SU548369A1 - Способ получени мелкокристаллической структуры металлов и сплавов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области металлургии и машиностроени  и может быть использовано при получении слитков и фасонных отливок с однородным по своему объему мелкокристаллическим строением. Мелкокристаллическа  структура обеспечивает повышенные прочностные и пластические свойства изделий. Дл  получеии  такой структуры используютс  различные методы, обеспечивающие ускорение процесса кристаллизации: литье в металлические формы; литье под давлением; встр хивание затвердеваюш,его металла; непрерывную разливку с ускоренным охлаждением металла; электрошлаковый переплав.

Известен способ получени  слитков с мелкокристаллической структурой, при котором металл выливают в форму через промежуточное охлаждаемое устройство 1.

Известен также способ получени  металлов с мелкокристаллической структурой, обесиечиваюш ,ей повышенную прочность металла, по которому жидкий расплав диспергируют на капли, которые затвердевают в виде гранул с мелкокристаллической структурой. Гранулы спекают в вакууме под большим давлением при повышенной температуре, но не достигаюш .ей температуры плавлени  металла, получа , таким образом, массивную деталь или заготовку 2.

Основное достоинство этого способа состоит

в том, что он ооеспечивает протекание процесса затвердевани  металла с большой скоростью , что, в свою очередь, приводит к иолучению мелкокристаллической структуры металла в гранулах.

Однако при таком способе необходимо производить операцию спекани  гранул металла при иовышенной темиературе. Поскольку этот процесс  вл етс  длительным, в гранулах не0 пзбежно протекают рекристаллизационные  влени , привод щие к росту зерна и, в конечном счете, к снин-сению эффективности способа . Цель изобретени  состоит в ускорении про5 цесса кристаллизации жидкого металла без последующего рекристаллизационного отжига. Эта цель достигаетс  тем, что исходный жидкий расплав, наход щийс  под атмосферным давлением п пмеющий температуру Т

0 (Т Го, где 7о - температура термодииамического равновеси  жидкой и кристаллической фаз при атмосферном давлении), подвергают воздействию разрежени , т. е. раст гивают без разрыва жидкости.

При этом температура фазового равновеси  в соответств1 и с уравнением Клапейрона-Клаузиуса:

ДГ АР

где Т - изменение темнературы илавлени  металла,

- температура илавлени  металла,

Р - изменение давлени ,

q - пол рна  теплота плавлени ,

V-мол рный объем металла,

а - коэффициент усадки,

сдвигаетс  в сторону более низких температур и становитс  равной Го, причем , а расплав, наход щийс  по-прежнему при температуре Т, оказываетс  перегретым на АТр То-Го- В раст нутом состо нии жидкий металл охлаждают до температуры Г Го. При этом расплав остаетс  в термодинамически устойчивом состо нии, т. к. его температура Т во вс ком случае не ниже температуры фазового равновеси  Го при разрежении. Наличие посторонних примесей (нерастворимых) в расплаве не вли ет на устойчивость расплава. После охлаждени  металла до температуры Т- резко (быстро) сбрасывают разрежение; в простейшем частном случае разрежение смен етс  атмосферным давлением. При этом, в соответствии с упом нутым выше уравнением КлайперонаКлаузиуса , температура фазового равновеси  сдвигаетс  в сторону высоких температур и снова становитс  равной Го. Расплав же, охлажденный до температуры Г, становитс  переохлажденным, т. е. термодинамически неустойчивым , и поэтому быстро кристаллизуетс .

Способ, например, при кристаллизации расплавленного железа, осуществл ют следующим образом. Железо имеет плотность 8 г/см (дл  гамма-железа), температуру плавлени  1539°С; теплоту плавлени -3,64 ккал-г-атом; коэффициент усадки 0,06. Дл  переохлаждени  жидкого железа, например, на -364°, необходимо подвергнуть расплавленное железо разрежению, равному 74,4-10- атм, величину которого наход т, использу  приведенные выше исходные данные, по уравнению Клапейропа-Клаузиуса .

Claims (2)

1. Патент Франции № 2031555, кл. В 22D 27/00, 1970.

2. Белов А. Ф. Металлурги  гранул - новый нуть повышени  качества конструкционных материалов. - «Вестник АН СССР, 1975, К° 5, с. 74 (прототип).