C型鋼機

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可以看出，鑄件的溫度場隨時間而變化，為不穩(wěn)定溫度場。鑄件斷面上的溫度場

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，則任何時刻的溫度分布曲線

對鑄件壁厚的軸線是對稱的。溫度場的變化速率，即為表征鑄件冷卻強度的溫度梯度。

溫度場能更直觀地顯示出凝固過程的情況。

圖１３１所示是鑄件的凝固動態(tài)曲線，也是根據(jù)直接測量的溫度時間曲線繪制的：首先

圖１３１（ａ）上給出合金的液相線和固相線溫度，把二直線與溫度時間曲線相交的各點分

標注在圖１３１（ｂ）（ｘ／Ｒ，τ）坐標系上，再將各點連接起來，即得凝固動態(tài)曲線?？v坐標

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)同時向中心進行，所以ｘ／Ｒ＝１表示已凝固至鑄件中心。

；鑄件在凝固過程中又不斷地釋放出結(jié)晶潛

熱，其斷面上存在著已凝固完畢的固態(tài)外殼、液固態(tài)并存的凝固區(qū)域和液態(tài)區(qū)，在金屬型中

凝固時還可能出現(xiàn)中間層。因此，鑄件與鑄型的傳熱是通過若干個區(qū)域進行的，此外，鑄型

和鑄件的熱物理參數(shù)還都隨溫度而變化，不是固定的數(shù)值等。將這些因素都考慮進去，建立

一個符合實際情況的微分方程式是很困難的。因此，用數(shù)學分析法研究鑄件的凝固過程時，

必須對過程進行合理的簡化。

在鑄件和鑄型的不穩(wěn)定導熱過程中，溫度與時間和空間的關(guān)系可用傅里葉導熱微分方程

描述：

如果因鑄件斷面溫度場較平坦 ［圖１３４（ａ）］，或合金的結(jié)晶溫度范圍很寬 ［圖１３４

（ｂ）］，鑄件凝固的某一段時間內(nèi)，其凝固區(qū)域在某時刻貫穿整個鑄件斷面時，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１３５（ａ）］，或者鑄件斷面的溫度梯度較大 ［圖１３５

圖１３５　 “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，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，這個距離的

大小是劃分凝固方式的一個準則。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。