金屬零件凝固傳熱顯微偏析鑄件檢測(cè)光學(xué)顯微鏡

凝固傳熱
  大部分金屬零件，除用粉末冶金的方法生產(chǎn)的以外，在其
制造過程中，都會(huì)涉及凝固問題。鑄件的生產(chǎn)顯然需要凝固過
程；鍛件和軋制產(chǎn)品其實(shí)也就是經(jīng)過了熱加工的鑄件，在很多場(chǎng)
合下，它們的特性可被追溯到凝固的方法。特別是合金的凝固速
率，乃是一極重要的操作變數(shù)。凝固速率直接關(guān)系到枝晶組織的
粗細(xì)度，因而控制著顯微偏析，如晶內(nèi)偏析、第二相和夾雜等的
程度與分布。凝固過程中的溫度梯度亦有很重要的意義，合金中
顯微疏松的形成即與它有關(guān)。由于這些冶金方面的原因，并從工
藝操作的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)當(dāng)承認(rèn)凝固傳熱是一個(gè)重要的研究課題。
  凝固過程中的傳熱分析比第九章中介紹的熱傳導(dǎo)分析更為復(fù)
雜。這正是文獻(xiàn)中有關(guān)這個(gè)課題的資料要比固體中的導(dǎo)熱方面的
資料少得多的原因之一。但是，為著處理許多實(shí)際問題，也已經(jīng)
提出了不少理論可供參考。

砂模中的凝固
  除了澆注成錠的鋼以外，在砂模中澆注的金屬量最大。下面
所作的分析適用于金屬在砂模中凝固的場(chǎng)合，或者更一般地說，
適用于主要熱阻在模壁內(nèi)，例如模型由灰泥、鋯英石、莫來石
或其它導(dǎo)熱性差的材料制造的情況。
  現(xiàn)在來討論沒有過熱度的純液態(tài)金屬澆到由導(dǎo)熱性差的材料
制成的平壁模中的傳熱問題。

金屬模中的凝固
  當(dāng)把液態(tài)金屬注入金屬模時(shí)，鑄件迅速凝固，而模壁和鑄件
內(nèi)的溫度則發(fā)生急劇的變化。搞清楚哪些變數(shù)影響金屬模中凝固
過程很重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)錠子，所有金屬鑄模及壓鑄鑄件都是在
金屬模中鑄造成的；即使是砂型鑄件，也有很多是在要害部位插
入金屬型面(借以提高凝固速率)的砂模中鑄成的。
  液態(tài)金屬注入金屬模(其壁能起激冷作用)時(shí)的傳熱過程比
注入砂模的導(dǎo)熱過程還要復(fù)雜；這是由于金屬模的導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)比
砂模好之故。

除接觸熱阻外，砂模中的凝固過程和金屬模中的凝固過程還
存在著其它一些不同之點(diǎn)：
  1)液態(tài)金屬在金屬模中凝固時(shí)，其熱阻在傳熱過程的總熱
阻中占有重要的比例。這就導(dǎo)致表面溫度遠(yuǎn)低于金屬本身的熔
點(diǎn)，而凝固金屬內(nèi)部則存在顯著的溫度梯度。
  2)在金屬模情況下，由于凝固層金屬處于過冷狀態(tài)，因
此，凝固過程中被帶走的總熱量更多。正因?yàn)檫@樣，凝固金屬的
熱容是個(gè)重要參數(shù)。

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