在鑄件斷度梯度相近的情況下,固液相區(qū)的寬度取決于鑄件合金的凝固溫度區(qū)間ΔtC 的大小。圖
8是三種不同碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳鋼在砂型和金屬型中凝固時(shí)測得的動態(tài)凝固曲線。可見,
碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,碳鋼的結(jié)晶溫度范圍在不斷擴(kuò)大,鑄件斷面的凝固區(qū)域隨之加寬。低
在砂型中的凝固近于逐層凝固方式,中碳鋼為中間凝固方式,高碳鋼近于體積凝固。
當(dāng)鑄件合金成分確定后,鑄件斷面固液相區(qū)的寬度則取決于鑄件中的溫度梯度。溫度梯
度較大時(shí),固液相區(qū)的寬度較窄,則合金趨向于逐層凝固方式,反之依然。
表面活性元素在金屬表面富集,當(dāng)接近熔點(diǎn)時(shí)尤為顯著。因?yàn)樵谌埸c(diǎn)附近的液體中有大
的原子集團(tuán),它們對體積大的原子的排擠也就越明顯。但是溫度升高時(shí),原子排列的不規(guī)
性增加,溶質(zhì)和溶劑容易均勻混合,而削弱了表面富集現(xiàn)象。因而,隨著溫度的升高,表
張力反而有所增大,到一定溫度后,表面張力又降低。
原子體積很小的C、O、S等元素,在金屬中容易間隙到晶格中,也使晶格歪曲,勢能
加,也被排擠到金屬表面,成為表面活性元素。由于這些元素的自由電子很少,表面張力
,也會使金屬的表面張力降低。圖112所示為鎂合金中加入第二組元后表面張力的變化
②σSG<σLS時(shí),cosθ為負(fù)值,即θ>90°。此情況下,液體傾向于形成球狀,稱之為液體能潤濕固體。θ=180°為完全不潤濕。
2影響界面張力的因素
(1)熔點(diǎn) 原子間結(jié)合力大的物質(zhì),其熔點(diǎn)高,表面張力也大。表13為幾種金屬的熔和表面張力。
(2)溫度 對于多數(shù)金屬和合金,
度升高,表面張力降低,即dσdt<0。這因?yàn)?,溫度升高時(shí),液體質(zhì)點(diǎn)間距增,表面質(zhì)點(diǎn)的受力不對稱性減弱,因表面張力降低。當(dāng)達(dá)到液體的臨界溫時(shí),由于氣液兩相界面消失,表面張等于零。但是,對于某些合金,如鑄
、碳鋼、銅及其合金等,其表面張力隨溫度的升高而增大,即dσdt>0。如圖1所示。