Способ получения образцов кристаллизующихся металлов и сплавов

Способ получения образцов кристаллизующихся металлов и сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii) 537283

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сваз Советских

Сациалистичееких

Реоичбдии (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.07.75 (21) 2155131/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.76. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 30.11.76 (51) М. Кл е G OIN 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК 620.113.4 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. С. Беспалов, В. И. Воронцов и А. М. Михайлов (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (54) СПОСОБ ПОЛ УЧ Е Н ИЯ ОБРАЗЦОВ КР ИСТАЛЛ ИЗУЮЩИХСЯ

МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретейие относйтся к области исследований физических свойств кристаллизующихся металлов и сплавов, конкретнее к получению и подготовке образцов.

Известно, что процессы кристаллизации, происходящие на границе раздела кристаллрасплав в конечном счете определяют технологические и служебные свойства литого сплава. Количественная оценка процессов, протекающих на поверхностях, роста кристаллитов из расплава возможна на основе экспериментального исследования поверхности кристаллизации, формирующейся в одновременном температурном поле с контролируемым градиентом температур и линейной скоростью кристаллизации.

Известны способы получения образцов кристаллизующихся металлов и сплавов, состоящие в направленной кристаллизации сверху с последующим стеканием жидкой фазы через один конец лодочки или через отверстие в последней, что приводит к неполному отделению жидкости за счет сил поверхностного натяжения, с последующим затвердеванием оставшейся части жидкости. Это искажает структуру фронта кристаллизации, имеющуюся в процессе роста.

Известны способы получения образцов кристаллизующихся металлов и сплавов, состоящие в горизонтально направленной кристаллизации и отрыве твердой фазы от жидкой.

При этом кристаллизация твердой фазы протекает в условиях значительного развития естественной конвекции вдоль фронта кристаллизации, что приводит к искажению тонкой структуры поверхности роста кристаллитов из расплава. Свести до минимума влияние трудноконтролируемых и учитываемых процессов, обусловленных конвекцией, возможно лишь в условиях направленно вниз отвода тепла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ, который состоит из направленной вверх

15 кристаллизации залитого в изложницу сплава и отрыва жидкой фазы от твердой за счет сил инерции при резкой остановке изложницы с кристаллизующимся расплавом, которая совершает вращательное движение с поворотом

20 на 180 .

Однако известные способы получения образцов кристаллизующихся металлов и сплавов не позволяют получать образцы с поверхностью кристаллизации, пригодной для исслс25 дования тонкой структуры поверхности роста кристаллитов из расплава. При вращательном движении происходит интенсивное вынужденное перемещение расплава вдоль фронта кристаллизации. Это приводит к значитель—

30 ному искажению поверхностей роста кристал537283 литов из расплава. Кроме того, процессы кристаллизации, разделение твердой и жидкой фаз и охлаждение твердой фазы с обнаженным фронтом кристаллизации протекают на воздухе, что может привести к контакту поверхности кристаллизации твердой фазы с активными средами и возможной адгезии и адсорбции.

Целью изобретения является уменьшение искажений и сохранение поверхности роста кристаллитов из расплава.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения образцов кристаллизующихся металлов и сплавов, включающем направленную кристаллизацию в тигле твердой фазы и отделение жидкой фазы, тигель с кристаллизующимся расплавом перемещают поступательно в вертикальном направлении со скоростью 0,5 — 20 м/сек и останавливают в режиме удара. Для металлов и сплавов выбирается скорость перемещения тигля в зависимости от состава и наиболее полного отделения жидкой фазы (например, для чугуна оказалось достаточной скорость

10 м/сек). После отделения жидкой фазы осуществляют ввод образца в закалочную среду.

Вслед за тиглем с образцом в закалочную среду падает жидкий остаток. Таким образом основные отличия от прототипа состоят в том, что для устранения искажений и сохранения поверхности роста кристаллитов тигель с кристаллизующимся расплавом перемещают в вертикальном направлении и твердый образец охлаждают в закалочной среде. Кроме того, процессы получения образца кристаллизующегося металла и сплава ведут в инертной атмосфере.

Получение образцов проводят из сплавов систем Fe — С, Fe — С вЂ” Si с углеродным эквивалентом 3,0 — 5,0. Расплав перегревают до

1200 — 1400 С. Условия кристаллизации (градиент температур в образце, линейная скорость кристаллизаций в пределах 0—

40 град/см и 0 — 60 мм/час соответственно) задают подбором соответствующих значений скорости подвода и отвода тепла. В заданный момент времени проводят направленную кристаллизацию, разделение твердой и жидкой фаз и закалку образца в дистиллированной воде. Тигель перемещают со скоростью

10 м/сек. Полученные образцы пригодны без дополнительной обработки для дальнейшего исследования микрогеометрии поверхности роста фаз, а также распределения элементов

10 на поверхности кристаллизации с помощью растровых электронных микроскопов и рентгеновских микроанализаторов.

На фиг. 1 — 4 приведена схема способа получения образцов кристаллизующихся метал15 лов и сплавов: на фиг. 1 — осуществление направленной кристаллизации; на фиг. 2 — движение тигля с раствором в .вертикальном направлении; на фиг. 3 — отрыв жидкой фазы от твердой за счет сил инерции при резком уда20 ре; на фиг. 4 — ввод образца в закалочную среду (сжиженные инертные газы, дистиллированная вода).

Использование предлагаемого способа получения образцов кристаллизующихся метал25 лов и сплавов обеспечивает возможность получения образцов кристаллизующихся металлов и сплавов без искажений поверхности роста кристаллитов из расплава и сохранение поверхности роста кристаллитов из расплава

ЗО после отделения жидкой фазы.

Формула изобретения

Способ получения образцов кристаллизую35 щихся металлов и сплавов, включающий направленную кристаллизацию твердой фазы из расплава в тигле и отделение жидкой фазы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений и сохранения поверхности

40 роста кристаллитов из расплава, тигель с кристаллизующимся расплавом перемещают поступательно в вертикальном направлении со скоростью 0,5 — 20 м/сек и после отделения в режиме удара жидкой фазы осуществляют

45 ввод образца в закалочную среду.

537283

1111

Ол/од

memru

Риг. 1 (>7gtg ф

Составитель Г. Кибовский

Техред М. Семенов Корректор Т. Добровольская

Редактор Е. Дайч

Заказ 2547/16 Изд. № 1792 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2