10 / 19
Е.Н. Каблов, Ю.А. Бондаренко, А.Б. Ечин
52
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 6
вых экранов, отделяющих зону нагрева от
зоны охлаждения [21] и температурных
режимов процесса НК, позволили обоб-
щить основные факторы, обеспечивающие
повышение температурного градиента на
фронте кристаллизации. В их числе в каче-
стве наиболее эффективных следует выде-
лить: повышение температуры на форме
перед фронтом кристаллизации, примене-
ние многослойных тепловых экранов меж-
ду зоной нагрева и зоной охлаждения, низ-
кие температуры жидкометаллического
охладителя, минимальное расстояние меж-
ду нагревателем и жидкометаллическим
охладителем.
Полученные результаты позволили
приступить к практическим исследованиям
влияния управляемого переменного гради-
ента на особенности структуры, фазового
состава, свойств ЖС. В качестве объекта
исследования был выбран современный Re-содержащий малоуглеродистый
сплав ВЖМ-3, разработанный в ВИАМе и имеющий высокие жаропрочные
свойства [22].
Для получения сопоставимых результатов на опытно-промышленной уста-
новке УВНС-5 с компьютерной системой управления были проведены экспери-
ментальные плавки при заданных значениях температурного градиента
G
= 20,
50, 100, 150 и 200
С/см [23]. Управление значением температурного градиента
обеспечивалось отсутствием или наличием жидкометаллического охладителя,
тепловых экранов, величиной температуры в печи подогрева форм. Так, плавки
при
G
= 20 и 50
С/см проводили без жидкометаллического охладителя при по-
ниженных температурах в печи (~1500…1510
С) без тепловых экранов и с
экранами. Плавки с
G
= 100, 150, 200
С/см проводили с жидкометаллическим
охладителем при более высоких температурах (~1550…1620
С) с различными
тепловыми экранами, скорость кристаллизации
R
кр
= 5 мм/мин.
Металлографические исследования позволили выявить закономерности влия-
ния температурного градиента на изменение размеров структурных составляющих
(рис. 10, 11). Так, с увеличением температурного градиента от 20 до 200
С/см
междендритное расстояние уменьшается более чем в 2 раза, от 310 до 130 мкм
(рис. 10,
а
), размеры частиц упрочняющей
-фазы в осях дендритов уменьшаются
в 3 раза от 0,6 до 0,2 мкм (рис. 10,
б
), размеры выделяющихся частиц
-фазы в эв-
тектике
-
уменьшаются более чем в 2 раза от ~19 до ~7 мкм (рис. 10,
в
), объемная
доля микропор уменьшается более чем в 10 раз от 0,124 до 0,011 %.
Рис. 9.
Кривые распределения тем-
пературы по высоте теплового узла
установки НК с двухзонным нагре-
вателем и тепловыми экранами:
— на поверхности формы; – —
внутри формы
….