OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 1 2025 161 MATERIAL SCIENCE 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 4 8 12 16 20 24 28 32 ɋɪɟɞɧɢɣ ɪɚɡɦɟɪ ɡɟɪɧɚ, ɦɤɦ Ɍɨɥɳɢɧɚ ɫɬɟɧɤɢ ɫɬɚɥɶɧɨɣ ɮɨɪɦɵ, ɦɦ At distance 4mm from internal mold wall At distance 9mm from internal mold wall ɧɚ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɢ 4 ɦɦ ɨɬ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɫɬɟɧɤɢ ɮɨɪɦɵ ɧɚ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɢ 9 ɦɦ ɨɬ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɫɬɟɧɤɢ ɮɨɪɦɵ с 8 до 29 мм средний размер зерна на расстоянии 9 мм от внешней поверхности уменьшается с 63 до 34 мкм. На расстоянии 4 мм от внешней поверхности средний размер зерна уменьшается с 48 до 28 мкм. Таким образом, скорость кристаллизации оказывает определяющее влияние на степень измельчения зерна, что объясняет влияние толщины стенки формы на микроструктуру и размер зерна [28–30]. Канг и др. (Kang et al.) [31] исследовали влияние скорости охлаждения на механические свойства и микроструктуру сплавов Al-7Si. Согласно полученным данным, увеличение скорости охлаждения приводит к большему переохлаждению, что способствует уменьшению критического радиуса зародыша. В результате облегчается процесс зародышеобразования. Однако в условиях высокой скорости охлаждения мелким зернам не хватает времени, чтобы вырасти. Увеличение скорости охлаждения способствует формированию более мелкой микроструктуры. Зародышеобразование при небольшом переохлаждении протекает легче. При затвердевании поверхности формируется большое количество зародышей, которые растут впереди фронта кристаллизации. Увеличение количества центров кристаллизации приводит к формированию более мелкой структуры с большим количеством зерен. При кристаллизации отливки среднего размера фронт кристаллизации перемещается от поверхности к центру. В результате формируется однородная мелкозернистая структура по всему сечению. Значения микротвердости возрастают с увеличением толщины стенки литейной формы изза высокой скорости охлаждения поверхности отливки вблизи стенки. На рис. 8 показана зависимость значений микротвердости отливок от толщины стенки стальной формы. Из этого рисунка видно, что микротвердость сплава Al-7Si при толщине стенки формы 29 мм (вблизи стенки формы) составила 95 HV. На расстоянии 9 мм от внутренней стенки формы микротвердость снизилась до 89 HV. Каждое значение усреднено по четырем измерениям. Отливка с толщиной стенки 8 мм имела микротвердость 78 HV вблизи стенки формы и 74 HV вблизи центра образца. Как видно из рис. 4 и 6, увеличение среднего размера зерна может быть причиной снижения микротвердости с уменьшением толщины стенки. Из-за низкой скорости охлаждения микроструктура сплава, полученного в форме с минимальной толщиной стенки, характеризуется более крупным зерном, тогда как в отливках, полученных в формах с большей толщиной стенки, зерно мельче вследствие более интенсивного отвода тепла. Уменьшение скорости охлаждения приводит к ухудшению свойств и структуры сплава, а также к увеличению междендритного расстояния и снижению эффективности процессов измельчения и модифицирования зерна [32, 33]. На скорость кристаллизации и структуру сплава, включая размер частиц вторичных фаз, Рис. 7. Средний размер зерна отливок в зависимости от толщины стенки стальной формы Fig. 7. Average grain size for the castings versus steel mold wall thickness 50 60 70 80 90 100 110 4 8 12 16 20 24 28 32 Ɂɧɚɱɟɧɢɹ ɦɢɤɪɨɬɜɟɪɞɨɫɬɢ Ɍɨɥɳɢɧɚ ɫɬɟɧɤɢ ɫɬɚɥɶɧɨɣ ɮɨɪɦɵ, ɦɦ At distance 4mm from internal mold wall At distance 9mm from internal mold wall ɧɚ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɢ 4 ɦɦ ɨɬ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɫɬɟɧɤɢ ɮɨɪɦɵ ɧɚ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɢ 9 ɦɦ ɨɬ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɫɬɟɧɤɢ ɮɨɪɦɵ Рис. 8. Значения микротвердости отливок в зависимости от толщины стенки стальной формы Fig. 8. Microhardness values of the castings versus steel mold wall thickness
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1