Mechanizm powstawania strefy ziarn zamrożonych i słupkowych

Mechanizm powstawania strefy ziarn zamrożonych i słupkowych
Mechanizm powstawania strefy ziarn zamrożonych i słupkowych (kolumnowych) jest stosunkowo prosty. Znaczne trudniej tłumaczy się natomiast mechanizm powstawania strefy ziarn równoosiowych. Ogólny schematy powstawania strefy ziarn równoosiowych wyjaśnia się następująco:
Po odlaniu metalu do formy rozpoczyna się proces ochładzania metalu i nagrzewania formy. Wynikiem tego jest ciągłe zmniejszenie się temp. ciekłego metalu i równocześnie pojawienie się w nim gradientu temperatury. W miarę upływu czasu zewnętrzna warstwa ciekłego metalu zostaje przechłodzona i w warstwie tej pojawią się i będą wzrastać cząstki fazy stałej. Część tych wzrastających kryształów zostaje przyłączona do powierzchni wymiany ciepła i tworzy strefę kryształów zamrożonych, zaś pozostała część, wskutek konwekcji kąpieli, przemieszcza się w środkowy rejon ciekłego metalu. Po utworzeniu się strefy kryształów zamrożonych, tworzy się strefa kryształów kolumnowych. W miarę powiększania* się tej strefy maleje gradient temp. i maleje intensywność konwekcji cieczy. Wzrost kryształów słupkowych następuje tak długo, aż zostanie on zahamowany przez skupiska kryształów z centralnej części odlewu i wówczas tworzy się strefa kryształów równoosiowych. Intensyfikacja ruchu ciekłego metalu skraca czas przenoszenia kryształów do centralnej części odlewu oraz zwiększa ich liczbę w tej części. W związku z tym kryształy równoosiowe są mniejsze i zajmują większy obszar odlewu lub w skrajnym przypadku cały odlew. Zgodnie z tym wszystkie zabiegi technologiczne, które intensyfikują ruch ciekłego metalu podczas krystalizacji odlewu(np. ruch wibracyjny, mieszanie magnetyczne, ultradźwięki itp.) rozdrabniają strukturę odlewu i rozszerzają strefę ziarn równoosiowych. W niektórych przypadkach pozwala to całkowicie wyeliminować z odlewu strefę ziarn słupkowych. Przy wysokiej temp. odlewania w przegrzanej (środkowej) części odlewu będzie mniej kryształów i moment zahamowania wzrostu kryształów słupkowych nastąpi później. Dlatego w miarę podwyższania temp. odlewania metalu należy oczekiwać coraz większych kryształów równoosiowych, zajmujących coraz mniejszy obszar odlewu.
... zobacz całą notatkę