Кристаллы аустенита

из NaF, Na3AlF6 и Na5Al3F14, а над составом криолита появляется NaAlF4. Дальнейшее понижение криолитового отношения приводит к росту содержания NaAlF4, и над составом, отвечающим этому соединению, пар содержит только его молекулы. Все это указывает на существование при высоких температурах NaAlF4, который является наиболее летучим

Зависимость краевого угла смачивания поверхности графита от криолитового отношения систем NaF — A1F3 и

Зависимость краевого угла смачивания поверхности графита для систем NaF — AIF3 и Na3AIF6 — А1203 от криолитового отношения

от криолитового отношения

Рис. 4.4. Зависимость содержания натрия в алюминии промышленных электролизеров от криолитового отношения.

Экспериментами установлено, что критическая плотность тока для анодного эффекта в значительной степени зависит от концентрации глинозема (рис. 4.10): чем она выше, тем выше j . С падением криолитового отношения расплава критическая плотность тока несколько уменьшается, а повышение температуры вызывает увеличение критической плотности тока.

Рис. 4.16. Зависимость растворимости натрия (Na) и алюминия (А1) в электролите и натрия в алюминии [Na (A1)] от криолитового отношения

В литературе имеется большое число работ по определению растворимости алюминия и натрия в электролите. Предпочтение следует отдать работе [32]. Зависимость растворимости алюминия и натрия в электролите и натрия — в алюминии от криолитового отношения представлена на рис. 4.16. Видно, что с ростом криолитового отношения содержание натрия в электролите и алюминии повышается, а алюминия в электролите понижается. Это полностью соответствует уравнению (4.30) и (4.31). С ростом криолитового отношения повышается активность фторида натрия и снижается активность фторида алюминия (см. рис. 3.14), и соответственно реакция (4.31) смещается вправо, а (4.30) — влево.

1020 °С (рис. 4.18) [8]. Активность натрия почти на порядок выше, чем субфторида алюминия для состава криолита и резко понижается при понижении криолитового отношения. Отсюда следует важный практический вывод: для избежания больших потерь алюминия при электролизе за счет образования натрия и увеличения срока службы электролизеров необходимо понижать криолитовое отношение электролита (КО = 2,6 и ниже), что подтверждается практикой работы ряда зарубежных заводов (где КО = 2,4-2,5).

При изменении криолитового отношения выход по току имеет максимум при КО = 2,4 - 2,6, что полностью соответствует данным рис. 4.16. При таких криолитовых отношениях наблюдается минимум растворимости металла, а следовательно, минимум потерь и максимум выхода по току. Повышение концентрации глинозема способствует увеличению выхода по току, поскольку растворимость алюминия в электролите при этом падает (см. рис. 4.17). Однако следует иметь в виду, что повышение концентрации глинозема выше 6—7 % нежелательно, так как с ростом концентрации глинозема в электролите снижается скорость его растворения. При питании ванн глинозем не успевает растворяться и попадает в осадок, что нарушает нормальное течение электролиза.

Это приводит к росту криолитового отношения и потере дорогого и дефицитного фторида алюминия.

хромом, будет происходить в местах большого скопления феррита, т. е. внутри зерен. Агрессивная среда при этом, проникая в глубь металла по границам зерен аустенита, будет встречать стойкие (необедненные хромом) кристаллы аустенита, избыточная фаза из которых выпала внутрь кристалла,

Первичные кристаллы аустенита (так же, как и б-феррита) имеют вид дендритов, величина и строение которых определяются перегревом металла выше линий ликвидус, его составом и условиями охлаждения в процессе кристаллизации.

При кристаллизации доэвтектических сплавов (2,14—4,3 % С) из жидкой фазы по достижении температур, соответствующих линии ликвидус ВС, сначала выделяются кристаллы аустенита. Состав жидкой фазы в интервале температур кристаллизации определяется линией ВС, а аустенита — линией JE.

Подобно сплаву /// кристаллизуются все сплавы с содержанием С от 2 0 до 4 3% Начиная от точки 4 и до точки 5 из жидкой фазы выпадают первичные кристаллы аустенита (А). В интервале температур до 1147° С возможно замедленное охлаждение (L + А; с - I, участок 4—5). При понижении температуры до 1147° С состав жидкой фазы изменяется по участку 4— С (линии ликвидуса), а состав аустенита _ по участку 4'— Е (линии солидуса). При достижении температуры 1147° С сплав /// будет состоять из первичных кристаллов аустенита (2% С) и жидкой фазы эвтектического состава (4,3% С). Кристаллизация ледебуритной эвтектики приводит к нонвариантному равновесию, что характеризуется площадкой 5—5' (рис. 5.3,6). После окончания затвердевания структура сплава /// состоит^из крупных зерен аустенита, окруженных ледебуритной эвтектикой.

Рассмотренные сплавы имеют, общую .структурную составляющую — ледебуритную эвтектику. • В ' доэвтектическом сплаве /// появляются избыточные кристаллы аустенита, а в заэвтектическом сплаве / — избыточные кристаллы цементита. Аустенит высокоуглеродистых сплавов претерпевает превращение при дальнейшем охлаждении в твердом состоянии.

Аустенитные сварные швы имеют крупнозернистую анизотропную структуру. Гранецентрированные кристаллы аустенита начинают расти перпендикулярно кромке сварного шва и по мере за-

Повышение содержания титана приводит к увеличению не только площади, но и объема аустенита, а также количества вторичного цементита. Кристаллы аустенита обогащены углеродом, так кав с повышением содержания титана увеличивается количество вторичного цементита, выпадающего из раствора при распаде аустенита.

Свойства металла шва, «ак и любого металла, определяются его химическим составом и структурой. Механические свойства сварного шва зависят в большой степени от первичной кристаллической структуры, т. е. структуры, образующейся при переходе металла из жидкого состояния в твердое. В сварных швах углеродистых и низколегированных перлитных сталей первичную структуру можно наблюдать только после специального травления. Обычное травление выявляет вторичную структуру, т. е. структуру, образующуюся после окончания превращения аустенита. При медленном охлаждении образовавшиеся в жидкой ванне кристаллы аустенита выделяют феррит, а оставшийся после образования феррита аустенит с повышенным содержанием углерода переходит в перлит. Из осей первого порядка дендритов, содержащих меньше углерода и примесей, образуются зерна феррита. Дендрит дробится на несколько зерен. Зерна перлита получаются из периферийных слоев дендритов и междендритных прослоек. Феррито-перлитная структура сварного шва называется вторичной, так как она образовалась в процессе вторичной кристаллизации из твердого раствора углерода в у-железе — аустенита.

Сварные соединения из сталей аусте-нитного класса имеют крупнозернистую анизотропную структуру. Гранецентриро-ванные кристаллы аустенита начинают расти перпендикулярно кромке сварного шва и по мере заполнения шва растут вдоль направления теплоотвода, т.е. перпендикулярно границе расплавленного металла. При нанесении последующего валика шва в нем продолжается рост кристаллитов от предыдущего валика (явление эпитаксиальности). В результате возникают столбчатые кристаллиты, прохо-

• жидкий раствор и кристаллы аустенита (IBCE);

• кристаллы аустенита и цементита (SECFK);