Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

5.3.1.3. Кристаллизация сплавов. Закономерности кристаллизации сплавов в основном определяются концентрационным переохлаждением. Его образование обусловлено диффузионным перераспределением примесей у ФК и скоплением их со стороны жидкой фазы вследствие большей их растворимости в жидкой фазе, чем в твердой. В результате в зоне концентрационного уплотнения (6х) имеет место понижение температуры ликвидуса (Гл) (рис. 5.3). Протяженность зависит от интенсивности диффузионного отвода примеси от ФК в жидкость (йж) и скорости кристаллизации (Ukp) .бх = Ож/икр. Величина зоны концентрационного переохлаждения (л:к) определяется соотношением в распределении Гд (абсолютным значением градиента в жидкости у ФК) и 7л. В конечном итоге величину лгк характеризует критерий концентрационного переохлаждения Ф = Gi/VKp •

Тип образующейся при кристаллизации бинарных сплавов первичной микроструктуры, как и в случае кристаллизации чистых металлов, зависит от величины Ху и определяется соотношением Ф и Aco/k, где Со - концентрация примеси; k - коэффициент распределения примеси в жидкой и твердой фазах, А - экспериментальный коэффициент. В многокомгонентных сплавах ориентировочно указанное соотношение может быть использовано применительно к наиболее сильно ликвирующему элементу, т. е. имеющего наименьшее значение fe.

5.3.1.4. Схема кристаллизации сварных швов. Рост кристаллитов в сварном шве происходит нормально к фронту кристаллизации, т. е. к изотермической поверхности кристаллизации (ИПК), соответствующей 7пл. Поскольку при сварке сварочная ванна перемещается, то ось растущего кристаллита является ортогональной траекторией к семейству ИПК, смещенных по оси шва. Определенные трудности заключаются в математическом описании ИПК методами теории тепловых процессов при сварке. Для инженерных решений ИПК аппроксимируют уравнением эллипсоида с полуосями L, Р, Н, которые соответствуют длине затвердевающей задней части сварочной ванны, половине ее ширины и глубине проплавления [1]. В зависимости от схемы нагреваемого тела и типа источника теплоты ИПК может быть эллипсоидом с двумя равными полуосями (точечный источник на поверхности полубесконечного тела, Р = Я),эллиптической цилиндрической поверхностью (линейный источник по толщине листа, Я = 6) или частью «фиктивного» эллипсоида (точечный источник на поверхности плоского слоя, р<Р н h<H (рис.5.4). В первом случае имеет место объемный процесс кристаллизации и оси кристаллитов являются Пространственными кривыми. При этом поскольку поперечное сечение сварочной ванны является кругом {P = H = L), то форма осей всех кристаллитов аналогична форме кристаллитов на ее

поверхности. Вершины всех кристаллитов выходят на продольную ось шва на его поверхности (линию «центров»). Во втором случае имеет место плоский процесс кристаллизации, криволинейные оси кристаллитов располагаются в одной плоскости. Линия центров осей кристаллитов совпадает с осью 0Z. Форма

Рис. 5.4. Форма осей кристаллитов при различном очертании сварочной ванны эллипсоидного типа:

а - объемный процесс кристаллизации, соответствующий точечному источнику теплоты на поверхности массивного тела; б - плоский процесс кристаллизации, соответствующий линейному источнику по толщине листа; в - объемный процесс кристаллизации, соответствующий точечному источнику иа поверхности листа. И, L, Р - полуоси эллипсоида; Л, /, р - полуоси части фиктивного эллипсоида,; -изотерма кристаллизации; - ось кристаллита

кристаллитов идентична во всех сечениях по толщине листа. Последнее обстоятельство в обоих случаях позволяет вести экспериментальные и расчетные исследования процесса кристаллизации на поверхности сварочной ванны. В третьем промежуточном случае характер процесса кристаллизации, форма и длина кристаллитов изменяются по глубине сварочной ванны.

Основные соотношения, характеризующие процесс кристаллизации шва, получены путем решения дифференциального уравнения ортогональной траектории к семейству изотерм кристаллизации эллиптического типа и использования выражений

ТАБЛИЦА 5 1

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ШВА

Параметры процесса кристаллизации

Тип источника теплоты

точечный на поверхности полубесконечного тела

линейный по толщине листа

Длина кристаллизующейся части сварочной ванны

ОМ =-

271% Гг,

0М =

4яЯсруб2г2

Половина ширины сварочной ванны

ON =

nekv Гпл

ON ?У2/я« 2«рб Гпл

Уравнение изотермы кристаллизации

Уравнение оси кристаллита

л;о = -2,328 -

л:о = - 1,164