Равноосной структуры

Третья зона слитка — зона равноосных кристаллов 3. В центре слитка уже нет определенной направленности отдачи тепла. «Температура застывающего металла успевает почти совершенно уравниваться в различных точках и жидкость обращается как бы в кашеобразное состояние, (вследствие образования в различных ее точках зачатков кристаллов. Далее зачатки разрастаются осями—ветвями по различным направлениям, встречаясь друг с другом» (Чернов Д. К.). В (результате этого процесса образуется равноосная структура. Зародышами кристалла здесь являются обычно (различные мельчайшие включения, присутствующие в жидкой стали, или случайно в нее попавшие, или не растворившиеся в жидком металле (тугоплавкие составляющие).

В результате деформации кристаллитов и последующей рекристаллизации металл получает мелкозернистое строение, т. е. раз-Меры зерен после рекристаллизации исчисляются в сотых или десятых долях миллиметра, причем эти размеры примерно одинаковы по всем направлениям (равноосная структура).

значительной деформации при температурах, соответствующих а + р-области, образуется глобулярная (равноосная), структура, когда зерна ос-фазы округлые (дискообразные), а Р-фаза образует сетку по границам зерен а-фазы или представлена изолированными зернами (рис. 157); 3) р-сплавы, структура которых твердый раствор легирующих элементов в р-титане. Эти сплавы содержат большое количество Р-стабилизаторов. Наибольшее применение получили а- и а + Р-сплавы.

Рис. 14. Равноосная структура сплава ЖС6У литой лопатки ГТД:

Равноосная структура. Равноосная структура формируется при кристаллизации отливки в литейных песчаных формах с малой интенсивностью охлаждения. Характерным примером является затвердевание сплава (для изготовления лопатки) в керамических формах с огнеупорными наполнителями (шамотом, кварцем и др., см. рис. 104, в).

и - равноосная структура из сплава ЖС6У; б - монокристаллическая структура из сплава ЖС32

Третья зона слитка - зона крупных равноосных кристаллов (3). В центре слитка уже нет определенной направленности отвода тепла. В результате образуется крупная равноосная структура.

Сплав А1—12% Si, стали 45Л и У12Л в обычных условиях литья имеют минимальную ширину столбчатой зоны, а при кристаллизации под механическим давлением транскристаллическую по всему сечению. По мере снижения температурного градиента, осуществляемого за счет повышения начальной температуры прессформы, уменьшается протяженность столбчатой зоны и расширяется зона равноосных кристаллов. При этом у сплава с широким интервалом кристаллизации равноосная структура образуется при меньшей температуре нагрева прессформы, что находится в полном соответствии с современной теорией кристаллизации, согласно которой они более склонны к образованию равноосной структуры при большем температурном градиенте, чем сплавы с узким интервалом кристаллизации. Слитки из сталей

Совершенно иную макроструктуру имеют отливки, формировавшиеся в условиях пуансонного прессования: почти полностью исчезает зона столбчатых кристаллов (за исключением небольших участков, затвердевших до наложения давления), так как она частично разрушается движущимся потоком. По всему сечению получается мелкозернистая равноосная структура. Это объясняется большой скоростью охлаждения и интенсивным движением затвердевающего металла [10].

Диски компрессоров из двухфазовых (а/, + (3^) Ti-сплавов обычно имеют пластинчатую структуру, но встречается также смешанная пластинчато-глобулярная (равноосная) структура с доминированием пластин и фрагментами глобулей. Наличие развитых межфазных границ играет решающую роль в зарождении усталостных трещин в таких сплавах, и соотношение размеров элементов двухфазовой структуры может существенно повлиять на длительность периода зарождения трещины и ее кинетику.

Травитель 3 [2 г пикриновой кислоты; 25 г NaOH; 75 мл Н2О ]. Этот реактив, по данным Бургланда и Майера [7], выявляет первичную структуру в чугунах, если образцы после обычного травления в кипящем растворе оставить в нем на 7—10 мин во время охлаждения. Поверхность шлифа покрывается темной пленкой, фосфидная сетка лежит в светлой зоне, поэтому равноосная структура, реже дендритная, четко видна. После травления щелочным раствором пикрата натрия темнеет только цементит.

д). термической и термомеханической обработкой, прокаткой сварных швов для получения равноосной структуры.

На рис. 204 представлена макроструктура лопатки с равноосной структурой из жаропрочного сплава ВЖЛ12У. Керамическую оболочковую форму изготовляли из маршаллита, при заливке использовали сухой наполнитель - кварцевый песок. В этом варианте (рис. 205) теплоемкость формы В1ф значительно больше, чем теплоемкость с отливки Big, T-e- данный вариант способствует формированию равноосной структуры лопатки.

Сплав А1—12% Si, стали 45Л и У12Л в обычных условиях литья имеют минимальную ширину столбчатой зоны, а при кристаллизации под механическим давлением транскристаллическую по всему сечению. По мере снижения температурного градиента, осуществляемого за счет повышения начальной температуры прессформы, уменьшается протяженность столбчатой зоны и расширяется зона равноосных кристаллов. При этом у сплава с широким интервалом кристаллизации равноосная структура образуется при меньшей температуре нагрева прессформы, что находится в полном соответствии с современной теорией кристаллизации, согласно которой они более склонны к образованию равноосной структуры при большем температурном градиенте, чем сплавы с узким интервалом кристаллизации. Слитки из сталей

В чистых металлах ИПД кручением обычно приводит к формированию равноосной структуры, средний размер зерен в которой составляет около 100 нм, а РКУ-прессование обеспечивает размер зерен, равный 200-300 нм. На рис. 1.7а, б показаны типичные микроструктуры Си, подвергнутой ИПД кручением, наблюдаемые в просвечивающем электронном микроскопе в светлополь-ном и темнопольном изображениях, вместе с соответствующей дифракционной картиной [8]. Видно, что интенсивная деформация приводит к формированию в Си однородной ультрамелкозернистой структуры уже при комнатной температуре. Многочисленные рефлексы на электронограмме, расположенные вдоль окружностей, указывают на большеугловые разориентировки соседних зерен. Присутствие преимущественно большеугловых границ в структуре металлов после интенсивной деформации было подтверждено также прямыми измерениями разориентировок индивидуальных границ зерен [56], и это является важной особенностью материалов, подвергнутых ИПД [3,8,13,38].

Анализ эволюции микроструктуры в ходе реализации различного числа проходов по оптимальному маршруту в чистом А1 и сплавах на его основе, содержащих 1 и 3 вес. %Mg, проведен в работе [44]. Было показано, что легирование приводит к необходимости увеличения числа проходов при РКУ-прессовании для достижения однородной равноосной структуры. По мнению авторов [44] это связано с уменьшением подвижности дислокаций и соответственно понижением скоростей возврата в твердых растворах Mg в А1.

Ориентация структуры существенно влияет на механические свойства. При ориентации зерен в продольном направлении, т. е. при деформировании вдоль кристаллографических плоскостей (001), характеризующих направление роста зерен при их кристаллизации, увеличиваются пластичность, а также кратковременная и длительная прочность сплава. Модуль упругости в продольном направлении на 20—30% меньше модуля равноосной структуры и модуля упругости в поперечном направлении.

а — оптическая микрофотография материала, медленно охлажденного от 1200 К Для получения равноосной структуры (а+3); б — оптическая микрофотография (с тем же увеличением) материала, охлажденного от 1310 К для получения игольчатой (видманштет-товой) (а+р)-структуры; в — электронная микрофотография такой же игольчатой структуры; видна практически непрерывная (3-фаза между пластинками в-фазы

Наиболее важными с практической точки зрения, особенно в тех случаях, когда требуется высокая прочность, являются (а+Р)-сплавы. Эти сплавы характеризуются большим разнообразием микроструктур и различным соотношением а- и р-фаз. Например, обработка на твердый раствор в области существования а+р с последующим медленным охлаждением приводит к образованию равноосной структуры, состоящей преимущественно из больших частиц а-фазы, окружающих р-островки (рис. 32, а). В то же время при охлаждении из р-области возникает игольчатая структура, представленная на рис. 32, б (обычно, так называемая, видманш-теттовая структура, обусловленная ограниченной упрочняемостью титановых сплавов). В этом случае а-пласшнки окружены тонкими, но почти сплошными прослойками р-фазы, как показано на рис. 32, в.

Повышение температуры вызывает повышение скорости рекристаллизации. Термическая операция восстановления равноосной структуры в наклепанном металле называется рекристаллиза-ционным отжигом (отжиг 1-го рода). Температура рекристаллиза-ционного отжига стали 600 — 700°.

больших деформаций, сохранение равноосной структуры, поворот

Для увеличения пластичности карбида титана используются добавки диборида титана. Эффект реализуется при наличии мелкодисперсной равноосной структуры сплава с развитой сеткой межфазных границ [246]. В табл. 76 представлены механические свойства сплавов системы TiC—TiB2. Наибольший предел прочности на изгиб и сжатие наблюдается у образцов с содержанием 43 % TiC и 57 % ТлВг (эвтектический сплав).