Ликвация

Стали, как уже отмечалось, являются сплавами на основе железа. При кристаллизации стали непрерывнолитая заготовка или слиток становятся химически неоднородными по сечению. Химическую неоднородность отливки называют ликвацией. Причиной ликвации являются неодинаковая растворимость элементов в твердом и жидком сплаве, а также неравновесность процесса кристаллизации. Склонность элемента к ликвации вытекает из диаграммы состояния Fe-R, где R - примесный эле­мент, рис.3: чем шире угол между линиями ликвидус L и солидус S на диаграмме состояния (чем шире интервал кристаллизации T), тем более склонен элемент к ликвации. Количественной характеристикой склонности элемента к ликвации является коэффициент распределения к = CR / СR где C_R и СR - равновесные концентрации примесного элемента в твердой и жидкой фазах соответственно (рис. 74).

T

T б

L T

S %R

C C

Рис. 3. «Железный» угол диаграммы состояния с малым (а) и

большим (б) интервалом кристаллизации:

L - линия ликвидус (начало отвердевания);

S - линия солидус (окончание отвердевания)

В случае сплавов на основе железа растворимость примес­ных элементов в твердой фазе ниже, чем в жидкой, к < 1. Чем меньше значение к, тем более склонен элемент к ликвации. Значение к для стали приведены ниже:

элемент	С		S	Р	Н	N
к	0,13	0,02	0,015	0,27	0,32	0,28
элемент	Сг	Со	Си	Мп	Мо	Ni	Si
к	0,6	0,9	0,56	0,84	0,8	0,55	0,75

Видно, что наиболее склонны к ликвации в железе кислород, сера, углерод и другие неметаллические элементы. Металлические элементы менее склонны к ликвации.

Ликвация в непрерывнолитой заготовке или слитке проявляется в скоплении примесных элементов в некоторых участках отливок. Общей закономерностью является повышение концентра- ции элемента от края к центру, а в слитке также от хвостовой части к головной.

Степень ликвации обычно характеризуют следующим выражением:

= {(СR - СR) / СR}*100,

Где СR - концентрация элемента в точке х на каком-либо уровне, %, СR - средняя концентрация элемента, определяемая в пробе стали, отобранной в середине разливки.

Различают дендритную и зональную ликвации. Дендритная ликвация - это химическая неоднородность в пределах го кристалла (дендрита). Она обусловлена неодновременностью образования различных осей дендрита и боковым (иногда обратным) перемещением жидкого металла, обогащенного примесями.

Зональная ликвация - это неоднородность состава различных частях непрерывнолитой заготовки или ел! достигает больших значений, чем дендритная. Степень зональной ликвации углерода, серы и фосфора может достигать 150-300 %.. Зональная ликвация вызывает неодинаковость свойств в разных частях стальных изделий и может даже вызывать отбраковку вследствие отклонения состава металла от заданного. Особую роль это играет для крупных стальных слитков массой 30-550 т. Действенным способом понижения степени ликвации серы фора является снижение их концентраций до низких значений. При содержаниях серы < 0,005 % и фосфора < 0,005 %, а их суммы S + Р < 0,008 % заметной ликвации этих элементов даже в круп ных слитках нет.

Дата добавления: 2015-07-08