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,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。
④ 實(shí)際液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu) 以上描述的是理想純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu),其中只存在游動(dòng)原子
團(tuán)和原子集團(tuán)間的空穴,液態(tài)中的原子存在著很大 “能量起伏”,游動(dòng)的原子集團(tuán)時(shí)聚時(shí)
,此起彼伏而存在 “結(jié)構(gòu)起伏”。實(shí)際液體金屬的結(jié)構(gòu)要比純金屬?gòu)?fù)雜得多。
實(shí)際上,純金屬是不存在的。實(shí)際金屬中,即使非常純的實(shí)際金屬中總存在著大量雜質(zhì)
子。例如,純度為99999999%的純鐵,即雜質(zhì)量為10-8,每摩爾體積 (71cm3)中總
原子數(shù)為6023×1023,則每1cm3 鐵液中所含雜質(zhì)原子數(shù)約相當(dāng)于1015個(gè)數(shù)量級(jí)。
3.凝固方式對(duì)鑄件質(zhì)量的影響
鑄件的致密性和健全性與合金的凝固
方式密切相關(guān)。由上節(jié)所述可知,在鑄件斷面溫度場(chǎng)相近的情況下,無論何種合金,它們的
結(jié)晶溫度范圍的大小對(duì)凝固方式的影響有共同的規(guī)律性。根據(jù)結(jié)晶溫度范圍將合金分為窄結(jié)
晶溫度范圍合金、寬結(jié)晶溫度范圍合金和中等結(jié)晶溫度范圍合金三種類型。
由于純金屬、共晶成分合金和窄結(jié)晶溫度范圍的合金在一般的鑄造條件下是以逐層方式
凝固的,其凝固前沿直接與液態(tài)金屬接觸。當(dāng)液態(tài)金屬凝固成為固體而發(fā)生體積收縮時(shí),可
以不斷地得到液體的補(bǔ)充,所以產(chǎn)生分散性縮松的傾向性小。