Измельчению структуры

Измельчение структуры и отсутствие первичных выделений хрупкого кремния улучшают механические свойства. Так, немодифицированный сплав с 13% Si имеет ав=14 кгс/мм2 при 6 = = 3%. После модифицирования свойства этого сплава следующие: 0В=18 кгс/мм2, 6 = 8%.

Чаще всего с уменьшением размера зерна предел выносливости возрастает, хотя в ряде работ показано, что измельчение структуры металла не всегда приводит к изменению долговечности. При анализе влияния структурного фактора на циклическую прочность необходимо иметь в виду, что закономерности разрушения металлических материалов при циклическом и сгатическом нагружении имеют много общего. Для циклического нагружения зависимость предела усталости
применяют при изготовлении постоянных магнитов. Ги-стерезисная петля этих материалов имеет большую площадь. Измельчение структуры, наличие посторонних включений (частиц второй фазы), внутренние напряжения способствуют повышению магнитной твердости этих материалов -и, таким образом, магнитной энергии магнита

Влияние давления на измельчение структуры .металлов и сплавов было показано выше. Следует отметить, что средний размер зерна уменьшается не только из-за из-

В диапазоне давлений от атмосферного до 100 МН/м2 происходит наиболее существенное измельчение структуры. Так, в слитках из латуни ЛМцА57-3-1 (?3=920-т--^930° С, tM=2004-300° С) площадь зерен уменьшается с 0,038—0,040 при атмосферном давлении до 0,008— 0,010 мм2 при давлении 100 МН/м2, т. е. в четыре раза. При последующем повышении давления до 600 МН/м2 площадь зерна уменьшается до 0,004—0,005 мм2, т. е. в два раза по сравнению с размерами зерен при давлении 100 МН/м2.

Если мелкокристаллическая зона вблизи наружной поверхности слитка образуется в первые моменты времени после заливки расплава в матрицу из-за быстрого охлаждения и достижения такого переохлаждения, при котором примеси, имеющиеся в самом расплаве или на поверхности матрицы, становятся эффективными центрами кристаллизации, то измельчение структуры в центральных зонах, по-видимому, связано главным образом с образованием большого числа центров кристаллизации, являющихся обломками растущих кристаллов.

ное измельчение структуры (см. рис. 10) и изменение механических свойств (рис. 64, б) происходит до давлений 150—200 МН/м2. Эти давления были в дальнейшем приняты для изготовления слитков (?>=40-МОО мм, H/D = 5,5-^-2,2) в производственных условиях.

Большое влияние на структуру и свойства сплавов на основе меди оказывает температура расплава в момент приложения давления. Изучение влияния высоких давлений (150 и 300 МН/м2) на структуру и механические свойства бронз Бр. С20, Бр. ОС6-20 и Бр. ОС10-10 показано [79, 80], что в слитках (D=50 мм, ЯД)—2,4 и D=110 MM, H/D=\,4) наибольшее измельчение структуры наступало при малом перегреве расплава в момент приложения давления. При перегреве 5° С и давлении 150 МН/м2 включения свинца становились мельче и равномерно распределялись среди тонких ветвей дендритов эвтектоида (а+б). Излом образцов приобретал мелкокристаллический характер. Для сплава Бр.С20 основные показатели механических свойств увеличиваются примерно в два раза, а у бронз БР. ОС6-20 и Бр.ОСЮ-10 несколько меньше (числитель — атмосферное давление, знаменатель — давление 300 МН/м2 для первых двух бронз и 150 МН/м2 для Бр. С20):

Блок-схема процессов, обусловливающих структурную приспособляемость, показана на рис. 83. Источником происходящих в поверхностном слое изменений является упругопластическая деформация, возникающая при трении, что приводит к структурно-термической активации и к образованию вторичных структур. Вторичные структуры относятся либо к твердым растворам, либо к химическим соединениям. При установившихся условиях трения площадь, занимаемая защитными пленками, постоянна, Одновременно с образованием вторичных структур происходит измельчение структуры и ее ориентация, в результате чего образуется субмикрорельеф, обеспечивающий оптимальную топографию поверхности.

Полученные ИПД кручением образцы имеют форму обычных дисков размером от 10 до 20 мм и толщиной 0,2-0,5 мм. Существенное измельчение структуры наблюдается уже после деформирования на пол-оборота [24], но для создания однородной наноструктуры требуется, как правило, деформация в несколько оборотов.

РКУ-прессование. Уже в первых работах по использованию РКУ-прессования для получения ультрамелкозернистых структур [35] было установлено, что сильное измельчение структуры наблюдается даже после 1-2 проходов. Однако получаемые ячеистые структуры имели в основном малоугловые границы. Формирование преимущественно болылеугловых границ наблюдали при увеличении числа проходов до 8 и более. Недавно подробное электронно-микроскопическое исследование эволюции структу-

Для сварки рекомендуется использовать неокислительные ппзкокремнистые, высокоосновные флюсы (фторидпые) и покрытия электродов (фтористокальциевые). Сварка короткой дугой и предупреждение подсоса воздуха служат этой же цели. Азот — сильный аустенитизатор, способствует измельчению структуры за счет увеличения центров кристаллизации в виде тугоплавких нитридов. Поэтому азотизация металла шва способствует повышению их стойкости против горячих трещин.

Повышение скорости сварки даже при равной погонной энергии приводит к увеличению скорости кристаллизации и измельчению структуры шва. Отсюда следует, что погонная энергия значительно влияет на свойства околошовной зоны при сварке легированных и высоколегированных сталей.

Примеси железа способствуют измельчению структуры и повышению механических свойств меди, но теплопроводность и коррозионная стойкость металла при этом понижаются.

сферпых условиях, пресной и морской воде. Из них изготовляют детали в судостроении. Железо присутствует в свободном виде, тормозит рост зерна при кристаллизации и рекристаллизации, способствует измельчению структуры. Более высокой устойчивостью в морской воде обладают латуни, легированные оловом, например, ЛО70-1 и Л062-1, получившие название морской латуни. Латунь ЛС59 (автоматная латунь) поставляют в прутках, она предназначается для изделий, изготовляемых резанием на станках-автоматах.

границах зерен и пачек скольжения зарождаются кристаллы исправленной структуры; устраняются оставшиеся после возврата оп и ош. К зародышам исправленной структуры присоединяются атомы искаженной решетки; происходит рост новых зерен и столкновение с другими растущими зернами, что приводит к измельчению структуры.

Обычно высокопрочные, высоколегированные стали и сплавы больше подвержены образованию горячих трещин, чем обычные конструкционные. Это можно объяснить большей направленностью кристаллитной структуры в шве, увеличенной усадкой, многокомпонентным легированием, способствующим образованию эвтектических составляющих по границам зерен. Для повышения технологической прочности таких сплавов кроме очень жесткого ограничения содержания вредных примесей (серы и фосфора) часто прибегают к дополнительному легированию молибденом, марганцем, вольфрамом, а также введением в шов некоторого количества модификаторов, способствующих измельчению структуры.

При нормализации отливки нагревают до той же температуры, выдерживают 4...5 ч, а затем охлаждают на воздухе. Это приводит к выравниванию и измельчению структуры.

где сг1)2,
Большое значение имеет температура, при которой начинают повышаться давление и скорость его нарастания. Обычно интервал переохлаждений, в котором количество возникающих зародышей в расплаве возрастает от единиц до очень большого числа (интервал Гм—Т^), составляет для металлов несколько градусов. Это относится как к самопроизвольному зарождению центров, кристаллизации, так и к их зарождению на примесях. Поэтому, если в расплаве достигнуто переохлаждение Д71м = Гпл—УМ, при котором практически начинают возникать центры кристаллизации, или если температура расплава близка к Т№, а АГм мало, то увеличение переохлаждения на несколько градусов при помощи наложения давления на кристаллизующийся расплав может существенно увеличить число центров кристаллизации, приводя к измельчению структуры литой заготовки.

При оптимальных температурных условиях литья повышение механического давления приводит к измельчению структуры как в периферийных (1), так и в центральных (2) участках слитков (рис. 10). Слитки диаметром 50 мм и высотой 110 мм изготовляли из латуни ЛМцАА57-3-1 в металлических формах, температура перегрева составляла 50—60° С.

Таким образом, приложение давления к кристаллизующемуся расплаву приводит к увеличению числа центров кристаллизации и, следовательно, к измельчению структуры, оказывая тем самым модифицирующее влияние на структуру металлов и сплавов.