Фронт затвердевания

Продвижение фронта затвердевания. Найдем теперь закон продвижения фронта затвердевания в теле. Для этого составим необходимое дифференциальное уравнение теплового баланса. [c.137]

Чтобы определить элементарное количество аккумулированной теплоты, надо продифференцировать полученную формулу. Найденная таким образом величина dQ будет равна изменению количества теплоты за время dx. Это изменение связано с перемещением фронта затвердевания на величину dz (на рис. 75 распределение температуры в сечении затвердевшей корки показано для моментов z и z dx). [c.138]

Проверку закона продвижения фронта затвердевания со временем делать не имеет смысла, так как при соответствующем значении п строгая и приближенная формулы в точности совпадают. [c.150]

Что касается температурного поля тела, то такая проверка крайне желательна, ибо совпадение законов продвижения фронта затвердевания еще не означает совпадения соответствующих температурных полей. [c.150]

При выполнении расчетов обычно пре[жде всего интересуются законом продвижения фронта затвердевания со временем. Но когда связь между величинами i и т найдена, то не представляет труда вычислить Q в функции I и т по формуле (389). Ввиду этого замена переменной в формуле (389) не производится. [c.152]

Продвижение фронта затвердевания. При решении задачи о законе продвижения фронта затвердевания в цилиндрическом теле воспользуемся уравнением (351) теплового баланса. [c.152]

МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В МНОГОСЛОЙНЫХ ТЕЛАХ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ К ЗАДАЧЕ О ПРОДВИЖЕНИИ ФРОНТА ЗАТВЕРДЕВАНИЯ [c.253]

Граничное условие на фронте затвердевания (на подвижном разделе зон 1 и 2, рис. 1) определяется уравнением [4] [c.254]

Когда расплав имеет постоянный состав, то Ti и То постоянны, а скорость охлаждения пропорциональна h и обратно пропорциональна t. В двух из приведенных на рис. 2.6 методах—центробежной закалке и закалке на диске —жидкий расплав после плавления в тигле вытягивается из него, попадает на холодильник, перемещается по охлаждаемой поверхности холодильника, затвердевает и в виде ленты снимается с холодильника (рис. 2.8). Следовательно, процессы теплопередачи и распространения фронта затвердевания связаны между собой. При этом возможны два случая. [c.41]

Кристаллиты в сварочной ванне начинают расти на оплавленной поверхности зерен основного металла. Они растут по направлению максимального теплоотвода от жидкого металла перпендикулярно касательной к фронту затвердевания - к линии АГВ (см. рис. 14). Такие кристаллиты называют столбчатыми. Скорость роста столбчатого кристаллита зависит от величины переохлаждения перед его вершиной. У линии сплавления 1 в точках А В нагрев и охлаждение одинаковы, переохлаждения не возникает, скорость роста кристаллита Fk = 0. [c.26]

В точке Г теплоотвод наибольший, значит, в жидком металле вблизи этой точки возникнет максимальное переохлаждение и, соответственно, кристаллит здесь будет расти с максимальной скоростью. Таким образом, скорость роста кристаллита по мере перемещения его вершины по фронту затвердевания возрастает от нуля до максимального значения. Но изменение этой скорости происходит немонотонно. Дело в том, что при затвердевании выделяется скрытая теплота кристаллизации, которая раньше была затрачена на разрыв связей между частицами твердого металла при его плавлении. Эта теплота уменьшает переохлаждение и наступает момент, когда рост кристаллита практически прекращается. Затем переохлаждение вновь увеличивается - кристаллит вновь начинает расти, ускоряясь. [c.26]

Процесс повторяется. Кристаллизация происходит слоями, которые располагаются параллельно фронту затвердевания. В зависимости от средней скорости кристаллизации в сварочной ванне могут расти столбчатые кристаллиты трех типов (рис. 15) гладкие, ячеистые и дендритные (древовидные). У линии сплавления (вблизи точки А) переохлаждение невелико, скорость кристаллизации мала. Фронт затвердевания гладкий, на нем нет выступов и впадин. Это гладкий рост кристаллитов. По мере увеличения переохлаждения на фронте затвердевания образуются выступы - начинается ячеистый рост. Ячеистые кристаллиты представляют собой ряд параллельных игл (ячеек), имеющих поперечный размер 10 ...см, между ячейками в пределах каждого кристаллита образуются субграницы. По мере увеличения переохлаждения увеличивается скорость кристаллизации, отдельные ячейки могут быстро прорастать в расплав в виде игл, образуя стволы (по оси первого порядка). От них по осям второго порядка растут ветви, на которых могут быть новые ветви, растущие по осям третьего порядка и т.д. Образуются древовидные кристаллиты-дендриты, происходит дендритный рост. Вблизи оси шва перед фронтом затвердевания переохлаждение может быть так велико, что на имеющихся в расплаве включениях, которые в этом случае будут служить центрами кристаллизации, начнут расти во всех направлениях неориентированные кристаллиты. Это автономный рост кристаллитов. Столбчатые кристаллиты прекращают свой рост, упираясь в закристаллизовавшуюся зону автономного роста. [c.27]

Наименьшая химическая неоднородность возникает при гладком росте примеси вследствие малой скорости кристаллизации оттесняются фронтом затвердевания, границы между кристаллитами тонкие. Больше примесей остается на границах кристаллитов и на субграницах ячеек при ячеистом росте. Наибольшая химическая неоднородность образуется при дендритном росте. Между автономными кристаллитами также образуются ликвационные прослойки, но здесь они менее опасны. Эти кристаллиты не имеют преимущественного направления роста, прослойки равномерно распределены в затвердевшем металле. Таким образом, наиболее опасны для качества сварного шва дендритные кристаллиты. Поэтому важно, чтобы первичная структура металла шва была мелкозернистой с незначительной химической неоднородностью. Этого можно добиться, вводя в сварочную ванну элементы-модификаторы или твердые частицы, которые послужат центрами для автономных кристаллитов. [c.28]

Получение направленной структуры требует задания определенного градиента температуры у фронта затвердевания, обеспечивающего динамическую устойчивость поверхности раздела твердой и жидкой фаз. Плоский фронт кристаллизации устойчив при отсутствии концентрационного переохлаждения, что определяется условием [c.417]

Максимальная скорость затвердевания из условия теплового баланса на фронте затвердевания в предположении Г -> О равна [c.417]

Пусть движущаяся пластина имеет конечную длину X, которую примем за единицу длины. Возникший при обтекании пластины расплав образует за ней жидкий след (рис. 5), ограниченный с обеих сторон фронтами затвердевания. На некотором расстоянии за пластиной может все еще продолжаться плавление твердой фазы вследствие тепловыделения, обусловленного вязкой диссипацией в жидком слое. При некотором х = + X оба фрон- [c.182]

Рис. 3-27. Кривая продвижения фронта затвердевания.

Процесс может быть осуществлен в условиях взаимного покоя отливки и кристаллизатора, их относительного движения, а также в условиях покоя или движения расплава относительно фронта затвердевания. Существенными особенностями формирования отливки являются высокая скорость затвердевания (до 10 мм/с), незатрудненное питание фронта кристаллизации перегретым расплавом и образование свободной поверхности, представляющей фронт кристаллизации. [c.568]

Оценка толгцины затвердевшего слоя этим методом осложняется, с одной стороны, структурой фронта затвердевания, а с другой — структурой зерен, еще не присоединившихся к застывшей корке и состоящих из твердой и жидкой фаз. [c.7]

При непрерывной разливке факторы, влияющие на вертикальный профиль, в основном сильные колебания уровня расплава и скорости разливки, приводят к образованию полости или к вспучиванию во фронте затвердевания. Могут также образовываться мосты, которые отделяют узкую зону жидкого металла от остатков расплава. В результате в сердцевине возникает несколько небольших выстроенных в ряд усадочных раковин (ф. 533/3). [c.8]

При непрерывной разливке, когда по крайней мере один размер изделия мал, зона столбчатых кристаллов может захватывать сердцевину отливки, как на микрофотографии 515/2, или может еще сохраняться зона довольно мелких равноосных зерен, например в слябах из малоуглеродистой спокойной стали (ф. 511—513). Ширина зоны столбчатых кристаллов зависит от скорости разливки, т. е. в обычных слитках от температуры разливки и сорта стали. Задержку развития зоны столбчатых кристаллов объясняют существованием в расплаве области, обогащенной легирующими элементами, эта область находится перед фронтом затвердевания. По этой причине температура ликвидуса сильно снижается и рост столбчатых кристаллов замедляется, равноосные кристаллы вблизи фронта затвердевания успевают вырасти и закрепиться в этой области. Так, зарождается зона равноосных кристаллов, которая обычно простирается до сердцевины слитка. [c.11]

Рис. 20. Структурное переохлаждение перед фронтом затвердевания (по Чалмерсу)

Такие условия возникают при образовании зародышей в момент разливки и захвате их жидкой сталью. Спустя некоторое время, растущие кристаллы могут либо закрепиться на вертикальном фронте затвердевания, либо опуститься на дно и участвовать в периодической кристаллизации в осевой части слитка. [c.15]

В заключение отметим, что решение задачи о затвердевании тела методом исключения переменных (путем задания кривой распределения температуры в сечении затвердевшей орки в виде параболы п-го порядка) является более точным, чем ршение той же задачи другими приближенными методами. Например, в работах 1[Л. 6 и 30] заранее задается температурная зависимость в виде прямой линии дальнейшее уточнение результатов производится путем умножения теплоемкости на некоторый поправочный множитель. Этот метод позволяет в отдельных случаях найти должное приближение для закона продвижения фронта затвердевания. Однако при этом температурное поле тела определить с необходимой точностью в большинстве случаев не удается. [c.149]

Предпочтительно идет процесс передачи тепла (thermal transport) тепло отводится быстрее, чем движется расплав, и в результате вытягивается уже затвердевшая лента. Следовательно, фронт затвердевания в этом случае расположен в верхней части расплава на холодильнике. [c.42]

Предпочтительно идет процесс распространения момента количества движения (тотеп1 ит transport) расплав движется быстрее, чем происходит распространение тепла, а фронт затвердевания лежит вне холодильника. [c.42]

Моделирование роста дендритов в процессе аморфизации при затвердевании плоского потока [465] показало, что переход от микроструктуры с плоским фронтом затвердевания к дендритной связан с размером кристаллической фазы. Зона структуры плоскостного роста определяется величиной переохлаждения перед началом затвердевания. Если переохлаждение достаточно велико, ленты совсем не имеют денд-тритных зон. Если коэффициейт теплопередачи превышает некоторый предел, то размер зоны плоскостного роста определяется температурным градиентом твердой фазы. [c.286]

Feeding — Прибыль. (1) В литье — обеспечивает поступление расплавленного металла к затвердевающей области обычно со скоростью, достаточной чтобы заполнить усадочную раковину перед фронтом затвердевания и компенсировать любую усадку, сопутствующую затвердеванию. (2) Заготовленный металл для использования или обработки, типа провода к плавящемуся электроду, ленты к штампу или заготовок для монтажа. [c.955]

Тигель с металлом устанавливают так, чтобы средняя его часть ю высоте была расположена в средней части зоны, для которой характерна одинаковая температура. Установка тигля с металлом в зоне, где вертикальный температурный градиент печи велик, приводит к тому, что фронт затвердевания металла в тигле (при снижении температуры в печи) будет перемещаться не только в радиальном, но и в вертикальном направлении вдоль чувствительного элемента термо-.метра. В этом случае даже при использовании металла высокой чистоты длительность площадки затвердевания резко сокращается. При больших градиентах температуры вдоль оси тигля площадка затвердевания вообще может быть не обнаружена. Используемые для градуировки многих образцовых приборов цинк, сурьма и медь при высоких температурах легко окисляются, соприкасаясь с кислородом воздуха. Поэтому на поверхности нагретого металла должка все время создаваться восстановительная атмосфера. Для этого перед началом нагрева печи поверхность металла в тигле покрывают засыпкой беззоль- ного графита или угля, в которой при нагревании образуется защитный слой окиси углерода. [c.42]

Предположим, что при затвердевании частицы ее предел текучести равен нулю, частица ведет себя пластически и подвергается растяжению. В процессе охлаждения растягивающее напряжение в частице возрастает и остается равным пределу текучести, соответствующему текущему значению температуры, до тех пор пока скорость увеличения напряжения меньше скорости изменения предела текучести частицы. Затем начинается разгрузка, и частица ведет себя упруго. Напряжение в частице уменьшается, становится сжимающим и в конечном счете достигает предела текучести при сжатии, после чего частица переходит в пластическое состояние. Таким образом, затвердевающая стенка будет состоять из двух пластических слоев, разделенных упругой зоной. Так как упруго-йдеальнопластическая теория не зависит от масштаба времени, распределение напряжений и расположение зон будут геометрически подобны при продвижении фронта затвердевания внутрь стенки. На рис. 25 показаны результаты для некоторых скоростей уменьшения предела текучести с температу рой, Y —mQ. [c.162]

При оценке возможностей и результатов модифицирования следует сходить из уточненных макро- и м кpoмopфoлoгичe киx xapaктep d тик структуры эвтектик. Принципиальное значение имеют две особенности роста эвтектических колоний развитие ячеистой субструктуры колоний и отсутствие зарождения кристаллов на фронте затвердевания (т. е. непрерывный рост эвтектических фаз). Рассмотрим эти особенности. [c.45]

Зона сплавления оболочки, сформированной в предьщущем цикле вытягивания на кольце, с расплавом при рывке является дефектной. Соответствующая ей поверхностная поперечная несплошность носит название "спай шагов", зона сллавпения фронтов затвердевания с кольца и ранее сформированной оболочки во время паузы имеет вид мелкой поперечной трещины и носит название "спай фронтов". Обеспечение высокого качества поверхности слигка требуег увеличения частоты / вытягивания и перехрева ДТ расплава, при этом Шубина / спаев шагов уменьшается по зависимости [31] [c.193]

Рис. 1.7. Схемы цаправления затвердевания металла в отливках а — равностенная отливка 6 — отливка с напуском А, В п С — направления продвижения фронта затвердевания

Фронт затвердевания может быть довольно гладким, например в слитке кипящей стали (ф. 563/5), или, наоборот, рыхлым на глубине свыше нескольких саР1тиметров (ф. 523/1), как в слитках, легированных или нелегированных высокоуглеродистых сталей. Эта внутренняя структура зависит от интервала температур затвердевания (см. ф. 518 и 553). [c.7]

Верхние слои У-образной зош, кристаллизации могут содержать отдельные крупные дендриты, что может дать в поперечном сечении слитка в мелкозернистой зоне кольцо из бoльпJиx равн(юсш,1х кристаллов (ф. 545/3). Иногда эти крупные кристаллы находятся в основании воронки в форме У на микрофотогр 1фии 453 видны вытянутые, немного изогнутые кристаллы, котор >1С оторвались от фронта затвердевания и погрузились на дно но-роики нз мелких равноосных кристаллов. [c.13]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...