32. По какому закону происходит рост твердой фазы в промышленных стальных слитках и отливках? Написать дифференциальное уравнение для отвода тепла в твердой корке затвердевающего слитка.
Закон квадратного
корня:
+с,
Где:
х – толщина затвердевшего слоя; τ – время; k – коэффициент затвердевания, с-постоянная.
-уравнение
Фурье(для одномерного отвода теплоты).
где t – температура элемента;
τ – время;
33. В чем состоят особенности кристаллизации промышленных слитков?
Формирование
макроструктуры слитка протекает в
условиях сложного теплофизического
процесса кристаллизации стали в
изложнице, сопровождаемого перемещением
металла, перераспределением составляющих
ее элементов, и содержащихся в ней
неметаллических включений и газов, а
также явлениями усадки жидкой стали,
порождающей пустоты, и обусловливается
кристаллографическими особенностями
роста кристаллов.
Образовуется несколько зон кристаллизации:
1-корковая зона.
2-зона дендритов
3-зона равноосных кристаллов.
Схема строения стального слитка:
1 – корковая зона; 2 – зона дендритов; 3 – зона равноосных кристаллов
34. Как влияют геометрические параметры слитка на формирование его макроструктуры?
Одновременное достижение фронтон затвердевания середины верха слитка в обоих направлениях (“критический” случай)
Соответствующее “критическому” случаю отношение H/D называют критическим (H/D)кр. Тогда случаю а будет отвечать отношение (H/D)<(H/D)кр, а случаю в - (H/D)>(H/D)кр.
Понятие критического отношение H/D позволяет этому параметру различать три типа слитков спокойной стали.
1.- Слитки критической высоты с отношением (H/D)кр, в которых поперечное и вертикальное затвердевание достигает середины верха слитка одновременно.
2. Укороченные слитки, имеющие отношение H/D меньше критического и характеризующиеся завершением процесса затвердевания в вертикальном направлении.
3. Удлиненные слитки, имеющие отношение H/D больше критического и характеризующиеся завершением затвердевания в горизонтальном направлении.
Рис.
10.16. Схема затвердевания слитков
различного типа:
а – укороченный слиток; б – слиток критическое высоты; в – удлиненный слиток; 1 – горизонтальное затвердевание; 2 – вертикальное затвердевание
Очевидно, что чем меньше отношение H/D в укороченных слитках по сравнению с критическим, тем значительнее вертикальное затвердевание опережает горизонтальное и тем, следовательно, больше относительная ширина осевой зоны вертикального затвердевания, а процесс затвердевания характеризуется направленностью в сторону прибыли. В укороченных слитках наблюдается относительно широкая сердцевина, простирающаяся до самого верха и имеющая специфическую макроструктуру, соответствующую особенностям “осадочной кристаллизации”.
В удлиненных слитках преимущественное развитие получает последовательная кристаллизация, вследствие чего затвердевание верхней части их осевой зоны завершается в горизонтальном направлении на вертикальной оси, направленность затвердевания в сторону прибыли отсутствует. В последнем случае наблюдается структура транскристаллизации, которая образуется смыканием растущих в условиях недостатка жидкой фазы дендритов, что приводит к формированию неплотной осевой зоны.