Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.09.2019


20.09.2019


20.09.2019


20.09.2019


20.09.2019


20.09.2019


20.09.2019


20.09.2019


17.09.2019


17.09.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Кристаллизация стали и строение стального слитка

Кристаллизация стали и строение стального слитка

21.03.2019


Кристаллизация жидкой стали в изложнице впервые была изучена в 70-х годах прошлого века замечательным русским металлургом Д.К. Черновым, который исследовал дефекты стального слитка — усадочные раковины, усадочную рыхлость, газовые пузыри, неоднородность металла (подробно эти дефекты будут рассмотрены ниже) и установил причины их возникновения.

Позднее советские ученые А.А. Байков, Н.Т. Гудцов и другие, основываясь на законах, открытых Д.К. Черновым, разработали теорию последовательной кристаллизации стального слитка. По этой теории затвердевание стали в изложнице протекает в несколько этапов: начинается па поверхности изложницы (в наиболее холодных местах ее стенок), постепенно распространяется в глубину и заканчивается в центральной части слитка.

В процессе разливки стали те слои ее, которые прилегают к стенкам и дну изложницы, быстро охлаждаются и образуют наружную корку слитка, состоящую из множества мелких равноосных кристаллов. Поскольку этот этап формировании слитка длится недолго (скорость охлаждения металла вскоре резко падает), толщина поверхностного слоя невелика (6—15 мм).

В процессе кристаллизации объем металла уменьшается, в результате чего между стенкой изложницы и корочкой слитка образуется зазор.
Кристаллизация стали и строение стального слитка

В связи с этим, а также в связи с нагревом изложницы и действием теплового сопротивления корки интенсивность теплоотвода уменьшается и замедляется рост кристаллов. На этой стадии кристаллы растут преимущественно в направлении к центру слитка. Таким образом, на этом этапе образуются крупные древовидные кристаллы — дендриты. Каждый дендрит состоит из главного, наиболее протяженного ростка, расположенного перпендикулярно к поверхности стенки изложницы, и боковых ростков, которые в свою очередь также имеют перпендикулярные отростки. Дендритная «елочка» показанa на рис. 48. Образованный дендритами слой слитка называется зоной столбчатых кристаллов (иногда ее называют также зоной транскристаллизации или дендритной зоной).

Протяженность зоны столбчатых кристаллов зависит от многих причин и может быть довольно значительной. Чем выше температура разливаемой стали и скорость разливки, тем большую протяженность имеет эта зона. В слитках легированной стали, характеризующейся более низкой теплопроводностью, чем обычная углеродистая сталь, зона столбчатых кристаллов развита сильнее (так, в стали со значительным содержанием хрома и никеля при высокой температуре разливки эта зона может доходить до центра слитка).

Жидкий металл, оставшийся в центральной части слитка, затвердевает очень медленно, кристаллы свободно растут во всех направлениях, достигая больших размеров. На этой стадии формируется третья зона слитка — зона равноосных неориентированных кристаллов (рис. 49).

Жидкая сталь, как и большинство других материалов, при затвердевании уменьшается в объеме. Этот процесс, именуемый усадкой, приводит к тому, что в слитке, точнее в той его части, где затвердевают последние порции стали, образуется пространство, не заполненное металлом, так называемая усадочная раковина (рис. 50). Поскольку верхняя поверхность металла охлаждается быстрее, иногда в этом месте образуется корка затвердевшего металла (так называемый «мост»). Схематическое изображение структуры стального слитка показано на рис. 51.