strukture sive litine osnovnim principom utrjevanja kompozitov z neorientiranimi diskretnimi vlakni je pokazala, da je prvi princip kompozitnega utrjevanja VKM, ki je, da mora prostorninski delež ojačitvenih vlaken v kompozitu biti v območju od 20 do 80%, je izpolnjena v litem železu.
Pokazalo se je, da volumski delež ojačitvenih dendritičnih kristalov (/Dk) v industrijskih litih železah bistveno variira: od 15 do 65 % (slika 1).
/ dk< 15 /дк Ä 25 /дк Ä 35 /дк « 45 /дк > 55
riž. 1. Dendritična struktura litega železa s stopnjo evtektičnosti 0,82< Sc <1,0, приведенная толщина стенки отливки 15 мм, х 70
Prav tako je treba opozoriti, da je volumski delež dendritov (/Dk), ki igrajo vlogo ojačitvenih vlaken v litem železu, s sodobnimi tehnologijami litja mogoče regulirati v industrijskih litih litih v celotnem obsegu.
Kot rezultat raziskave je bilo ugotovljeno, da se ob drugih enakih pogojih s povečanjem števila dendritov v volumnu kovine poveča trdnost sestavkov litega železa, vendar le do določene meje (~ 45 %), pri katerem pride do kvalitativne spremembe odvisnosti, povečanje števila ojačitvenih dendritov pa se ne odraža v povečanju trdnosti litega železa (slika 2).
"Vi * ♦. K ♦ ♦♦ Г" 1 ♦♦ ♦ f< * * ■
9zh * t ♦ X * ♦ ♦ ““ ♦< » 1
riž. 2. Odvisnost natezne trdnosti (s) sive litine od prostorninskega deleža dendritov (/ DK)
Da bi razjasnili razloge, ki so privedli do tega, smo raziskali porazdelitev dendritov glede na uporabljeno obremenitev v prečnih in vzdolžnih prerezih polomljenih vzorcev iz litega železa, ki imajo bistveno različne vrednosti trdnosti pri enakem volumskem deležu.
Med analizo je bilo ugotovljeno, da se lito železo v fazi dendritske rasti strdi v skladu s klasično teorijo oblikovanja strukture. Če pustimo ob strani vprašanje
tvorbo cone zamrznjenih kristalov, lahko trdimo, da pride do tvorbe dveh con. Prvo območje stebrične kristalizacije, opaženo z zunanje površine vzorca in je sestavljeno iz dendritov z vzporednimi osemi prvega reda, in drugo območje enakoosnih kristalov z naključno usmerjenimi dendriti v osrednjih predelih, katerih dolžina je variirala od 0,1 - 0,5 do 1,5 mm.
Tako je porazdelitev dendritov glede na uporabljeno obremenitev različna in je lahko stohastična, transkristalna in mešana (slika 3).
"STOHASTIČNI" "MEŠANI, CONSKI" "TRANSKRISTALIZACIJA"
VZDOLŽNO E IN sh shsh
KRIŽ V
SHEMA ёSh, ♦
riž. 3. Porazdelitev dendritičnih kristalov v volumnu standardnih raztrganih vzorcev, x 15
Transkristalno strukturo dendritnih kristalov z razvito osjo I reda in majhno dolžino osi II reda opazimo le pri njihovem velikem volumskem deležu, praviloma pa je smer osi I reda pravokotna na uporabljena napetost, ki povzroči zmanjšanje odpornosti litega železa na širjenje glavne razpoke, katere trajektorija se zlahka upogne okoli vej dendritičnega ogrodja, ne da bi jih prečkala. To vodi v dejstvo, da povečanje volumskega deleža dendritičnih vej ne poveča trdnosti sestave kot celote.
V odsotnosti cone stebrične kristalizacije je bila v približno 45% primerov opažena popolnoma stohastično porazdelitev ojačitvenih dendritov, 35% pa je predstavljalo mešano strukturo. V preostalem volumnu preučenih vzorcev je bil ugotovljen pojav transkristalizacije (čeprav ni imela neprekinjene fronte, ampak je zavzemala le del volumna v vzorcu).
Študije so pokazale, da je v industrijskih litih železah dolžina dendritičnih kristalov večkrat večja od njihovega premera 1dc = (3 ^ 16) ± 0,94 mm, ^ dc = (20 ^ 28) ± 0,85 μm, zato je razmerje med dolžino dendritov na njihov premer (/dk / ^dk) presega najmanjšo vrednost, ki je potrebna za vlaknaste kompozitne materiale, ki mora biti več kot 10.
Hkrati je pri velikem volumskem deležu dendritov opazna njihova paketna struktura (slika 4). V tem primeru dendritični kristali zasedajo precej velik volumen, saj med strjevanjem rastejo v vse smeri.
Glede na uporabljeno obremenitev imajo dendritični kristali paketno strukturo in stohastično usmerjenost, glavna razpoka pa med širjenjem povzroči njihovo uničenje ali spremeni svojo smer in se upogne okoli njih, kar nedvomno poveča odpornost materiala na uničenje. . Lite železe s takšnimi strukturami se praviloma nahajajo v zgornjem delu odvisnosti (slika 2), kar zagotavlja trdnost ~ 300 MPa.
riž. 4. Struktura paketa dendritičnih kristalov v litem železu, x 7
Dokazano je, da pri sivih litih z različnimi količinami dendritov stopnja vpliva velikosti evtektičnih celic na trdnost ni enaka. Povečanje trdnosti pod vplivom povečanja disperzije matriksnih celic opazimo pri litih litih z volumskim deležem dendritov, ki ne presegajo 25 %, pa tudi pri litih litih z visoko vsebnostjo dendritov (> 45 %), tj. ko je krepilni učinek dendritov oslabljen ali nezadosten (slika 5) ...
riž. 5. Odvisnost trdnosti (s) litega železa od premera celic evtektične matrice (-SPM)
Naslednji princip kompozitnega utrjevanja VKM zahteva, da je trdnost vlaken v kompozitu večja od trdnosti matrice (s FIBER >> s MATRIX).
V sivi litini se pri kristalizaciji dendriti primarnega avstenita obogatijo z grafitizirajočimi elementi, ki povečajo aktivnost ogljika (ac), medtem ko karbidno-stabilizacijski elementi (ki zmanjšajo ac) obogatijo evtektično komponento. Takšne značilnosti mikrolikvacije komponent povzročajo razliko v aktivnosti ogljikovega Dac med mikrolikvacijskimi conami "dendrit - evtektika". Lito železo nagiba k izenačevanju aktivnosti ogljika, vendar zaradi nizke difuzijske mobilnosti
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
Izravnavanje komponent izmeničnega toka se izvaja samo zaradi prenosa mase samega ogljika iz dendritov v evtektik. Nastala likvacijska polarizacija elementov ima povečano obstojnost in se ob ohlajanju obdrži tako na interval evtektoidne transformacije kot na sobno temperaturo ter se zadrži in poslabša tudi pri naknadnem ponavljajočem se tehnološkem ali obratovalnem subkritičnem segrevanju litoželeznih ulitkov.
Ta lastnost mikrolikvacijske porazdelitve elementov zmanjšuje ne le ojačitveno sposobnost dendritičnega okvirja, temveč tudi trdnost litega železa kot celote. Ker se evtektoidna transformacija tvori v dendritih namesto sorbitolu podobnega perlita z trdnostjo 800 MPa, manj razpršenega in zato manj obstojnega perlita ali prostega ferita z trdnostjo manj kot 400 MPa. V delu je bilo ugotovljeno, da je mehčalni učinek ferita, ki se nahaja v primarnih dendritih, 15-20-krat močnejši od učinka ferita, ki se nahaja v evtektični matriki.
Izvajanje pogoja (s
A) morda, na primer z uporabo
lito železo z nizko vsebnostjo mangana z uravnoteženo zmanjšano vsebnostjo Si, ki zmanjšuje nagnjenost k oploditvi in mehčanju dendritičnih vej. Metalografske študije industrijske sive litine pa so pokazale dendritične veje s sorbitolom v jedru (NU 269 - 316), ki ga obdaja feritna (NU 128 - 98) ali perlitna (NU 239) lupina (sl. 6 a, b). ).
riž. 6. Struktura dendritičnih kristalov s sorbitolu podobnim perlitom (a), x 100, in fragmenti vej (b) v feritnih (zgoraj) in perlitnih (spodnji) lupinah, x 500. Prerazporeditev ogljika v preseku nenormalnih dendritov pod toplotnim delovanjem, x 500:
c - lita struktura; d - mejna razogljičenje. (jedkano 4 % HNO3)
Izkazalo se je, da je toplotna stabilnost sorbitola v osrednjih conah dendritov anomalne strukture veliko višja kot pri standardnih dendritih perlita. In tudi s popolno oploditvijo grobolamelnih perlitnih lupin (slika 6, c, d), ki jo spremlja močan padec vrednosti mikrotrdote v teh conah in posledično njihove trdnosti, trdnosti notranjega cone zaradi stabilne strukture, podobne sorbitolu, so ostale praktično nespremenjene.
Nenormalne dendritične strukture so bile ugotovljene v kupolnem talilnem železu (1 talil na 148 testiranih) in v litem železu iz električnih peč (3 taline na 106 testiranih) oziroma 0,67 % oziroma 2,83 %.
Pri litem železu je treba izpolniti še eno načelo kompozicijskega utrjevanja: pogoje za vzpostavitev močne vezi med ojačitvenimi vlakni in matriko.
Študije, opravljene s skenirajočo elektronsko mikroskopijo, so pokazale, da ojačitveni dendriti, ki so najbolj trpežni strukturni elementi, ne zaznavajo v celoti destruktivnih napetosti in se tako rekoč "odlepijo" od evtektične matrice nizke trdnosti (slika 7). Na prelomni površini je izpostavljen v bistvu nepoškodovan dendritični okvir, opazne so štrleče dendritične veje in enakomerno razmaknjene votline, iz katerih so se dendritične veje "izvlekle", to je v litem železu, se kažejo značilnosti uničenja, značilne za vlaknene kompozite. .
riž. 7. Površina uničenja litega železa:
a - ojačitev dendritične strukture na površini zloma, svetlobna mikroskopija, x10; b - štrleči ojačitveni dendriti, x 50; c - votline iz "izvlečenih" dendritov, skenirna elektronska mikroskopija - REM 250, x 100
Izpolnjevanje zahteve - krepitev vezi med dendriti in evtektično matriko - je možno izvesti tudi zaradi tvorbe anomalne dendritične strukture v litem železu v obliki sorbitolu podobnih dendritičnih vej, obdanih z neprekinjenim "tamponskim" feritom. ali perlitno lupino.
Bistveno pomembno je, da je bilo ugotovljeno, da imajo vse litoželezne gredice z anomalno dendritno strukturo popolnoma enak ferit-grafitni evtektik z degenerirano obliko interdendritnega grafita (slika 6).
Izjemno nezaželena, z vidika vpliva na trdnost litega železa, pa se morfologija grafita v feritni matrici v analiziranih sestavkih ni izkazala negativno. Poleg tega so sorazmerno visoke vrednosti trdnosti v območju 245-290 MPa z relativno nizko trdoto HB 184-217 MPa zagotovile tem chu-puškam dobre kazalnike kakovosti K = sv / HB.
Študija prave oblike grafita z metodo prenosne mikrorentgenske difrakcije tankih folij iz litega železa je pokazala njegovo monokristalno strukturo v volumnu vsake evtektične celice in »nerast« čez mejo v sosednje celice ( Slika 8).
riž. 8. Narava grafita v litem železu z anomalno sekundarno strukturo dendritov, x 100:
a - optična mikroskopija; b - transmisijska mikroskopija Čeprav tega pri preučevanju z optično mikroskopijo ni mogoče zaznati, ugotavljamo le njihovo velikost, ki je bila pri anomalnih litih litinah precej velika.
Ugotovljeno je bilo, da je razpršenost anomalnih dendritičnih struktur precej nizka, saj je razdalja med vejami drugega reda X anomalnih dendritov 34 μm, med lito železo z navadno kristalizacijo pa 25. Debeline dendritičnih vej z lupinami presegajo dimenzije vej v standardnih vzorcih litega železa za približno 1,4-1,8-krat.
Opravljene študije so omogočile ugotovitev, da termokinetični pogoji kristalizacije kot možni razlog za nastanek nenormalnih dendritov niso odločilni dejavnik.
Homogene feritne lupine (slika 9, a) anomalnih dendritov ob barvnem jedkanju (slika 9, c) dobijo nehomogeno barvo, kar je značilno, da notranji del lupine nenormalnega dendrita vsebuje manj silicija kot središče dendrita. , zunanji del pa ga presega.
riž. 9. Mikrolikvacijska heterogenost anomalnih dendritičnih vej litega železa,
feritni ovoj:
a - jedkano z nitalom, x 100; b - jedkanje v vrelem natrijevem pikratu x 100; c - notranja meja nenormalnega dendrita x 2500
Notranja visokokotna meja (slika 9, c), ki ločuje zunanje lupine od središča v dendritičnem kristalu, ima zadostno debelino, čeprav se pojavlja le v nekaterih vejah tako s feritnimi kot perlitnimi lupinami. Analiza je odkrila tudi veje brez notranjih visokokotnih meja. Ugotovljeno je bilo, da v tem primeru ostane tanek zunanji feritni rob, ki je obarvan enako kot evtektični avstenit, vendar ne tvori vidne meje znotraj dendrita, vedno vizualno razločen. Med običajnim jedkanjem se zlije z ozadjem in ga v standardnih kristalizacijskih dendritih ni.
Različice približnih profilov segregacijskih krivulj, izdelane na podlagi vizualnih ocen spremembe barve in intenzivnosti obarvanja, so pokazale kvalitativno naravo segregacije Si po prerezu vej v anomalnih dendritih (slika 10). . Nenadna sprememba koncentracije Si kaže na večplastno strukturo anomalnih vej, ki vključuje zaporedno strjene elemente treh mikrolikvacijskih con: dendrite primarnega avstenita, presežek avstenita notranje lupine in oborjen avstenit zunanje lupine.
Do konca rasti dendritov preostala interdendritična tekočina litega železa še vedno ne doseže evtektične koncentracije, iz nje pa se sprosti presežek avstenita, ki se obarja na primarnih dendritih. In čeprav do začetka evtektične transformacije sloj presežka avstenita iz interdendritske tekočine zaključi tvorbo
Dobljene rezultate so dodatno potrdili tudi podatki rentgenske mikrospektralne analize. Pregledi porazdelitve silicija, mangana in žvepla so prikazani na sl. 10.
riž. 10. Kvalitativna narava ločevanja elementov vzdolž prečnega prereza vej
pri nenormalnih dendritih:
a - kvalitativni diagram spremembe segregacije Si vzdolž polmera anomalnega dendritičnega kristala z zaporedno spremembo mehanizmov rasti trdne faze: 1 - primarni avstenit (neprekinjena rast); 2 - prekomerni avstenit (rast za plastjo); 3 "- oborjen avstenit; 3 - evtektična zmes; b - sprememba intenzivnosti značilnega sevanja elementov (Mn, Si in S) dendritov anomalne strukture.
Tako je bilo glede na profil segregacijskih krivulj mogoče identificirati različne mehanizme rasti trdne faze, ki se med seboj nadomeščajo v pogojih resničnega utrjevanja tehničnih litin.
Nadaljnje študije so bile izvedene ob predpostavki hipoteze o termodinamični naravi zaznanih anomalij v dendritični strukturi. Domnevali so, da je najverjetnejši pojav anomalne strukture dendritičnih kristalov v litem železu povezan z blokiranjem rasti dendritov s površinsko aktivnimi nečistočami.
Analiza kemične sestave vsakega od litin s takšno strukturo (slika 6) je pokazala prisotnost nečistoč s pozitivno Gibbsovo adsorpcijo, katerih skupna količina bi lahko povzročila prezgodnje blokiranje rasti dendritov (tabela 1).
Tabela 1
Kot 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
Pridobljeni podatki (preglednica 1) so omogočili izbiro sestave kompleksnega dodatka, vnesenega v talino litega železa, in pridobivanje dendritov anomalne strukture (slika 6). Hkrati je bila trdnost pridobljenih litin v mejah razredov SCH 30 - SCH 35, standardne litine pa razredov SCH 20 - SCH 25.
Na podlagi opravljenih študij je bil ugotovljen pomen parametrov primarne strukture sivega železa, ki so odgovorni za povečanje trdnosti železnih ulitkov. Dokazano je, da se volumenski delež dendritov v industrijskih litih železah giblje od 15 do 65 %. V tem primeru se ob drugih enakih pogojih s povečanjem števila dendritičnih kristalov v volumnu materiala poveča trdnost litega železa, vendar le do določene meje (~ 45%), ki jo določa porazdelitev dendritov v prostornini materiala glede na uporabljeno obremenitev in njihovo strukturo. Nadaljnje povečanje količine dendritov v materialu ne vpliva na spremembo vrednosti trdnosti v smeri zmanjšanja ali povečanja njene vrednosti.
Dokazano je, da v industrijskih sestavkih iz litega železa z različnimi količinami dendritov stopnja vpliva velikosti celic evtektičnega matriksa na trdnost ni enaka. Povečanje trdnosti pod vplivom povečanja disperzije evtektičnih celic opazimo pri litih železah z volumskim deležem dendritov, ki ne presega 25 %, pa tudi pri litih litih z visoko vsebnostjo dendritov (> 45 %), tj. , ko je krepilni učinek dendritov oslabljen ali nezadosten.
Opravljene študije so razkrile doslej neznane načine preoblikovanja dendritične strukture litega železa, ki temeljijo na razmerju med njegovo sestavo in vzorci oblikovanja strukture, kar je omogočilo razvoj nove metode za uravnavanje trdnostnih lastnosti litega železa. železni ulitki.
Bibliografski seznam
1. Girshovich, NG Primarna struktura kot merilo za ocenjevanje mehanskih lastnosti sive litine / NG Girshovich, A. Ya. Ioffe, GA Kosnikov // Progresivna oblika oblikovanja, znanost o kovinah in toplotna obdelava. Leningrad. hiša znanosti in tehnike propaganda. 1968 .-- 30 str.
2. Patterson, V. Mikrostruktura litega železa in njene lastnosti // 29th International Congress of Foundry Workers. - M .: Strojništvo, 1967. S. 55-63.
3. Troitsky, GN Lastnosti litega železa / GN Troitsky; ur. M.G. Oknova. - Leningrad - Moskva: Državna znanstveno-tehnična založba literature o črni in barvni metalurgiji 1941. - 290 str.
4. Ilyinsky, V. A. O sestavljenem značaju kristalizacijske strukture litega železa z različnimi stopnjami evtektičnosti / V. A. Ilyinsky, L. V. Kostyleva // Izv. Akademija znanosti ZSSR. Kovine.
1986. št. 5.C. 116-118.
5. Litvinenko, MN Možnosti oblikovanja strukture in lastnosti kompozitnega materiala v ulitkih iz litega železa. Litvinjenko [et al.] // Livarna. 1994. št. 12. S. 7-9.
6. Ilyinsky VA Odvisnost trdnosti sive litine od njene primarne strukture. Ilyinsky, L. V. Kostyleva // Livarna. 1997. št. 5. S. 25-26.
7. Ilyinsky, V. A. Pravilnosti mikrolikvacije v zlitinah železa in ogljika in nove možnosti tehnologije ulivanja / V. A. Ilyinsky, A. A. Žukov, L. V. Kostyleva // 55. mednarodni kongres livarskih delavcev. - M., 1988. C. 1-11.
8. Gradbeni materiali: referenčna knjiga / BN Arzamasov [in drugi]; ur. B.N. Arzamasova. - M .: Mashinostroenie, 1990 .-- 688 str.
9. Elliott, R. Nadzor evtektičnega strjevanja / R. Elliott // Moskva: Metalurgija.
10. Palatkina, LV Raziskave anomalij dendritske strukture litega železa / LV Palatkina, LV Kostyleva, VA Ilyinsky // Kovine. 2010. št. 03. S. 35-41.
11. Ilyinsky, V. A. Raziskave heterogenosti mikrolikvacije dendritičnih vej sive litine / V. A. Ilyinsky, L. V. Kostyleva, L. V. Palatkina // Metalurgija strojništva. 2009. št. 06. C. 9-15.
Datum prejema v uredništvo 13.04.2012
ZNAČILNOSTI STRUKTURIZACIJE V SIVIH SUROV ŽELEZU
Volgogradska državna tehnična univerza
Izdelana je analiza primarne strukture surovega železa in obravnavana možna varianta njegove transformacije, ki vpliva na rast trajnosti surovega železa.
Ključne besede: sivi surov železo, kompozitno utrjevanje, dendrit, evtektika, aktivnost ogljika (ac), obstojnost.
V prvem delu članka obravnavamo razloge in metode za odpravo napak na trdih kromiranih premazah, drugič pa metode za preprečevanje napak, njihovo odkrivanje in odpravljanje.
Na kromirani površini so pogosto vidne napake. Pravilno določiti vzroke teh napak - to je naloga, s katero se soočajo galvanisti in potrošniki njihovih izdelkov. Kje in kako nastanejo te okvare, ali zaradi uporabe neustreznega elektrolita, ali zaradi nepravilnega ravnanja z opremo, ali okvare v sami kovini ali kakšnih drugih virov – vse te težave obravnavamo v tem članku.
Treba je razumeti, da večina okvar trdih kromovih prevlek, kot so votline, mrežice, dendriti, izvira predvsem iz osnovne kovine ali na pripravljalni površini prejšnjega premaza, stopnji dela, v manjši meri pa so te napake posledica na uporabo nestandardnega elektrolita. Če so obdelovanci pridobljeni s široko razširjenimi napakami, vendar se je vsaj eden od njih izkazal z zadovoljivo prevleko, potem malo verjetno je, da je uporabljeni elektrolit okvarjen. Vzrok oziroma vir okvar je praviloma treba iskati drugje.
Še vedno pa nastanejo okvare zaradi uporabe neustreznega elektrolita. Tukaj začnemo.
Napake, ki nastanejo zaradi uporabe nestandardnih rešitev.
Te napake se lahko pojavijo, če je izbrana napačna sestava elektrolita ali če so se v njej nabrali magnetni ali drugi delci. Uporaba raztopin z visokim razmerjem med kromovo kislino in vsebnostjo katalizatorja lahko povzroči nastanek velikih, rahlo obarvanih votlin s premerom do 3 mm (1/8 ")" skorje "ali" skorje "Te napake so značilne za raztopine z nizko koncentracijo katalizatorja.
Pravilno uravnotežene raztopine, vendar z visoko vsebnostjo kovinskih vključkov, v večji meri vodijo do opazno neenakomernih in grbastih površin kot popolnoma čiste raztopine. Raztopine s skupno koncentracijo železa in 3-valentnega kroma 10-15 g / l (1,5-2 oz / gal) so bile uspešno uporabljene, vendar v premazih z debelino več kot 0,13 mm (5 mils) pri koncentraciji Fe + je presežen, Cr 3+ pri 4 g/L (0,5 oz/g) so bile razlike v nastali hrapavosti površine zelo opazne.
Nelepljivi in nemagnetni delci, ki plavajo v galvanizirani kopeli, ne vplivajo na prevleko navpičnih površin. Večina kopeli za galvanizacijo kroma vsebuje določeno količino netopnega svinčevega kromata iz anod, pa tudi barijevega sulfata zaradi dodatka barijevega karbonata v nesveže pripravljenem elektrolitu. Nekateri menijo, da je koristno filtrirati elektrolite s kromom. Tisti, ki to počnejo, morajo dobiti visokokakovosten zaključek z debelino sloja, večjo od 0,18 mm (5 mil).
Vendar pa lahko uporaba pomožnih sredstev kontaminira fugirno maso in povzroči resne napake na trdih kromiranih zaključkih. Kategorija pomožnih sredstev vključuje: galvanski trak, plastične kroglice, mehčalec, lak za izolacijo, žične (krtačne) ščetke.
Delci lepila iz olja ali traku ponavadi priplavajo na površino raztopine in se, ko je obdelovanec potopljen v kopel, lahko prilepijo nanj. Takšni delci lahko motijo proces galvanizacije in povzročijo natančne okvare (pitting).
Znano je, da plavajoče plastične kroglice, ki se uporabljajo za nadzor izhlapevanja elektrolitov, zbirajo voskaste in druge razgradne produkte ter tvorijo lepljiv film. Ko je obdelovanec potopljen v kopel in ko pride v stik z onesnaženimi kroglicami, se lahko lepljivi film premakne s površine kroglic na površino obdelovanca, kar lahko privede do okvar prevleke. Poleg tega lahko fleksibilne PVC cevi spuščajo tekočino s površine in tvorijo lepljiv film, ki povzroča okvare na kontaktnih točkah čistega obdelovanca s cevmi. Nepopolna odstranitev izolacijskega laka ali voska je stalen vzrok okvar.
Za njihovo odstranitev ne uporabljajte razredčil ali topil, saj je tanek film, ki ostane po pranju, zelo težko zaznati pred postopkom galvanizacije. Po neželeni ustavitvi postopka premaz odlepimo z nožem, obdelovance očistimo z drobnozrnatim smirkovim papirjem, nato pa s prahom plovca ali "krede".
Različni magnetni (železni) delci, kot so kosi vrtljivih žičnih ščetk, material, ločen od obdelovanca z jedkanjem, odpadki iz neprevlečenih notranjih površin in majhni delci, odneseni s površine vrtečih se kontaktov in ležajev; vse te delce pritegne na obdelovanec magnetno polje iz električnega toka. Ti delci se prilepijo na površino, ki jo je treba premazati, kar vodi do nastanka nodularnih napak kljub mešanju raztopine.
Ukrepi za preprečevanje napak.
Narediti morate naslednje:
- Odstranite vodni kamen, umazanijo s površine rezervoarja in vzdržujte prosti deski čisti.
- Odstranite vir kontaminacije.
- Delovno površino obdelovanca navlažite tako, da jo potopite v raztopino.
- Temeljito očistite obdelovanec, popolnoma odstranite olje, umazanijo, brusilne mešanice.
- Ne polirajte ali brusite na območju galvanizacije.
- Stojala, laboratorijske klopi, posode za transport raztopin, pladnji itd. naj bodo čisti.
- Lakirajte robove in robove izolirnih trakov, da preprečite raztapljanje lepilnega lateksa v raztopini.
- Obdelovanec je treba očistiti in jedkati v ločenih posodah (ne v tistem, v katerem se izvaja postopek galvanizacije).
- Temeljito očistite vse notranje površine in varno zatesnite pred razlitjem elektrolita.
- Ponikljane ali pocinkane vrtljive puše ali kolektorski obroči.
Napake, ki so nastale med transportom.
Pred postopkom galvanizacije je treba obdelovanec zelo previdno premakniti na mesto premaza, da preprečimo njegov stik z drugimi površinami.
Nepazljivost vodi na primer do vrste vdolbinic na površini oblog hidravličnih palic, ki so bile nakopičene na vozičkih s kovinskimi kolesi. Vibracije zaradi kotaljenja koles na togi podlagi so povzročile torno korozijo na območjih, ki se nahajajo vzdolž linearnih stikov med obdelovanci. Ta problem je bil rešen z namestitvijo gumijastih pnevmatik na kolesa vozička, da se zmanjša raven tresljajev, in uporabo papirnatih distančnikov med obdelovanci, da se prepreči stik med njimi.
Takoj po končani obdelavi površine obdelovanca je treba te površine, polirane ali ne, zaviti v pradt papir, da jih zaščitimo pred morebitnimi škodljivimi vplivi. Za zanesljivo zaščito v najbolj stresnih pogojih dela je verjetno dovolj že nekaj plasti papirja.
Tudi stik površine obdelovanca s katodnim vodilom lahko povzroči nastanek površinskih napak.
Pri nalaganju obdelovanca v rezervoar v trenutku njegove nepričakovane paše ali stika s katodnim vodilom preskoči električni lok, kar lahko povzroči mikropitting (mikrotočkovne napake). Stik površine obdelovanca s površino anod vodi tudi do resnih napak. Vsekakor je treba obdelovanec, ki je bil v stiku s katodnim vodilom ali z anodo, izvleči iz rezervoarja (kopeli) in ga ponovno pravilno obdelati ter skrbno pregledati, preden se ponovno izvede postopek galvanizacije.
Pogosto lahko nastanejo tudi napake pri neprevidnem transportu ali nalaganju obdelovancev. Zato mora obratovalno osebje zelo pozorno upoštevati tehnologijo transporta ali nakladanja obdelovancev ter biti pri svojih dejanjih zelo previdno.
Napake v osnovni kovini.
Če je osnovna kovina sama po sebi vir napak, potem je treba upoštevati 2 vprašanji: (1) mehanska končna obdelava in drugi načini priprave površine in (2) metalurška kontinuiteta (celovitost) kovinske strukture na njeni sami površini in blizu njega.
Postopke mehanske končne obdelave lahko primerjamo z delom s plugom na njivi. Ne glede na to, ali je brazda razrezana z eno točko na rezalnem orodju ali z več točkami brusilnih plošč ali brusnih kamnov, vsaka točka pluga tvori brazdo z dvignjenimi robovi na robovih. Ti robovi običajno vsebujejo drobce in kovinske drobce. Tako nastali ostri robovi in kosi kovine postanejo koncentratorji z visoko gostoto toka, iz katerih se začne obarjanje kroma, kot sta pokazala Jones in Kenes v svojem raziskovalnem projektu 4AES. Na teh mestih nastanejo nodalne napake, ki povzročajo veliko težav pri pridobivanju trdega kromiranja. Pri brušenju končnega premaza se te napake zavržejo, kar vodi v nastanek vdolbinic.
Slika 1 prikazuje jekleno gred 4140, brušeno na 16 mikronov. in prevlečen z 0,5 mm (20 mil) kromom. Na površini prevleke je veliko vozlišč in plinskih vključkov. Slika 2 prikazuje povečan pogled na vključek plina, ki povzroči veliko napako v osnovni kovini. Krom na anodi je bil raztopljen. Mikroskopski pregled površine osnovne kovine (slika 3) je omogočil odkrivanje posledic intenzivnega brušenja. Odrgnina osnovne kovine je potekala tako intenzivno, da se je površina utrdila in pod delovanjem nateznih napetosti so na površini nastale razpoke, pravokotne na smer brušenja.
Podobna gred (slika 4) je bila pred galvanizacijo podvržena končni obdelavi z različnimi metodami. Rezultati kažejo, kaj daje vsaka taka metoda. Sprva je bila trdna jaška pred vstopom v laboratorij grobo brušena.
Odsek obodne površine srednjega dela jaška se sploh ni dotikal, ostali deli pa so bili polirani (ročno z abrazivnimi materiali brez uporabe podpore (podporni elementi)) na stružnici z kompletom brusnega papirja; s stalno naraščajočo zrncnostjo: najprej z zrnatostjo 320, nato 400, nato pa je bil uporabljen papir s silicijevim karbidom z zrnostjo 600, ki pokriva približno 1/4 - 1/3 oboda gredi. Eno področje je bilo polirano s kolesom z mešanico z jeklenimi ostružki. Drugi odsek je bil posušen s pihanjem z delci glinene zemlje z velikostjo zrn 120. Odsek 3 ni bil obdelan. Tako dobljene površine so prikazane na mikrofotografijah na slikah 5-10.
Slika 5 prikazuje brušeno jekleno površino pred in po premazu. Kromova prevleka je izredno nodularna, z nodularnimi napakami vzdolž žlebov za mletje.
Slika B prikazuje papirno polirano površino pred in po premazu. Črte brušenja, ki so vidne na sliki 5 (zgoraj), so bile odstranjene, vendar so vidne preostale praske in nepravilnosti. Vendar se je izkazalo, da je kromirana površina veliko boljša kot na sliki 5 (spodaj).
Na sliki 7 so še vedno vidne črte mletja na površini tal, napihnjeni z delci aluminijevega oksida; kromiranje je zelo grbasto (s številnimi sferoidnimi dendriti). Slika 8 prikazuje površino, polirano s papirjem in pihano z delci aluminijevega oksida. Črte pri brušenju niso veliko bolj opazne, vendar se je zaradi pihanja na površini pojavilo veliko sferoidnih napak.
Slika 9 prikazuje površino brušeno in polirano z elastičnim kolesom. Po poliranju je kromirana površina presenetljivo gladka. Na brušenem, poliranem papirju in površini, polirani z elastičnim kolescem, se pojavijo koncentrirane lise. Ti madeži kažejo, da se je zaviralec korozije izpral in da obstajajo razmeroma globoke praske pri brušenju. Poliranje s smirkovim papirjem je vsekakor izboljšalo kakovost površine, vendar ni bilo dovolj globoko, da bi odstranilo vse mikrohrapavosti, ki so ostale pri brušenju.
Pred nanosom premaza je bila gred anodno (povezana z anodo) nekaj sekund jedkana, da se minimizirajo različne spremembe v stanju jeklene površine. Nato je bila površina jaška kromirana v industrijski galvanizirani kopeli, debelina plasti je bila dosežena na 0,2 mm.
Primer kaže, da lahko odlično površino in premaz dosežemo le s popolnim čiščenjem mikrohrapavosti, ki nastanejo zaradi mehanske obdelave. To lahko dosežemo z odstranjevanjem tanke plasti ostružkov z nabrušenim, pogosto izravnanim abrazivom, brusilnim kolutom, eno za drugim naredimo prehode in s tem odstranimo globoke utore in jih pomanjšamo, lahko jih zaporedoma odstranimo s poliranjem z brusnim papirjem in ( elastično) kolo ali pihanje z delci.aluminijev oksid. Upoštevati je treba, da lahko nabrušena, sveže obdelana brusilna plošča, pravilno namazana, proizvede manjšo hrapavost površine kot polirana, dolgočasna ali nepravilno namazana, drobnozrnata brusna plošča.
Samo brušenje lahko povzroči pitting (točkovne vdolbine zaradi vnosa drobnozrnatih delcev kolesa v kovinsko površino. Slika 11 prikazuje tako drobnozrnat delec, ki se odlepi od kolesa in se vgradi v površino. Čeprav je površina lahko izjemno gladka, oprijemljiva, vendar podvržena natezni napetosti, lahko kromirana plast kasneje dvigne neravnine in mikro izbokline, kar ima za posledico sferoidne napake.Zato je treba te zareze odstraniti s površine osnovne kovine pred galvanizacijo. Nadalje odstraniti nepravilnosti, da odstranimo še zadnje mikro zareze. , lahko uporabite več metod: poliranje z mazanim trakom, pihanje s paro, poliranje brez mazanja, poliranje (z elastičnim diskom z mešanico odrezkov, superfiniš (ali mikropoliranje) in elektropoliranje. izdaja American Metalworkers Society, kovinska para OH 44073.
Na internetu je zelo malo slik dendritske strukture kovin, razen dobro znane fotografije Černovskega kristala in celo diagramov iz učbenika A.P. Guljajev. Toda že če imate opravka s strukturami kovin, potem morate vedeti, kako izgledajo. V takšni zadevi, kot je znanost o kovinah, noben opis ne more nadomestiti resničnih podob struktur, njihovega upoštevanja, razumevanja, analize.
torej dendriti v kovinah... Najprej je treba povedati, da dendritične strukture nastanejo praviloma med kristalizacijo iz taline.
Kristalizacija iz tekočine se začne s pojavom kristalizacijskih centrov, t.j. točke, s katerih se nadaljuje nadaljnja gradnja kristalov. Posledično se iz tekočine začnejo tvoriti kristalne tvorbe različnih vrst. V izjemnih primerih nastane kristal, ki ima geometrijsko pravilno obliko - polieder ali polieder. To se zgodi, ko zunanji pogoji spodbujajo popoln razvoj kristala (v vseh smereh).
V normalnih pogojih nastanejo kristali nepravilne oblike, ki jih imenujemo kristaliti. Obstajata dve vrsti kristalitov... V enem primeru se kristalitna oblika približa večplastni ali pa dobi zaobljeno obliko. Ta tvorba se imenuje zrno. V drugem primeru imajo kristalne formacije razvejano obliko s praznimi prostori, ki spominjajo na drevo. Imenujejo se dendriti.
Dendriti so začetna faza tvorbe kristalov. Kristal se začne oblikovati iz središča kristalizacije. V tem primeru ne dobimo gostega pakiranja kristalnih skupin v en kristal; sprva so te skupine med seboj povezane v določenih smereh in tvorijo osi bodočega kristala.
Če so kristalizacijski pogoji takšni, da prostori med osmi nimajo časa ali jih ni mogoče zapolniti, je oblika dendrita ohranjena in jo je mogoče opazovati.
Dendriti (iz grščine δένδρον - drevo) so kompleksne kristalne tvorbe drevesne razvejane strukture (wikipedia - članek "Dendrit (kristal)"). Ta definicija je zelo primerna - dendriti imajo res razvejano strukturo, podobno drevesu. In to je mogoče dokazati. Slika 1 prikazuje pravi dendrit... Nastal je v procesu samorazširljive visokotemperaturne sinteze v sistemu Ni-Ti-O.
Slika 1. Pravi dendrit.
Dendrit je monokristal (tj. en kristal). je prikazano na sliki 2. Najprej se oblikujejo osi prvega reda, nato nastanejo in rastejo osi drugega reda. Naprej - tretji.
Slika 2. Shema nastanka dendritov.
Kot lahko vidite iz spodnjih slik, dendriti v kovini po obliki so res "vejice". Včasih pravijo " veje dendritov".
Slika 3. Dendriti v aluminijevih zlitinah: dendriti trdne raztopine aluminija in evtektični Al-Si.
 |
 |
| Avstenitno lito železo CHN15D7 | Hipoevtektično lito železo |
Slika 4.
V resničnem kristalu so običajno vidne osi prvega in drugega reda, tretjega - manj pogosto (pravzaprav preprosto ni dovolj časa za njihovo tvorbo - kristalizacija se konča). Na splošno velja, da več ko je vidnih naročil, počasneje je zlitina kristalizirala. Slika 5 spodaj prikazuje dendrit, ki vsebuje osi treh vrst. Tretji red ni v celoti oblikovan, ponekod so osi tretjega reda le začrtane. Os prvega reda je zelena puščica, os drugega reda je modra, os tretjega reda pa rdeča.
Slika 5. Dendriti različnih vrst v siluminu.
Dendritične strukture različnih zlitin so podobne. Iz videza lite strukture ni vedno mogoče razumeti, za kakšno zlitino gre, zlasti pri majhni povečavi. Na primer, dendriti v sistemih jekla, litega železa, bakra in oksida.
Slika 6. Dendritična struktura v različnih zlitinah pri povečavi od 100 x do 200 x.
Včasih ima dendrit obliko (običajno je reči "morfologija"), značilno za zelo specifične zlitine. Na primer, v hiperevtektičnem siluminu (zlitina aluminij-silicija, vsebnost silicija je več kot 11,7 %), pri vlivanju v tla nastanejo kristali silicija z dendritično strukturo. To so t.i skeletni kristali silicija... Včasih pravijo Silikonski skeleti... Pri višji stopnji kristalizacije (vlivanje v kovinski kalup – chill kalup) imajo silicijevi kristali že poligonalno obliko. So pa izjeme...
Slika 7. Silicijevi kristali v hiperevtektičnem siluminu.
Pri večji povečavi je zlitino lažje določiti: legiran silumin (dendrit silikatne faze), feritno lito železo (dendriti ferita), babit ( antimonov dendrit). Četrte številke ni enostavno prepoznati - to je dobljena struktura samorazširjajoča se visokotemperaturna sinteza(morda dendrit intermetalne spojine na ozadju evtektike).
Slika 8. Tipični dendriti v različnih zlitinah.
Lahko bi se vprašali: zakaj toliko o dendritih?
Bistvo je, da ima vsak material določeno strukturo, ki temelji na praktičnih ciljih. Na primer, lito železo "deluje" kot lito (lahko se deformira, vendar to ni predmet tega članka). Jeklo se običajno dobavlja v deformiranem stanju. Pločevina, palica, trak, trak - vse to so oblike dobave jeklenih polizdelkov. Za pridobitev takšnih polizdelkov je prvotno lito jeklo podvrženo posebni tlačni obdelavi pri povišanih temperaturah. Po takšni obdelavi ne bi smelo biti ulite strukture. Torej, če je preživela, potem je poroka. To je prikazano na sliki 9. Krog označuje ulito "okostje" iz jekla. K tej temi se bomo vrnili v razdelku Antiprodukcija.
Slika 9. Ostanki lita konstrukcija iz jekla R18(izdelek - tapnite).
Dendriti bi morali biti prepoznavni ne le neposredno v zlitinah, ampak tudi v pomožnih materialih, na primer v Woodovi zlitini. Vrsta strukture Woodove zlitine je drugačna. Odvisno je od sestave, pa tudi "sveže" je zlitina ali ponovno uporabljena. Slika 10 prikazuje dendriti v Woodovi zlitini večkrat pretopljen. Seveda taka zlitina vsebuje veliko "umazanije", ki je prišla v zlitino med talitvijo.
 |
 |
| a | b |
 |
 |
| v | G |
Slika 10. Dendriti v Woodovi zlitini: a - slika svetlega polja; b-d - diferencialni interferenčni kontrast.
Ledeni vzorci so vedno prepoznavni. Led je trdna oblika vode, ki nastane med kristalizacijo (zmrzovanjem). Njegove oblike so raznolike. Mimogrede, ledeni dendriti je mogoče videti v vsaki zmrzovalni luži (upoštevati je treba, da je voda v temperaturnem območju od 0 do 100 0 C talina ledu).
Slika 11. Dendriti ledu različne morfologije (fotografija iz stekla).
Snežinke so tudi dendriti, samo v obliki zvezd.
Spodaj pa so prikazani dendriti, ki jih na žalost ne vidimo toliko, kot čutimo. To so ledeni kristali na površini tlakovcev. zgoraj - voda. Po zmrzali je prišla otoplitev in začelo je deževati. Ploščica se zaradi nezadostne toplotne prevodnosti ni imela časa segreti. Tukaj je nekaj deževnice in kristalizirane.
Slika 11. Ledeni dendriti na površini ploščice, na katero vsi padejo.
Naslednje fotografije so " dendriti na kovinah". Slika 13 prikazuje rezultate izpiranja tankega reza berilijevega brona z etilnim alkoholom (namesto z vodo) po jedkanju z nasičeno raztopino kalijevega dikromata v žveplovi kislini. Pranje z alkoholom ni uspelo, reagent je ostal na površini in se posušil. Pri različnih povečavah se na površini vidijo kristali kalijevega dikromata, ki imajo svojo značilno barvo.
 |
 |
| a | b |
Slika 13. Dendriti kalijevega dikromata na vzorcu berilijevega brona BrB2.