Зменшення обсягу (усадка) при затвердінні веде як в ближній області (габарити структури), так і в далекій області (габарити виливки) до ряду неоднорідностей. В основному це:
- макрораковіни, великі усадочні раковини і газові бульбашки;
- мікрораковіни і пори.
Макрораковіни - це порожнечі, які широко утворюються внаслідок подальшого затвердіння розплаву, виникаючи через зменшення обсягу між кристалами, що твердіють з периферійних областей. Залежно від геометрії деталі при цьому виникають зовні відкриті або закриті порожнечі. При литві зливків, таким чином, завдяки усадки залишкового, розплаву створюється головний прибуткова усадочная раковина. Вона проходить воронкообразно всередину злитка і часто завершується цілком або частково нагорі.
На освіту головний усадочноюраковини, яку потрібно обрізати перед подальшою обробкою злитка, можна впливати за допомогою відповідних заходів з урахуванням зменшення втрат матеріалу. Для цього відповідними є надставки (ковпаки, склепіння) в печі в розігрітому стані для зменшення відведення тепла в головній частині. Цим досягається те, що розплав може рівномірно стікати в порожнечі, що виникають внаслідок усадки, і відбувається, таким чином, більш рівне освіту головний раковини.
Інші можливості для впливу на форму і розміри утворюються раковин полягають у зміні швидкості лиття, в напрямку охолодження і, нарешті, в затвердінні при використанні додаткового великого тиску. При несприятливому співвідношенні поперечного перерізу з висотою злитка раковина може сягати, як, наприклад, ниткоподібна раковина, глибоко всередину по напрямку до основи. При занадто великий конусности злитка виникає, нарешті, також донна раковина.
Раковини, які проникають далеко в глиб злитка або виникають всередині зливка, можуть при подальшій обробці шляхом гарячої прокатки в лист або при куванні вести пористу заготовку до розшарування, якщо порожнечі через окислення внутрішньої поверхні або через інших домішок не заварюються або заварюються НЕ повністю при обробці. Розшарування в листовому металі представляє розщеплення поперечного перерізу площиною, паралельної напрямку прокатки (рис. 11.4.2), подібно до відшаровування листів, оскільки воно може виникнути у матеріалів з пошаровим структурою.
Пори і мікрораковіни
Розчинність газу в розплавах металу значно зменшується зі зниженням температури. Вона, крім того, залежить від парціального тиску відповідного газу в розплаві. Залежність кількості газу сi, розчиненого в розплаві, ох хемперахури T і парціального тиску pi виражається квадратичним законом Зіверт:
Завдяки зменшенню константи К зі зниженням температури настає перенасичення змісту газу. Особливо сильний спад виявляє розчинність газу в інтервалі затвердіння сплавів, відповідно в точці затвердіння чистих металів або евтектики (рис. 11.4.3). Переважно в розплаві розчинені містяться в повітрі гази H2, N2 і O2. Крім того, в розплавах можуть бути розчинені ще домішки, які є газоподібними при температурі плавлення відповідно до законів Зіверт. У металургії зокрема O2 і H2 створюють технологічні проблеми. Обидві складові можуть зробити шкідливий вплив на якість і придатність вироби.
He всі газові бульбашки, які утворюються при затвердінні внаслідок звільняються газів, виходять на поверхню розплаву, частково вони залишаються між транскрісталлітамі або дендритами і ведуть хам до пористості виливки. Чисті метали в отлитом стані взагалі сильніше схильні до утворення міхурів, ніж сплави. Відлуння можна пояснити тим, що сплави тверднуть не як чистий метал в точці затвердіння, а в інтервалі затвердіння (в межах температур затвердіння). Крім того, розплави сплавів володіють також меншою в'язкістю, ніж розплави чистих металів, так що газові бульбашки в сплавах завдяки виходу на поверхню злитка легше можуть покинути обсяг.
Відповідно графіку функції (11.4.1) розчинене кількість газу в розплаві може зменшуватися внаслідок зниження парціальних тисків газу, тобто завдяки дегазації плавки під вакуумом, або, як кажуть, в вакуумі. Цей метод можна застосовувати для всіх металів і дає перевагу, наприклад, у порівнянні з раскислением за допомогою з'єднань елементів з киснем і складається в. тому, що в розплав не потрапляють ніякі додаткові домішки.
Для так званого вакуумного лиття застосовуються різні способи. Найважливішими є ковшовая дегазація, дегазація струминного лиття (gie # 946; strahlentgasung), часткова багаторазова дегазація (Teilmengentgasung).
При ковшового дегазації після розливання ківш з розплавом поміщається під вакуумом, причому плавка додатково може продуватися ще інертним газом, наприклад аргоном. При дегазації струминного лиття струмінь лиття входить в вакуум і розпорошується на дрібні крапельки, при цьому відбувається дегазація.
При часткової дегазації вакууму піддається відповідно одноразово або багаторазово тільки частина плавки. Так, при вакуумно-сифон способі завдяки різниці зовнішнього тиску і тиску в резервуарі дегазації при підйомі і опусканні останнього частина розплаву входить в резервуар і дегазуючими там. При циркуляційної дегазації плавка за допомогою подається для дегазації інертного газу направляється в вакуумний резервуар з патрубків (рис. 11.4.4).
Освіта бульбашок зменшується завдяки низькій температурі також при продуванні інертними газами під атмосферним тиском і шляхом повільного затвердіння.
Інша форма утворення пустот в межкристаллических або междендрітних просторах під час затвердіння складається в освіті мікрораковін. Вони виникають тоді, коли з'єднані один з одним дендрити перешкоджають достатньому заповнення подальших междендрітних просторів. Бульбашки, пори і мікрораковіни ведуть до особливої форми ізоляція, а саме до зворотного макролікваціі. При цьому залишок розплаву з домішками залишається не всередині зливка, а передається назовні, на поверхню.
Це можливо через усадки спочатку затверділих зовнішніх шарів зливка, завдяки чому потім через пори і тріщини забруднене залишок розплаву видавлюється назовні. Це явище може посилитися завдяки усадки між кокилем і відливанням, через що виникає повітряний прошарок, що перешкоджає відведенню тепла. Зворотній ізоляція в зливку проявляється іноді в появі так званих конденсатних зерен на поверхні. Цей вид ликвации особливо небажаний, так як він при деформації легше веде до утворення тріщин на поверхні, ніж звичайні ликвации. Шкідливою, нарешті, слід назвати ще ликвацию газових бульбашок, яка відбувається через те, що виникли всередині зливка газові бульбашки при охолодженні утворюють вакуум. Тому на стінки газових бульбашок або в газові бульбашки з навколишнього середовища всмоктуються легкоплавкие складові. Завдяки цим ізоляція газових бульбашок виникають локальні скупчення неоднорідностей, які можуть привести до порушень при обробці і навантаженні матеріалу.