Литейные сплавы и плавка: Учебник для студ. высш. учеб. заведений
Трухов А. П.
Академия, 2004 г.
2.3. Способы воздействия на размер зерна и структуру сплавов
К способам воздействия можно отнести изменение скорости затвердевания (тепловой способ), модифицирование, применение вибрации, ультразвуковых колебанийэлектромагнитных полей и введение микрохолодильников [1].
Выше был рассмотрен тепловой способ, или изменение скорости затвердевания и теплоотвода от жидкого металла в литейную форму. Помимо измельчения зерна увеличение скорости затвердевания препятствует развитию диффузии в жидкой фазе и ослабляет дендритную ликвацию.
Модифицирование. Процесс ввода малых количеств веществ (модификаторов) в расплав с целью измельчения зерна и улучшения механических свойств отливок называется «модифицированием».
Из-за активного взаимодействия с жидким металломэффектмодифицирования является кратковременным и при длительной выдержке, как правило, порядка 15 мин, может полностью исчезнуть, что и отличает модификаторы от элементов, используемых для микролегирования, эффект которого сохраняется в сплаве навсегда. Поэтому вопрос увеличения длительности действия модификаторов является актуальным.
Как правило, введение в расплавмодификаторов способствует кристаллизацииструктурных составляющих в округлой форме, их значительному измельчению, равномерному распределению и, как следствие, существенному повышению механических свойств. Поэтому модифицирование относят к мощным средствам улучшения свойств сплавов, особенно для отливок. При этом модифицирование позволяет в ряде случаев повысить степень легирования. Примером могут служить серые чугуны, высокие марки которых (выше СЧ20 до СЧ35) получить без модифицирования практически невозможно, особенно если учесть увеличение возможностей их легирования с применением модифицирования. Аналогичные результаты после модифицирования достигаются и для других материалов: сталей, алюминиевых, магниевых, медных и других сплавов.
В трудах академика П. А. Ребиндера модификаторы делятся на два рода. К модификаторам 1 рода относятся нерастворимые тугоплавкие вещества, обладающие структурным соответствием с кристаллизующимся веществом, т.е. имеющие параметры кристаллической решетки, близкие к параметрамрешетки этого вещества (различие не более 12 %). По существу эти модификаторы образуют центры кристаллизации, и зарождение кристаллов на поверхностимодификатора I рода в отличие от самопроизвольного зарождения называется гетерогенным. При этом резко сокращается интервал метастабильности расплава и измельчается зерно.