Способ получения слитков с направленной структурой

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А H N E (»63248З

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свил-ву(22) Заявлено03.02.77 {21) 2448816/22-02 с присоединением заявки №(23) Приоритет— (43} Опубликовано15,11,78.бюллетень % 42 I (45) Дата опубликования описания 18.11.78 г (51) М. Кл.

B 22 D 27/04

Гоеударстеенный комнтет

Совета Мнннстроо СИр по делам нзебретений н открытий (53) УДК 621.746, . 58{ 088.8) Д. Е, Овсиенко, И. К. Засимчук, B. B. Маслов и Г. A. Алфинцев (72) Авторы изобретения

Институт металлофизики AH Украинской ССР (71) Заявитель

{54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ Х:ЛИТКОВ С НАПРАВЛЕННОЙ

СТРУКТУРОЙ

Изобретение относится к металлургии металлов и сплавов и может быть использовано для получения металлических слитков и литых деталей.

Известен способ направленной кристал- 5 лизации металлов и сплавов с температурой плавления ниже 2000 С, заключаюшийся в том, что расплавленный перегретый металл отливают в огнеупорную форму, дном которой является медная водоохлаждаемая плита, на рабочую поверхность которой иногда наносят ромбовидную насечку, увеличиваюшую общую поверхность холодильника (1J

Известен также способ изготовления заготовок направленным затвердеванием, включаюший расплавление металла в тигле и кристаллизацию его в зашитной атмосфере. Кристаллизацию инициируют резким охлаждением нижней части тигля (2). О

Однако при зтом нельзя достичь высокой скорости кристаллизации из-за того, что основная масса расплава перегрета выше температуры плавления (темпера2 туры ликвидус для сплава), а затвердевание происходит в практически равновес« ных условиях с затухаюшей во времени скоростью.

Белью изобретения является увеличение скорости направленной кристаллизации и уменьшение поперечного сечения направленных зерен, а также уменьшение разброса ориентации зерен в продольном сечении слитка и достижение более однородного распределения примесей.

Бель достигается тем, что перед местным охлаждением одного из концов тигля весь расплав переохлаждают на 30480 С ниже температуры плавления (темо пературы ликвидус).

При этом происходит быстрая кристаллизация, при которой, например, скорость роста кристаллов никеля при переохлаждении расплава на 175 С достигает

40 м/с, причем кристаллизация осушествляеч.ся от места ее инициирования, если переохлаждение расплава не меньше 30 С. о

Чтобы переохладить расплав, применяют такие известные приемы, как плавка в

632483

ЦНИИПИ Заказ 6461/10 Тираж 908 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 огнеупорном тигле в восстановительной или инертной среде либо под легкоплавким флюсом с предварительным перегревом расплава выше температуры плавления на 30-300 С. Ф

При переохлаждениях меньше 30 С возникают отдельные кристаллы в массе расплава, нарушающие однородность направленной структуры всего слитка, т.е, кристаллизация осуществляется не толь 1® ко от места ее инициирования. Переохо лаждение в 480 С вЂ” это предельное переохлаждение, достигаемое при охлаждении

Металлических расплавов.

Пример. Выплавляют цилиндри- 33 ческие образцы сплава F6 -5% S> диаме ром 10 мм и длиной 50-100 мм. Плавку проводят в тиглях из окиси алюминия под стеклянным флюсом в индукционной печи.

Температуру измеряют термопарой HP - . ЗЭ

30/6,Расплав перегревают перед охлаждео цием до 1700 С.При достижении расплавом в ходе охлаждения температуры на 210 С ниже температуры ликвидус производят резкое охлаждение нижней части тигля путем М соприкосновения ее с массивным холодным стальным стержнем и тем самым вызывают кристаллизацию расплава, Охлажденный до комнатной температуры слиток травят в структурно-чувствитель 39 ном реактиве (5%-иый раствор йода в этиловом спирте), после чего из него вырезают образцы для рентгеновского и микроструктурного исследований. г

ыло установлено, что весь расплав N кристаллизуется от одного зародыша, возникающего в месте локального охлаждения. Структура слитка представляет собой пучок иглообразных кристаллических волокон, радиально. расходящихся от мес- 46 та зарождения и- вытянутых в основной части образца вблизи осевого сечения.

Направление роста волокон -(100>;их поперечный размер 3 ° 10 см. Разброс ориентаций волокон в продольном сечении лежит в пределах 15о. Время кристаллизации слитка ничтожно мало (тысячные доли секунды), т.е. время полу, чения направленно затвердевшего слитка сокращается по сравнению со всеми известными способами во много раа. Кроме того, при использовании известного метода направленной кристаллизации поперечный размер столбчатых зерен уже на расстоянии 10 мм от холодильника

-Я превышает 5 10 см, а ориентация столбчатых зерен в продольном сечении была случ айной.

Направленную структуру в сплаве Fe- %5 получают также при переохлаждении расо плава, равном 320 С. B тех же случаях, когда кристаллизация этого сплава вызывается при переохлаждениях, не превыО шаюших 30 С, структура слитка обычно неоднородна по его длине и состоит из больших зерен.

Использование описываемого способа получения металлических слитков с направленной структурой обеспечивает сле- дующие преимушества (по сравнению с известными способами): резкое ускорение процесса получения слитка, существенное (более чем на порядок) уменьшение поперечного сечения направленных зерен, уменьшение разброса ориентации зерен в продольном сечении (более сильная текстурованность), уменьшение неоднородности распределения примесей, повьпиение механических свойств.

Формула изобретения

Способ получения слитков с направленной структурой, включающий расплавление в тигле сплава и кристаллизацию последнего в защитной атмосфере, причем крис-.аллизацию инициируют местным охлаждением одного иа концов тигля, о тл и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью ускорения процесса получения слитков и уменьшения разброса ориентации зерен в продольном сечении, перед местным Охлаждением одного иа концов тигля весь сплав переохлаждают на 30-480 С ниже температуры ликвидус.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Петров Д. A. Сплавы цветных металлов. М„Наука", 1972, с. 76-81.

2. Патент ГДР М 102801, кл. 31 А 4/04, 1973,