Процесс модифицирования

Категория:
Литейное производство


Процесс модифицирования

Модифицированием называют процесс преднамеренного изменения структуры литого металла и сплава под воздействием специально вводимых очень малых добавок (модификаторов). Модификаторы способствуют кристаллизации структурных составляющих в округлой форме, значительному их измельчению и равномерному распределению по всему объему.

В одних случаях мелкозернистая структура получается в результате действия модификаторов на число зародышей, в других — вследствие уменьшения скорости роста кристаллов. Модифицирование — мощное средство влияния на различные свойства литейных сплавов.

На практике широко используют эффективные способы модифицирования всех важнейших литейных сплавов: чугунов, сталей, алюминиевых, магниевых, медных и др. Значительное улучшение качества структуры литейных сплавов, достигаемое в результате модифицирования, позволило повысить степень легирования некоторых сплавов и создать новые высокопрочные и жаропрочные сплавы.

В некоторых процессах модифицирования действие модификаторов является кратковременным (этим, в частности, они отличаются от элементов, используемых при микролегировании). После непродолжительной выдержки расплава в жидком состоянии эффект модифицирования ослабляется и может полностью исчезнуть.

Ничтожно малое содержание химических элементов в некоторых сплавах тормозит процесс модифицирования; например, титан, висмут, свинец, сурьма, мышьяк, олово затрудняют модифицирование чугуна магнием.

Такие элементы предложено (А. А. Горшковым) называть демодификаторами.

Действие демодификаторов может быть подавлено другими элементами (например, лантаном, церием, торием, иттрием и др.). Такие элементы предложено называть ремодификаторами.

Сложность и разнообразие процессов модифицирования затрудняет создание единой общепризнанной теории модифицирования.

До начала кристаллизации литейные сплавы представляют собой коллоидно-дисперсные системы, т.е. системы, состоящие из жидкости с находящимися в ней очень мелкими возможными зародышами кристаллизации. Соответствующим воздействием на эти зародыши можно повлиять на строение сплава после затвердевания.

Структуру металлов и сплавов при их кристаллизации модифицируют с помощью:
1) тугоплавких частиц, которые служат «затравками» и искусственно увеличивают число зародышей;
2) поверхностно-активных элементов, адсорбирующихся на гранях растущих кристаллов и создающих при этом «барьер» между растущими кристаллами и жидкостью;
3) добавок, вступающих в химическую реакцию с элементами, находящимися в расплаве. Образующиеся химические вещества (оставаясь в нем или удаляясь из него) могут изменить физико-химическую природу сплава и его кристаллизационную способность.

В результате модифицирования могут произойти различные структурные изменения, в частности, изменение размеров первичных зерен (дендритов) и других продуктов первичной кристаллизации; кроме того, изменяется внутреннее строение первичных зерен (дендритов) и структура эвтектик.

В основе каждого изменения могут быть совершенно различные физико-химические процессы. Вместе с тем, для получения одних и тех же структурных изменений можно использовать совершенно различные средства. В зависимости от физико-химической природы используемых модификаторов, характера их взаимодействия с основными компонентами сплава или находящимися в нем примесями возможна разработка различных вариантов процесса модифицирования.

П. А. Ребиндер предложил делить модификаторы на модификаторы первого и второго рода.

Модификаторы первого рода — поверхностно-активные (положительные по В. К — Семенченко) избирательно адсорбируются на гранях зародышей, замедляют рост зерен и препятствуют их слиянию. Они действуют в момент, когда частицы твердой фазы имеют коллоидные размеры (предотвращают в процессе перехода жидкого металла в твердое состояние слияние и коагуляцию мелких кристалликов). Модификаторы этого рода должны обладать очень малой растворимостью в жидкой фазе, из которой они адсорбируются. По всей вероятности, в адсорбционных явлениях определенную роль должна играть изоморфность структур, так как в процессе адсорбции происходит как бы стыковка (сопряжение) двух кристаллических решеток различных веществ.

Модификаторами первого рода являются литий, натрий, цинк, магний, кальций, алюминий, олово, висмут и др.

Модификаторы второго рода увеличивают число центров кристаллизации, уменьшая работу образования зародышей..


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум