Схема сталевого злитка (див. Також Заготовки для ковки. Злитки.), Дана Черновим Д.К.
Малюнок 1 - Схема сталевого злитка
1 - дрібнокристалічна коркова зона; 2 - зона стовпчастих кристалів; 3 - внутрішня зона великих рівноосних кристалів
Кристалізація корковою зони йде в умовах максимального переохолодження. Швидкість кристалізації визначається великим числом центрів кристалізації. Утворюється дрібнозернистий структура. Рідкий метал під корковою зоною знаходиться в умовах меншого переохолодження. Число центрів обмежена і процес кристалізації реалізується за рахунок їх інтенсивного росту до великого розміру.
Зростання кристалів у другій зоні має спрямований характер. Вони ростуть перпендикулярно стінок виливниці, утворюються деревовидні кристали - дендрити (малюнок 2). Ростуть дендрити з напрямком, близьким до напрямку відводу тепла.
Малюнок 2 - Схема дендрита по Чернову Д.К.
Так як тепловідвід від незакристалізованій металу в середині злитка в різні боки вирівнюється, то в центральній зоні утворюються великі дендрити з випадковою орієнтацією.
Зони стовпчастих кристалів в процесі кристалізації стикуються, це явище називається транскрісталлізаціей. Для малопластичних металів і для сталей це явище небажане, так як при подальшій прокатці. куванні можуть утворюватися тріщини в зоні стику.
У верхній частині злитка утворюється усадочная раковина, яка підлягає відрізку і переплавки, так як метал більш пухкий (близько 15 ... 20% від довжини зливка).
Умови отримання дрібнозернистої структури
При виготовленні злитків прагнуть до отримання дрібнозернистої структури. Оптимальними умовами для цього є: максимальне число центрів кристалізації і мала швидкість росту кристалів.
Розмір зерен при кристалізації залежить і від числа частинок нерозчинних домішок, які відіграють роль готових центрів кристалізації - оксиди, нітриди, сульфіди. Чим більше частинок, тим дрібніше зерна закристаллизовавшегося металу.
Стінки изложниц мають нерівності, шорсткості, які збільшують швидкість кристалізації.
Дрібнозернисту структуру можна отримати в результаті модифікування. коли в рідкі метали додаються сторонні речовини - модифікатори.
По механізму впливу модифікатори розрізняють:
- Речовини не розчиняються в рідкому металі - виступають в якості додаткових центрів кристалізації.
- Поверхнево - активні речовини, які розчиняються в металі, і, осідаючи на поверхні зростаючих кристалів, перешкоджають їхньому росту.