В результате отклонения от равновесия в процессе кристаллизации литой сплав имеет следующие основные недостатки: Пластичность сплава обычно снижается, если в результате дендритной ликвации появляется избыточная хрупкая фаза. Особенно сильно снижается пластичность при образовании по границам дендритных ячеек сплошных прослоек из грубых частиц хрупких соединений (интерметаллидов, карбидов и др.). Центральные участки дендритных ячеек и их границы,…

В однофазных сплавах, например Х1, основной процесс при гомогенизационном отжиге — выравнивание состава зерен твердого раствора, т. е. устранение внутрикристаллитной ликвации. В сплавах, содержащих неравновесные избыточные фазы, например в сплаве Х2, при гомогенизационном отжиге протекают два основных процесса: выравнивание концентрации внутри зерен твердого раствора и растворение неравновесных избыточных фаз. В основе этих процессов лежит диффузия…

Опыты с алюминиевыми сплавами показали, что время полного устранения внутрикристаллитной ликвации ненамного превышает время полного растворения (τр) неравновесного избытка фаз. Учитывая, что время τр можно легко определить, исследуя структуру с помощью светового микроскола, а для изучения кинетики выравнивания концентрации внутри твердого раствора необходимо использовать более дорогой и сложный микрорентгеноспектральный анализ, вполне допустимо в большинстве задач…

Энергия активации диффузии Q обеспечивает переход атомов из одного положения в решетке в другое. Необходимый для такого перехода избыток энергии приобретается атомом от его соседей благодаря тому, что атомы непрерывно обмениваются кинетической энергией. Так как величина энергии активации входит в показатель степени, то она очень сильно влияет на величину коэффициента диффузии. Энергия активации диффузии элементов,…

Из закона Фика следует, что скорость диффузионных процессов должна убывать по мере протекания гомогенизации. Действительно, скорость диффузии а градиент концентрации dC/dx при гомогенизации уменьшается. Гомогенизация идет как бы с самоторможением. Отсюда следует важный практический вывод: наиболее интенсивно гомогенизация протекает в начальный период отжига. Зависимость объемной доли Зависимость объемной доли растворяющихся структурных составляющих (V) и относительного…

Время выдержки при гомогенизационном отжиге обычно колеблется в пределах от нескольких до десятков часов (не считая времени прогрева). Повышая температуру, можно сократить время выдержки при отжиге. Время полной гомогенизации зависит не только от температуры отжига и природы сплава, определяющих диффузионную подвижность компонентов в твердом растворе. На время гомогенизации сильно влияет исходная микроструктура литого сплава. Скорость…

Можно использовать два пути ускорения гомогенизации, регулируя микроструктуру. Первый путь — увеличение скорости кристаллизации сплава. Чем выше скорость кристаллизации, тем меньше размер дендритных ячеек и тоньше частицы избыточных фаз, кристаллизующихся но их границам. Поэтому слитки и фасонные отливки, затвердевавшие при большой скорости охлаждения, быстрее и полнее гомогенизируются, так как они отличаются более тонким строением. Например,…

В сплаве X после некоторого переохлаждения расплава образуются кристаллы твердого раствора состава точки а. Эти кристаллы растут при охлаждении сплава в интервале кристаллизации. Состав последовательно кристаллизующихся слоев при любой температуре определяется соответствующей точкой на кривой равновесного солидуса, например точкой а при t1 и точкой b при t2. Следовательно, с понижением температуры образуются слои кристалла, все…

В реальных условиях кристаллизации при непрерывном понижении температуры выравнивающая диффузия внутри твердой фазы полностью не успевает проходить. Неоднородный по составу твердый раствор можно охарактеризовать средней концентрацией, которая должна лежать левее линии солидуса. Например, при температуре t2 средний состав твердой фазы может характеризоваться точкой f. Состав поверхностного слоя кристалла при температуре t3 определяется точкой с, а…

Каждый стлав при определенной скорости охлаждения и соответственно определенной полноте прохождения диффузионных процессов характеризуется своей линией изменения среднего состава твердого раствора и соответственно своей температурой неравновесного солидуса. Линия A´bdkB´, проходящая через точки конца кристаллизации всех сплавов, называется неравновесным солидусом системы. Неравновесный солидус системы Неравновесный солидус системы с непрерывным рядом твердых растворов: cb, cd и fk…

В результате неравновесной кристаллизации твердого раствора химический состав в сечении каждого кристаллита оказывается переменным. Кристаллиты твердого раствора обычно растут в виде дендритов. Оси дендритов, образовавшиеся при более высоких температурах, обогащены компонентом, повышающим точку солидуса, а оси и межосные пространства, образовавшиеся при более низких температурах, обогащены компонентом, понижающим точку солидуса. Вследствие разной травимости участков твердого раствора…

В системах эвтектического и перитектического типов дендритная ликвация приводит к более сильным (по сравнению со сплавами в непрерывном ряду твердых растворов) отклонениям структуры от равновесного состояния. В малолегированных сплавах неравновесная кристаллизация протекает так же, как и в системе с непрерывным рядом твердых растворов. При ограниченной диффузии в твердой фазе затвердевание сплава Х1 заканчивается в точке…