СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
58
воздействия, но также приводит к изменению ряда физико-химических
процессов в период взаимодействия инокуляторов с расплавом. Изменение
физико-химических параметров оказывает радикальное воздействие на
кристаллизацию и структурообразование сплава.
Механизм развития физико-химических процессов можно кратко
охарактеризовать следующим образом.
Если вспомнить, что важнейшим кристаллизационным параметром
является переохлаждение, то при внесении дисперсных частиц они, отбирая на
себя
тепло,
вызывают
локальные
изменения
температурных
и
концентрационных полей, способствуют общему переохлаждению расплава.
Причем происходит резкое переохлаждение, осуществляемое по всему объему
затвердевающего металла, следовательно, уменьшается работа образования
критического зародыша и увеличивается вероятность его образования.
Происходит как бы объемная закалка. Общее переохлаждение расплава
повышает устойчивость блоков, из которых формируются и растут центры
кристаллизации. Кроме того, с частицами микрохолодильников вносятся
некоторое количество примесей, которые также могут становиться центрами
кристаллизации.
При вводе микрохолодильников в жидкий металл в первый момент
времени в результате интенсивного поглощения тепла холодной частицы
(инокулятора) происходит резкое понижение температуры близлежащих к
частице слоев расплава. Этот период характеризуется максимальным
температурным градиентом на границе расплав-частица и отвечает процессу
намерзания расплава на частице. Вокруг частицы порошка образуется оболочка
из затвердевшего металла. В последующие моменты времени оболочка
прогревается и вместе с частицей порошка расплавляется с образованием
блоков, из которых формируются и растут центры кристаллизации, за счет
высокой скорости отвода теплоты от расплава и достижения определенного
переохлаждения.
В период теплового взаимодействия с расплавом порошки
микрохолодильников при неравновесной кристаллизации в результате
«избирательного плавления» (в отличие от «избирательной кристаллизации»)
могут изменить состав почти чистого железа. Из частиц порошка, в первую
очередь выплавляются участки, имеющие повышенную концентрацию
ликвирующих элементов. Причем устойчивость таких частиц в расплаве,
имеющем температуру, близкую к температуре ликвидуса (как было отмечено)
повышается.
Учитывая, что микрохолодильники, введенные в жидкий металл, могут
значительно отличаться от основного металла (например, порошок железа,
имеющий содержание углерода С
1
= 0,03…0,08 %, вводится в сталь с
содержанием углерода С
2
= 0,20…0,30 % и более), в процессе кристаллизации
создаются градиенты не только температуры, но и концентрации.
