三、鑄件溫度場的測定及動(dòng)態(tài)凝固曲線
鑄件溫度場測定方法的示意圖如圖129所示。將一組熱電偶的熱端固定在型腔中 (如
鑄型中)的不同位置,利用多點(diǎn)自動(dòng)記錄電子電位計(jì) (或其他自動(dòng)記錄裝置)作為溫度測量
和記錄裝置,即可記錄自金屬液注入型腔起至任意時(shí)刻鑄件斷面上各測溫點(diǎn)的溫度時(shí)間曲
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線,如圖130(a)所示。根據(jù)該曲線可繪制
出鑄件斷面上不同時(shí)刻的溫度場 [圖130
(b)]和鑄件的凝固動(dòng)態(tài)曲線 [圖131(b)]。
鑄件溫度場的繪制方法是:以溫度為縱
坐標(biāo),以離開鑄件表面向中心的距離為橫坐
標(biāo),將圖130(a)中同一時(shí)刻各測溫點(diǎn)的溫
度值分別標(biāo)注在圖130(b)的相應(yīng)點(diǎn)上,連
接各標(biāo)注點(diǎn)即得到該時(shí)刻的溫度場。以此類
推,則可繪制出各時(shí)刻鑄件斷面上的溫度場。
還可以把固液部分劃分為兩個(gè)
帶。在右邊的帶里,晶體已經(jīng)連成骨架,但是液體
還能在其間移動(dòng)。在左邊的帶里,因?yàn)橐呀咏滔?/p>
線溫度,固相占絕大部分,并已連結(jié)成為牢固的晶
體骨架,存在于骨架之間的少量液體被分割成一個(gè)
個(gè)互不溝通的小 “溶池”(圖中的黑點(diǎn))。當(dāng)這些小
溶池進(jìn)行凝固而發(fā)生體積收縮時(shí),得不到液體的補(bǔ)
充。固液部分中兩個(gè)帶的邊界叫 “補(bǔ)縮邊界”。以
上是某一瞬間的凝固情景。在鑄件的凝固過程中,凝固區(qū)域按動(dòng)態(tài)曲線所示的規(guī)律向鑄件中心推進(jìn)。
表明液體的原子間距接近固體,在熔點(diǎn)附近其系統(tǒng)的混亂度只是稍大于
固體而遠(yuǎn)小于氣體的混亂度。表12為一些金屬的熔化潛熱和汽化潛熱。如果說汽化潛熱
(固→氣)是使原子間的結(jié)合鍵全部破壞所需的能量,則熔化潛熱只有汽化潛熱的3%~7%,
即固→液時(shí),原子的結(jié)合鍵只破壞了百分之幾。因此,可以認(rèn)為液態(tài)和固態(tài)的結(jié)構(gòu)是相似
的,金屬的熔化并不是原子間結(jié)合鍵的全部破壞,液體金屬內(nèi)原子仍然具有一定的規(guī)律性,
特別是在金屬過熱度不太高 (一般高于熔點(diǎn)100~300℃)的條件下更是如此。需要指出的
是,在接近汽化點(diǎn)時(shí),液體與氣體的結(jié)構(gòu)往往難以分辨,說明此時(shí)液體的結(jié)構(gòu)更接近于
氣體。