可以看出,鑄件的溫度場(chǎng)隨時(shí)間而變化,為不穩(wěn)定溫度場(chǎng)。鑄件斷面上的溫度場(chǎng)
也稱(chēng)溫度分布曲線。如果鑄件均勻壁兩側(cè)的冷卻條件相同,則任何時(shí)刻的溫度分布曲線
對(duì)鑄件壁厚的軸線是對(duì)稱(chēng)的。溫度場(chǎng)的變化速率,即為表征鑄件冷卻強(qiáng)度的溫度梯度。
溫度場(chǎng)能更直觀地顯示出凝固過(guò)程的情況。
圖131所示是鑄件的凝固動(dòng)態(tài)曲線,也是根據(jù)直接測(cè)量的溫度時(shí)間曲線繪制的:首先
圖131(a)上給出合金的液相線和固相線溫度,把二直線與溫度時(shí)間曲線相交的各點(diǎn)分
標(biāo)注在圖131(b)(x/R,τ)坐標(biāo)系上,再將各點(diǎn)連接起來(lái),即得凝固動(dòng)態(tài)曲線。縱坐標(biāo)
子x是鑄件表面向中心方向的距離,分母R是鑄件壁厚之半或圓柱體和球體的半徑。因
固是從鑄件壁兩側(cè)同時(shí)向中心進(jìn)行,所以x/R=1表示已凝固至鑄件中心。
這就意味著當(dāng)溫度升高,能量從W0→W1→W2→W3→W4 時(shí),其間距 (振幅中心位置)將由
R0→R1→R2→R3→R4。也就是說(shuō),原子間距離將隨溫度的升高而增加,即產(chǎn)生熱膨脹。另
一方面,空穴的產(chǎn)生也是物體膨脹的原因之一。由于能量起伏,一些原子則可能越過(guò)勢(shì)壘跑
到原子之間的間隙中或金屬表面,而失去大量能量,在新的位置上作微小振動(dòng) (圖13)。
有機(jī)會(huì)獲得能量,又可以跑到新的位置上。如此下去,它可以在整個(gè)晶體中 “游動(dòng)”,這個(gè)
過(guò)程稱(chēng)為內(nèi)蒸發(fā)。原子離開(kāi)點(diǎn)陣后,留下了自由點(diǎn)陣———空穴。
圖131(b)左邊的曲線與鑄件斷面上各時(shí)刻的液相等溫線相對(duì)應(yīng),稱(chēng)為 “液相邊界”,
右邊的曲線與固相等溫線相對(duì)應(yīng),稱(chēng)為 “固相邊界”。從圖131(b)可以看出,時(shí)間為2min
時(shí),距鑄件表面x/R=06處合金開(kāi)始凝固,由該處至鑄件中心的合金仍為液態(tài) (液相區(qū));
x/R=02處合金剛剛凝固完了,從該處至鑄件表面的合金為固態(tài) (固相區(qū)),二者之間是
液固兩相區(qū) (凝固區(qū))。到32min時(shí),液相區(qū)消失。經(jīng)過(guò)53min,鑄件壁凝固完畢。所
以,圖131(b)的兩條曲線是表示鑄件斷面上液相和固相等溫線由表面向中心推移的動(dòng)態(tài)
曲線?!耙合嗑€”邊界從鑄件表面向中心移動(dòng),所到之處凝固就開(kāi)始;