metalurgia045(1)

88

Suma wartości skurczu przegrzania i krzepnięcia nosi nazwę skurczu zasilania i ma duże znaczenie w procesie projektowania form odlewniczych, a szczególnie przy doborze objętości nad lewów.

2

Rys. 3.9. Schemat tworzenia się skoncentrowanej jamy skurczowej

Postać jamy skurczowej w odlewie. Obserwacja rzeczywistych odlewów pozwala stwierdzić, że pustki w odlewach, będące skutkiem skurczu metalu w stanie ciekłym oraz skurczu krzepnięcia, mogą występować w postaci skoncentrowanej i rozproszonej. Skoncentrowanąjamę skurczową stanowi pusta przestrzeń w części odlewu, która krzepnie jako ostatnia, lub tzw. obciągnięcie, czyli wklęsłość na zewnętrznej powierzchni odlewu. Obciągnięcie tworzy się wtedy, gdy powstającą pustkę wewnątrz odlewu oddziela od ścianki zewnętrznej cienka, będąca w stanie plastycznym warstewka metalu. Postać rozproszona to znaczna ilość drobnych pustek, czasem trudno dostrzegalnych nieuzbrojonym okiem, zlokalizowanych w całej lub części objętości odlewu. Postać taka jest nazywana porowatością lub mikroporowatością skurczową (rzadzizną skurczową).

W rzeczywistości prawie nigdy nie występuje tylko jedna z wymienionych postaci pustek skurczowych. Zazwyczaj część całkowitej objętości pustek występuje w postaci skoncentrowanej, a część w postaci rozproszonej. Można zatem mówić o skłonności do tworzenia jednej z omówionych postaci jamy skurczowej. Skłonność ta zależy przede wszystkim od:

-    sposobu krystalizacji metalu,

-    intensywności wydzielania się gazów podczas krzepnięcia metalu.

Można wyróżnić dwa podstawowe sposoby krystalizacji metalu, czyli procesu narastania fazy stałej w objętości fazy ciekłej. Są to krystalizacja warstwowa i objętościowa. Schemat ich przebiegu pokazano na rysunku 3.10. Na rysunku tym wykres krzepnięcia metalu nałożono na chwilowy rozkład temperatury w ściance odlewu. Na rysunku 3.l0a istnieje wyraźna granica pomiędzy fazą stałą i ciekłą, występująca w takiej odległości od powierzchni odlewu, w jakiej temperatura metalu jest równa temperaturze łikwidusu. Kryształy fazy stałej narastają w kierunku prostopadłym do powierzchni styku metal-forma. Taki sposób krystalizacji nosi nazwę warstwowego.

Na rysunku 3.1 Ob w całej objętości odlewu wartości temperatury mieszczą się pomiędzy temperaturą łikwidusu i solidusu. W całej objętości odlewu mogą istnieć jednocześnie fazy ciekła i stała. Wobec tego w całej objętości odlewu zarodkują i wzrastają kryształy, a ich wzrost może się odbywać w różnych kierunkach. Ten sposób krystalizacji nosi nazwę objętościowego. W rzeczywistych warunkach krzepnięcia odlewu rzadko występuje klasyczna krystalizacja warstwowa lub objętościowa. Na rysunku 3.1 Oc przedstawiono jeden z możliwych przypadków krystalizacji ścianki odlewu. Charakter krystalizacji metalu może zmieniać się także w czasie. Na przykład, w pobliżu powierzchni styku metal-forma krystalizacja ma charakter warstwowy, a w głębi ściany przechodzi w objętościowy. Z tego powodu w rzeczywistych warunkach krzepnięcia odlewu można mówić raczej o skłonności do krystalizacji zgodnie z jednym z wymienionych sposobów.

Rys. 3.10. Krystalizacja odlewów: a) warstwowa, b) objętościowa, c) rzeczywisty przebieg krystalizacji odlewu, T_K - temperatura krzepnięcia, T|_ - temperatura łikwidusu, T_s -temperatura solidusu, 1 - stan stały, 2 - ciecz, S - grubość ścianki odlewu

Z rysunku 3.10 wynika, że krystalizacji warstwowej sprzyja wąski zakres temperatury krzepnięcia i duży gradient temperatury w ściance odlewu. Odwrotnie wpływają te same czynniki na skłonność do krystalizacji objętościowej. Z kolei krystalizacja warstwowa wpływa na skłonność do tworzenia się w metalu skoncentrowanej jamy skurczowej, zlokalizowanej w miejscu odlewu, w którym kończy się proces krzepnięcia.