Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
?таллизации в виде зерен основного металла на границе сплавления;
2)одновременный с кристаллизацией ввод теплоты в сварочную ванну движущимся источником сварочной энергии, скорость движения которого определяет скорость движения фронта кристаллизации;
3)малый объем и непродолжительность существования сварочной ванны, большая средняя скорость роста кристаллитов;
4)значительный градиент температуры в ванне, большой перегрев металла в центре шва;
5)интенсивное перемешивание металла ванны;
6)воздействие на кристаллизующийся металл термодеформационного цикла сварки.
В кристаллизации сплавов существенную роль играют диффузионные процессы и степень переохлаждения. Процесс образования зародыша сопровождается разделительной диффузией в жидкой фазе (на межфазной границе), выравнивающей диффузией в твердой фазе, а в ряде случаев конвективными потоками в жидкости, также выравнивающими ее состав. При умеренном переохлаждении образование зародыша в сплаве происходит в условиях установления равновесной разности концентраций примеси в твердой и жидкой фазах (в соответствии с диаграммой состояния). Вследствие разности концентраций растворенного элемента в твердой и окружающей ее жидкой фазе равновесие может нарушаться (из-за диффузионных процессов). Растворенный элемент будет перемещаться вглубь жидкости, а соответствующая часть атомов основного металла для восстановления равновесия перейдет из жидкой фазы в твердую, что приведет к дальнейшему развитию кристаллизации. Такая кристаллизация называется избирательной, или диффузионной. Если диффузия в твердой и жидкой фазе завершится не полностью (при ускоренном охлаждении расплава), то кристаллизацию называют неравновесной. В условиях, когда не успевает пройти диффузия в твердой фазе, среднее содержание примеси в твердой фазе больше равновесного.
При значительном переохлаждении (очень большая скорость охлаждения) механизм кристаллизации иной. Твердая фаза интенсивно растет в результате присоединения любых атомов, находящихся с ней в контакте и атомов металла, и атомов примеси. Такую кристаллизацию называют бездиффузионной. Еще одна особенность кристаллизации сплавов влияние градиента концентрации растворенного элемента в слое переохлажденного металла, контактирующего с твердой фазой, на температуру плавления Tпл . При кристаллизации сплавов происходит диффузионное перераспределение примесей между жидкой и твердой фазами. Переохлаждение, связанное с перераспределением примесей, принято называть концентрационным переохлаждением. Увеличение концентрации примеси перед фронтом кристаллизации приводит к уменьшению температуры ликвидуса (рис. 23). При этом возникает область концентрационного переохлаждения ?T, поскольку из-за изменения состава 1 этого слоя меняется и температура кристаллизации 2. Фактическая температура расплава 3, зависящая от сложившихся температурных условий кристаллизации, ниже равновесной температуры 2, что вызывает переохлаждение 4 и обеспечивает возможность кристаллизации. Протяженность участка концентрационного переохлаждения ? зависит от скорости кристаллизации и интенсивности протекания диффузионных процессов в жидкой фазе:
где Dж коэффициент диффузии примеси в жидкости, vкр скорость кристаллизации.
Концентрационное переохлаждение 4 характеризуется протяженностью зоны b, максимальным значением ?Tmax и расстоянием m от фронта кристаллизации до участка максимального переохлаждения и возрастает с понижением градиента фактических температур Tф= , а также с увеличением концентрации примеси перед фронтом кристаллизации. Концентрация примеси будет возрастать с увеличением скорости кристаллизации. Таким образом, в случае сварки концентрационное переохлаждение металла шва будет определяться режимом сварки (градиентом температур и скоростью кристаллизации, зависящих от скорости сварки), условиями теплоотвода из сварочной ванны, составом сплава и его теплофизическими свойствами.
Влияние скорости кристаллизации и градиента температур на концентрационное переохлаждение обобщает критерий концентрационного переохлаждения:
? =
Рассмотрим типы первичной структуры при кристаллизации. Под первичной структурой (субструктурой) понимают структуру металла, образующуюся при первичной кристаллизации, т.е. при переходе металла из жидкого состояния в твердое. вторичная структура образуется в результате физико-химических процессов и структурных превращений в твердом состоянии. Тип первичной микроструктуры сплава зависит от формы роста кристаллов, определяемой видом фронта кристаллизации и характером концентрационного переохлаждения перед этим фронтом. Рассмотрим три возможных случая кристаллизации сплава (рис. 24) при различной протяженности зоны концентрационного переохлаждения b1, b2, b3, вызванной различными распределениями температуры в жидкой фазе Тф1, Тф2, Тф3 (критерии концентрационного переохлаждения, соответственно Ф1, Ф2, Ф3). Условием, определяющим характер роста кристалла и тип первичной структуры, будет отношение двух параметров: Ф и АС0/k (А экспериментально определяемая постоянная для данного С0, зависящая от теплофизических свойств, k коэффициент распределения примеси).
При малой протяженности зоны концентрационного переохлаждения (b1) Ф1>АС0/k. В этом случае б?/p>