Материал: Теория литейных процессов.

гравитационной ликвации более склоны заэвтектические расплавы (рис. 9.32, кривая 2), так как (Сэ - Срв) > (СРА- С,).

Развитию гравитационной ликвации способствует также компактная форма первичных кристаллов и их небольшое количество в жидкой фазе, когда не образуется сплошного дендритного скелета. Этим условиям в большей степени отвечают сплавы, расположенные вблизи эвтектической точки (кривая 2 на рис. 9.32). В результате гравитационной ликвации возникают скопления первичных кристаллов (отличающихся по своему составу от жидкости) в донной или головной части отливки - слитка.

Для подавления гравитационной ликвации обычно применяют перемешивание расплава и повышенную скорость охлаждения.

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Предкристаллизационное состояние расплавленных металлов и сплавов.

2.Термодинамика процесса кристаллизации, кинетика и механизм кристаллизации.

3.Зарождение центров кристаллизации (самопроизвольное и несамопроизвольное).

4.Кинетика роста центров кристаллизации.

5.Основные законы роста кристаллов.

6. Столбчатая (дендритная) кристаллизация.

7. Форма роста и форма равновесных кристаллов.

8. Модифицирование и микролегирование. Классификация модификаторов.

9. Кинетика эвтектической кристаллизации и механизм модифицирования эвтектики.

Библиографический список

1.Баум Б. А. Металлические жидкости / Б. А. Баум. - М. : Наука, 1976.

2.Воздвиженский В. М. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении / В. М. Воздвиженский, В. А. Грачев, В. В. Спасский. -М . : Машиностроение, 1984.

3.Гуляев Б. Б. Затвердевание и однородность стали / Б. Б. Гуляев. - М. Металлургиздат, 1950.

4.Гуляев Б. Б. Литейные процессы / Б. Б. Гуляев. - М. : Машиностроение, 1966.

5.Жуков А. А. О возможности образования комплексов аренового типа в

железоуглеродистых сплавах / А. А. Жуков, Р. Л. Снежной // Термодинамика и

7.Курдюмов А. В. Производство отливок из сплавов цветных металлов / А. В. Курдюмов, М. В. Пикунов, В. М. Гурсин, Е. Л. Бибиков. - изд. 2-е, доп. и перераб. -

М. : МИСиС, 1996.

8. Немененок Б. М. Теория и практика комплексного модифицирования силуминов / Б. М. Немененок. - Минск : Техопринт, 1999.

9. Новиков И. И. Дендритная ликвация в сплавах / И. И. Новиков, В. С. Золотаревский.

-М. : Наука, 1966.

10.Рыжиков А. А. Теоретические основы литейного производства / А. А. Рыжиков. - М.

:Машгиз, 1954.

11.Чичко А. Н. Теория формирования отливки: учеб, пособие / А. Н. Чичко, В. Ф. Соболев. - Минск : Изд-во БТА, 1997.

ГЛАВА 10. ТЕОРИЯ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВОК (ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И СТРУКТУРНЫЕ ЗОНЫ В ОТЛИВКАХ)

10.1.Основные условные обозначения

1.Теплофнзнческне коэффициенты

а= —— коэффициент температуропроводности, м2/ч;

Су__

в = y/ЛСу - коэффициент аккумуляции тепла, ккал/(м2 • ч1/2 • °С); С-удельная теплоемкость, ккал/(кг • °С); СЭф - эффективная удельная теплоемкость, ккал/кг;

Я - коэффициент теплопроводности, ккал/(м2 • ч • °С);

у- удельный вес, кг/м3;

р- удельная теплота кристаллизации, ккал/кг;

Рзф - эффективная удельная теплота кристаллизации, ккал/кг; Реп - спектральная теплота кристаллизации, ккал/(кг • °С);

- среднее значение спектральной теплоты кристаллизации, ккал/(кг • °С); - эффективная спектральная теплота кристаллизации, ккал/(кг • °С); “ среднее значение эффективной спектральной теплоты кристаллизации,

ккал/(кг • °С);

ат- коэффициент линейного расширения, 1%; /?ж - коэффициент линейного расширения, 1%; рс - коэффициент вязкости, (кг-с)/м2;

а] - коэффициент теплоотдачи на поверхности отливки, ккал/(м2 • ч • °С);

а2 - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности формы, ккал/(м2 • ч • °С);

а3 - коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности формы, ккал/(м2 • ч • °С);

р - коэффициент теплоотдачи через зазор между отливкой и формой, ккал/(м2 • ч • °С).

2.Температуры

t - температура, °С;

Т - абсолютная температура, °С; /кр - температура кристаллизации, °С; (шк - температура ликвидуса, °С;

tcи /0кр - температура окружающей среды, °С; t\ иач - начальная температура отливки, °С; t2„ач - начальная температура формы, °С;

9 - температура, отсчитываемая от температуры окружающей среды или начальной температуры формы, °С.

Х\ - половина толщины плоской отливки или радиус цилиндрической и шаровой отливки, м;

Х2- толщина стенки формы, м; Хкр- толщина слоя краски или обмазки, м;

Л'зазтолщина зазора между отливкой и формой, м; толщина твердой корки, м;

- толщина корки, образовавшейся к концу первой стадии процесса, м; %2 - толщина корки, образовавшейся к концу второй стадии процесса, м;

V

R =------ приведенный размер, м;

F

F - площадь, м2;

V - объем, м3;

V - текущий объем; x ,y ,z - координаты.

4.Время

г - время, ч; г0 - время течения металла до рассматриваемого сечения формы, ч;

Г| - время, прошедшее от начала заливки до окончания первой стадии процесса,

ч;

т2- время, прошедшее от начала заливки до окончания второй стадии процесса,

ч;

г3 - время, прошедшее от начала заливки до окончания третьей стадии процесса, ч;

г4 - время, прошедшее от начала заливки до окончания четвертой стадии процесса, ч.

5.Индексы

1- обозначает принадлежность рассматриваемой величины к отливке; 2 - то же к форме; заз - то же к зазору;

с- то же к окружающей среде или к жидкому металлу;

'- штрих вверху означает принадлежность теплофизической величины к металлу в жидком состоянии.

10.2. Некоторые вопросы теории теплообмена

10.2.1.Законы Ньютона, Стефана - Больцмана и Фурье

Вобщем случае теплообмен может определяться теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и излучением. Два вида теплообмена - теплопроводность и конвекция - существуют всегда нераздельно и обычно

объединяются в понятии теплообмена соприкосновением. Процесс теплообмена излучением может протекать без наличия вещественной среды между телами. Внутри жидкости и газа теплота передается соприкосновением. Распространение тепла в твердом теле происходит вследствие теплопроводности.

Теплообмен соприкосновением (на поверхности тела) описывается уравнением закона Ньютона

соприкосновением, Вт/(м2-К); At - температурный напор на поверхности тела, °С.

At —tn —tc,

где tnи tc - температуры поверхности тела и окружающей среды, °С.

Полное количество теплоты (в джоулях) связано с удельным тепловым

где F - площадь поверхности тела, омываемой средой, м2; dr - элементарный отрезок времени, ч.

Теплообмен лучеиспусканием на поверхности одиночного абсолютно черного тела описывается уравнением закона Стефана - Больцмана

где Со - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела (Со= 4,9 Вт/(м2*К4)); Ти - абсолютная температура поверхности, К.

Для реального серого тела уравнение (10.3) приобретает вид

Удельный тепловой поток при теплообмене между двумя неограниченными параллельными стенками, а также, когда второе тело с поверхностью F2 охватывает первое тело, ограниченное выпуклой

поверхностью Fи подсчитывается по формуле

\(Т , V (т2 4