Диффузионное соединение

Диффузионное раскисление осуществляют раскислением шлака. Ферромарганец, ферросилиций и другие раскислители в мелкоразмельченном виде загружают на поверхность шлака. Раскислители, восстанавливая оксид железа, уменьшают его содержание в шлаке. В соответствии с законом распределения оксид железа, растворенный в стали, начнет переходить в шлак. Образующиеся при таком способе раскисления оксиды остаются в шлаке, а восстановленное же-

Плавку на шихте из легированных отходов ведут без окисления примесей. Шихта для такой плавки должна иметь меньше, чем в выплавляемой стали, марганца и кремния и низкое содержание фосфора По сути это переплав Однако в процессе плавки примеси (алюминий, титан, кремний, марганец, хром) окисляются. Кроме этого, шихта может содержать оксиды После расплавления шихты из металла удаляют серу, наводя основной шлак, при необходимости науглероживают и доводят металл до заданного химического состава. Затем проводят диффузионное раскисление, подавая на шлак мелкораздробленный ферросилиций, алюминий, молотый кокс. Так выплавляют легированные стали из отходов машиностроительных заводов,

1. Диффузионное раскисление— удаление FeO из металла путём раскисления шлака. С падением концентрации FeO в шлаке FeO металла, по закону распределения, диффундирует в шлак. Продукты реакции раскисления при этом образуются лишь в шлаке и не загрязняют металл. Шлак раскисляют молотым коксом, молотым Fe — Si, боркальком, представляющим собой смесь алюминия (60%) и извести (40%) и т. п.

В основных печах процесс раскисления ведется после удаления шлака первого окислительного периода. Раскисление может вестись либо путем непосредственного взаимодействия рас-кислителей с жидким металлом (так называемое «осаждающее» раскисление), либо путем взаимодействия раскисли-телей со шлаком, снижением концентрации закиси железа в шлаке, за счет чего происходит диффузионный переход закиси железа из металла в шлак (диффузионное раскисление).

3. Диффузионное раскисление шлака порошками сплавов кремния до ввода основной части фер.рохрома при активном перемешивании шлака с сохранением его повышенной основности. Наиболее эффективно при этом вынесение процессов восстановления в специальный аг-

Диффузионное раскисление осуществляют раскислением шлака. Ферромарганец, ферросилиций и другие раскислители в мелкоразмельченном виде загружают на поверхность шлака. Раскислители, восстанавливая оксид железа, уменьшают его содержание в шлаке. В соответствии с законом распределения оксид железа, растворенный в стали, начнет переходить в шлак. Образующиеся при таком способе раскисления оксиды остаются в шлаке, а восстановленное железо переходит в сталь, что уменьшает содержание в ней неметаллических включений и повышает ее качество.

наводя основной шлак, при необходимости науглероживают и доводят металл до заданного химического состава. Затем проводят диффузионное раскисление, подавая на шлак мелкораздробленные ферросилиций, алюминий, молотый кокс. Так выплавляют легированные стали из отходов машиностроительных заводов.

Выплавка стали производится в дуговых электропечах 9 (см. рис. 2.8). В качестве основных шихтовых материалов используются металлизованные окатыши, стальной лом, загружаемый корзиной 10, и различные ферросплавы. Плавка стали ведется методом переплава. После расплавления шихтовых материалов сталь при необходимости науглероживают и доводят до нужного химического состава, после чего проводят диффузионное раскисление и сталь выпускают из печи. Выпущенную сталь в ковше либо подвергают вакуумированию, либо продувают аргоном совместно с рафинирующим порошком. Длительность плавки составляет 2,5 ... 3 ч. Разливка стали осуществляется на машине непрерывного литья заготовок.

¦Диффузионное раскисление- это направленная диффузия окисла из жидкого металла в шлак. Она основана на законе Нернста, согласно которому соотношение концентраций какого-либо вещества в двух несмешивающихся растворителях - величина постоянная:

3.3.2.4. Диффузионное раскисление ,

а) осаждающее раскисление; б) диффузионное раскисление; в) специальные способы раскисления (обработка синтетическими шлаками; раскисление в вакууме).

Сварка металлов плавлением представляет собой высокотемпературный быстропротекающий процесс, сопровождающийся химическими реакциями между металлом и средой (атмосфера дугового промежутка, шлаки, полученные плавлением флюсов или электродных покрытий), а также диффузионными процессами, особенно интенсивно развивающимися при высоких температурах (например, диффузионное соединение металлов в вакууме, предложенное Н. Ф. Казаковым).

Изостатическое, или автоклавное прессование. Процесс изостатического горячего прессования известен сравнительно недавно. Впервые этот процесс был запатентован Баттелевским мемориальным институтом в 1956 г. [145]. Интересно, что первым патентом защищалось именно изостатическое диффузионное соединение, или соединение под давлением газа. В дальнейшем области применения этого метода значительно расширились, однако наиболее часто его продолжают применять для соединения вместе различных материалов. Особенно широкие возможности метод изостатического прессования открывает перед разработчиками композиционных материалов и изделий из них.

2. А. П. Семенов, В. В. Поздняков, А. А. Кацура. Методика, установки и некоторые результаты исследования адгезионного взаимодействия тугоплавких материалов в вакууме и газовых средах.— Сб. «Диффузионное соединение в вакууме металлов, сплавов и неметаллических материалов». ПНИЛДСВ, 1970.

1. А. П. Семенов, В. В. Поздняков, А. А. Кацура. Методика, установки и некоторые результаты исследования адгезионного взаимодействия тугоплавких материалов в вакууме и газовых средах.— Сб. «Диффузионное соединение в вакууме металлов, сплавов и неметаллических материалов». ПНИЛДСВ, 1970.

Более прогрессивным является процесс восстановления деталей заливкой жидким металлом, разработанный Институтом проблем литья АН УССР. Суть его заключается в том, что жидкий металл, например чугун, заливают на изношенную поверхность стальной детали, нагреваемой до температуры 1100—1150°С. При этом достигается диффузионное соединение заливаемого жидкого чугуна с нагретой поверхностью. Подготовка к восстановлению

Диффузионное соединение залитого слоя с основным металлом обода катка зависит от равномерности нагрева

Повышение надежности деталей из суперсплавов может быть достигнуто с помощью технологических процессов, приводящих к формированию особой микроструктуры материала: либо направленной по своей природе, что желательно для материалов для рабочих или направляющих лопаток турбин, либо очень изотропной для материалов для турбинных дисков. Все более широкое распространение будут находить порошковые сплавы для изготовления турбинных дисков и некоторых других деталей методом вакуумного плазменного осаждения порошков суперсплавов. Еще одним важным технологическим приемом изготовления сложных узлов, состоящих из двух или более частей, изготовленных из разных материалов, будет диффузионное соединение этих частей для получения конечной монолитной детали.

Метод прессования биметаллического профиля особенно применим для получения длинной сплошной проволоки, прутков и плоских четырехугольных профилей. Янз и др. [40] показали, что этот метод очень удобен при изготовлении бесшовных плакированных топливных элементов для ядерных реакторов. При этом процессе плакируемые металлы монтируют в виде заготовки для прессования, как схематически показано на рис. 5. Давление, температура и коэффициент вытяжки при прессовании биметаллических профилей зависят от исходных материалов. Основным механизмом соединения является диффузионное соединение под давлением, в процессе которого чистые металлические поверхности тесно соприкасаются друг с другом. Янз и др. [40] предложили полезные соотношения между размерами компонентов в заготовке и их размерами в круглых прутках и трубах, полученных путем экструзии (табл. 2).

B. Диффузионное соединение ............... 267

В. Диффузионное соединение

Методы изготовления композиций из жаропрочных сплавов, упрочненных проволокой из тугоплавкого сплава, в основном сходны с методами, используемыми для получения других композиций с металлическими матрицами. Отличительная особенность таких композиций из жаропрочных сплавов состоит в том, что волокно обладает значительно большей пластичностью и требуются более высокие температуры для жаропрочной матрицы. Создание монослойных лент, диффузионное соединение, плазменное напыление и соединение прокаткой — все эти методы применимы для систем жаропрочный сплав — тугоплавкая проволока.