2.鑄件的凝固方式
一般將鑄件的凝固方式分為三種類型。逐層凝固方式、體積凝固方式 (或稱糊狀凝固方
式)和中間凝固方式。鑄件的凝固方式取決于凝固區(qū)域的寬度。
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T1 和T2 是鑄件斷面上兩個(gè)不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)。
從圖中可觀察到,恒溫下結(jié)晶的金屬,在凝固過程中其鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾鹊扔?/p>
零。斷面上的固體和液體由一條界線 (凝固前沿)清楚地分開。隨著溫度的下降,固體層不
斷加厚,逐步到達(dá)鑄件中心。這種情況為 “逐層凝固方式”。
如果合金的結(jié)晶溫度范圍很小,或斷面溫度梯度很大時(shí),鑄件斷面的凝固區(qū)域則很窄,
也屬于逐層凝固方式 [圖133(b)]。
如果因鑄件斷面溫度場(chǎng)較平坦 [圖134(a)],或合金的結(jié)晶溫度范圍很寬 [圖134
(b)],鑄件凝固的某一段時(shí)間內(nèi),其凝固區(qū)域在某時(shí)刻貫穿整個(gè)鑄件斷面時(shí),則在凝固區(qū)
域里既有已結(jié)晶的晶體也有未凝固的液體,這種情況為 “體積凝固方式”,或稱 “糊狀凝固
方式”。
如果合金的結(jié)晶溫度范圍較窄 [圖135(a)],或者鑄件斷面的溫度梯度較大 [圖135
圖135 “中間凝固方式”示意圖
(b)],鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾冉橛谇?/p>
二者之間時(shí),則屬于 “中間凝固方式”。
凝固區(qū)域的寬度可以根據(jù)凝固動(dòng)態(tài)曲
線上的 “液相邊界”與 “固相邊界”之間
的縱向距離直接判斷。因此,這個(gè)距離的
大小是劃分凝固方式的一個(gè)準(zhǔn)則。如果兩
條曲線重合在一起———恒溫下結(jié)晶的金屬,
或者其間距很小,則趨向于逐層凝固方式。
① 鋼球模型 假設(shè)液態(tài)金屬是均質(zhì)的、密度集中的、
列紊亂的原子堆積體。其中既無晶體區(qū)域,又無大到足
容納另一原子的空穴。在構(gòu)建液體結(jié)構(gòu)幾何模型的實(shí)驗(yàn)
,用無規(guī)則堆積的鋼球灌以油漆,固化后統(tǒng)計(jì)單個(gè)球接
點(diǎn)的數(shù)目。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可確定該結(jié)構(gòu)的平均配位數(shù),
液態(tài)結(jié)構(gòu)的平均配位數(shù)。發(fā)現(xiàn),在紊亂密集的球堆中存
高度致密區(qū),其統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)獲得的偶分布函數(shù)g(r)與液體
的衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)很好吻合。鋼球模型形象地描述了液體
程有序遠(yuǎn)程無序的特征,為奠定液體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)幾何基
做出了重要貢獻(xiàn)。