Полагают при этом, что одновременное измельчение зерна и внутреннего строения при ускоренном охлаждении отливки происходит ДО момента достижения предела дисперсности зерна.

Поскольку при повышении скорости охлаждения создают условия для вовлечения в процесс кристаллизации примесей, это приводит к измельчению и размера зерна, и его внутреннего строения. Если же в сплаве нет необходимого количества подобных примесей, то ускоренное его охлаждение приведет только к измельчению внутреннего строения зерна. Из практики литья алюминиевых сплавов известно,что введение вместе с шихтой до 0,2 % 7,г приводит к образованию разно-зернистой структуры. Введение тех же количеств циркония лигатурным прутком, в котором модификатор находится преимущественно в виде интерметаллидов 2тк\3, обеспечивает измельчение структуры. Подобно этому большая степень модифицирования на техническом алюминии наблюдается при введении 0,2 % 7л через присадочную проволоку по сравнению с введением того же количества его в шов при сварке под флюсом, содержащим цирконат калия в результате его восстановления алюминием.

Совместная добавка титана и бора из лигатуры приводит к образованию равноосной структуры. Влияние добавок титана и железа в отдельности и совместно на размер зерна в сплавах А1—Мп в пределах 0,4—1,6 % Мп таково: марганец практически не огрубляет зерно алюминия марки А99. Введение в указанные сплавы 0,04 % Т1 почти не сказывается на размере зерен. Но прибавка 0,3 % Ре заметно огрубляет структуру с ростом содержания марганца. Полагают, что это связано с тем, что железо входит в состав тройного интерметаллида А1—Мп—Ре. В то же время совместная добавка 0,3 % Ре и 0,04 % "П резко изменяет зерно. Объясняется это уменьшением растворимости титана в алюминии при наличии железа и преимущественным образованием упомянутых тройных соединений вместо соединений типа А1—Т1—Мп, когда в сплаве нет железа. Влияние железа проявляется при совместных добавках титана или бора. Железо одновременно легирует интерметаллид А13Т1, что отрицательно сказывается на модифицирующей его способности. Но одновременное увеличение количества образующихся при затвердевании сплава интерметаллидных частиц усиливает общий модифицирующий эффект. Следовательно, на измельчение зерна заметно влияет уменьшение растворимости модифицирующих элементов в присутствии небольших добавок железа, бора и других примесей.

Таким образом, можно сформулировать следующие, требования к модификаторам: температура плавления выше точки плавления алюминия; достаточная устойчивость в расплаве алюминия при высоких температурах; структурное и размерное соответствие решеток добавки и алюминия; наличие одной или нескольких плоскостей зародыша, сходных по строению с модифицируемым материалом; образование достаточно сильных адсорбционных связей с атомами модифицируемого расплава; способность модифицировать при малых концентрациях и низких переохлаждениях. Следует отметить, что выполнение одновременно всех упомянутых требований не обязательно.

Глава III СТРУКТУРА МЕТАЛЛА ШВА

1. Макроструктура швов сварных соединений различного класса алюминиевых сплавов

Размеры ванны и, следовательно, габариты шва при прочих равных условиях зависят от толщины свариваемого металла и режима сварки. С целью увеличения производительности для технического алюминия, как известно, способ и режим подбирают таким образом, чтобы соединение получилось за один или минимальное число проходов. По мере увеличения концентрации энергии в источнике нагрева процессы сварки плавлением технического алюминия можно расположить в такой последовательности: электрошлаковая плавящимся и неплавящимся электродами, электродуговая покрытым и угольным электродами, дуговая плавящимся и неплавящимся электродами и в среде инертных газов, электронно-лучевая. При сварке металла равной толщины в той же последовательности уменьшаются габариты (поперечное сечение) шва. Типичная макроструктура металла шва в случае сварки плавящимся электродом по слою флюса на техническом алюминии (вид сверху) показана на рис. 36, а, соответствующая макроструктура поперечного сечения шва — на рис. 36, б. Из сопоставления с картиной для аустенитной стали видно, что на алюминии размеры столбчатых кристаллитов получаются больше. Это, по-видимому, объясняется особенностями плавления, кристаллизации и чистотой применяемых металлов. Обнаруживается пропорциональная зависимость между размером ванны и сечением1 кристаллитов. Замечено также, что сечение кристаллитов тем больше, чем меньше примесей в свариваемом металле, и прежде всего Ре и 51, оказывающих модифицирующее влияние на шов. При анализе характера расположения кристаллов в металле шва в зависимости от чистоты металла и скорости процесса помимо обычной текстуры, направленной от периферии к центру, для многих марок алюминия и сплавов на его основе можно заметить еще два интересных образования: центральный кристаллит или конгломерат из нескольких кристаллов и веерный кристаллит. Центральный кристаллит обнаруживается при относительно малой скорости сварки (до 12 м/ч), веерный выявляется при большей скорости. При переходе от технически чистого алюминия к сплавам границы образования центрального и веерного кристаллитов смещаются в сторону более низких скоростей сварки. При очень больших скоростях центральный кристаллит также исчезает.

Стремление снизить поперечное сечение шва определяется не только желанием уменьшить вероятность металлургических дефектов,