Ликвация металла – это достаточно известное понятие, встречающееся в металлургической промышленности, физике, химии (в т.ч. геохимии). По сути, оно обозначает особый процесс, при котором происходит разделение (расслаивание) веществ в расплаве, что в итоге приводит к неоднородности химического состава в отдельных частях отливки. Но также в металлургической терминологии встречается такое понятие как «дендритная ликвация», чем она отличается и каковы её особенности – это уже отдельный вопрос.
Дендритная ликвация металла: суть процесса
Для того чтобы объяснить, что такое дендритная ликвация металла, стоит начать с того, что это результат непосредственно дендритной кристаллизации, которая как раз и приводит к образованию зёрен сложной кристаллической дендритной структуры, и к возникновению нежелательной неоднородности химсостава сплавов.
В отличие от чистых металлов, кристаллизация сплавов зависит не от достижения конкретной температуры, а происходит в определенном температурном интервале. Эта особенность характерна для всех сплавов, кроме эвтектических. Связано это с тем, что легирующие элементы и примеси существенно понижают температуру кристаллизации расплава, однако, дендритные оси, которые были до этого образованы в ходе кристаллизации при более высокой величине температуры, начинают процесс кристаллизации от чистого металла.
Далее, в течение того времени, когда температура начинает активно снижаться, оси без проблем вытесняют атомы примесей и легирующих элементов в межосевые зоны. В итоге полная кристаллизация завершается при ещё более сниженной температуре.
Тут стоит отметить ещё один важный момент: склонность сплава к дендритной ликвации при литье будет намного выше в зависимости от того, насколько широк температурный интервал кристаллизации.
Результат ликвации и меры регулировки
Ликвация в сплавах, на самом деле, явление нежелательное, так как создает много проблем и негативных моментов из-за:
- неоднородности свойств готового изделия и невозможности гарантировать максимальную его прочность;
- неравномерности затвердевания;
- повышения хрупкости небольших слитков и крупных отливок ввиду разницы состава на границах кристаллитов и в межосевых промежутках.
Процесс ликвации предстоит держать под тщательным контролем. С целью улучшения ситуации и устранения или уменьшения нежелательного явления, готовое изделие можно подвергнуть гомогенизирующему отжигу (метод подходит для обработки меди, колец из латуни и т.д.).
Заметим, что значимым фактором для прочностных свойств литых сплавов является дисперсность структуры, и у мелкодисперсных механические и технологические качества лучше, чем у крупнодисперсных. Поэтому в металлургии всегда стараются получить отливки с мелкозернистыми структурами, регулируя температуры при охлаждении для обеспечения нужных пределов по кристаллизации.
Измельчение дендритной структуры возможно за счет воздействия на жидкий сплав ультразвука, магнитного поля, специальных модификаторов.
