试分析在共晶结晶的过程中，动力学因素对共晶过程和组织有怎样的影响
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发布时间：2022-05-08 10:55
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时间：2024-01-24 00:09
金属的凝固特性需要掌握的主要内容概念:1,温度场的描述(不稳定温度场,稳定温度场,等温面,等温线,温度梯度)2,铸件的凝固方式(逐层凝固,中间凝固,体积凝固)3,均质形核与非均质形核4,晶体长大5,单相合金的结晶与多相合金的结晶6,平衡结晶与非平衡结晶7,溶质再分配系数与成分过冷8,共生区与共生生长9,离异生长与离异共晶温度场的描述(不稳定温度场,稳定温度场,等温面,等温线,温度梯度)复习掌握稳态温度场和不稳态温度场的区别掌握不稳态温度场的微分方程表达式及边界条件初始条件温度场的求解方法(解析法,数值法及试验法)掌握等温面,等温线和温度梯度的定义和表达方式逐层凝固 体积凝固 中间凝固铸件凝固方式对凝固液相的补缩能力影响很大,从而影响最终铸件的致密性和热裂纹产生几率均质形核与非均质形核要掌握的内容临界形核半径临界形核功形核率非均质形核条件(主要考虑两相之间的错配度)非均质形核形核条件1,结晶相的晶格与杂质基底晶格的错配度δ 的影响晶体长大粗糙界面和光滑界面的文字叙述粗糙界面:界面固相一侧的点阵位置只有约50%被为固相原子所占据,形成坑坑洼洼,凹凸不平的界面结构.粗糙界面也称"非小晶面"或"非小平面".光界滑面:界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子所占满,只留下少数空位或台阶,从而形成整体上平整光滑的界面结构.光滑界面也称"小晶面"或"小平面".基于不同生长界面表现出的不同的长大方式1,连续长大2,台阶方式长大(侧面长大)单相合金结晶中应重点掌握的内容对于K0〈1时,平衡结晶与非平衡结晶条件下溶质再分配的过程分析特别是熟练掌握固态无溶质原子的扩散,液态溶质原子只有部分扩散条件下的溶质再分配过程分析.在这个条件下,稳定凝固区域(表示单位时间内从固相排到液相中的溶质原子数等于扩散离开界面的原子数)固相溶质的浓度和液相中溶质的浓度变化值的分析与计算.溶质再分配系数定义:溶质平衡分配系数K0 定义为恒温T*下固相合金成分浓度C S 与液相合金成分浓度C L 达到平衡时的比值K0 <1的合金, K0 越小,固液相线张开程度越大,固相凝固开始和终了时的成分差别越大,成份偏析越严重.|1- K0 |为偏析系数.合金凝固溶质扩散不均溶质再分配宏观和微观成分偏析晶体形貌,微观尺寸,不同相之间分布特征气孔,缩孔缩松,铸造应力,铸造裂纹材料的性能由溶质再分配引起的成分过冷成分过冷的判据"成分过冷"对合金单相固溶体结晶形态的影响平面生长方式胞状生长方式胞状树枝晶生长方式自由树枝晶生长方式共晶合金的凝固将共晶组织分为三类:(1) 粗糙-粗糙界面(非小晶面-非小晶面)共晶金属-金属共晶及金属-金属间化合物共晶(2) 粗糙-光滑界面(非小晶面-小晶面)共晶金属-非金属共晶(3) 光滑-光滑界面(小晶面-小晶面)共晶非金属-非金属共晶共生区和共生生长的概念离异生长与离异共晶的概念(晕圈型和晶间偏析型)1)把平衡相图概念和不平衡共晶结晶动力学过程联系了起来2) 非平衡结晶现象:如非共晶成分的合金可以结晶成100%的共晶组织,而共晶成分的合金结晶时反而得不到100%共晶组织3) 有助于对共生生长和离异生长这两种不同共晶方式,作进一步分析和探讨共生区的概念与平衡图并不矛盾,在无限缓慢的冷却条件下,共生区退缩到共晶点E,合金液即按平衡相图所示的规律进行结晶注意共晶结晶时领先相的含义以及作为领先相应具备的条件.两个组元熔点相近,两条液相线基本对称,两相长大速度基本相同的非小晶面-非小晶面合金,领先相的概念不突出.对于非小晶面和小晶面的结晶,领先相往往是小晶面生长的高熔点非金属相.合金中的其它元素可能改变领先相的生长方式,从而改变共晶组织形态.复习思考题
怎样理解溶质平衡分配系数K0 的物理意义及热力学意义
2.说明为什么异质形核比均质形核容易,影响异质形核的因素是什么
3. 讨论两类固-液界面结构(粗糙面和光滑面)形成的本质及其判据.
4. 固-液界面结构如何影响晶体生长方式和生长速度 同为光滑固-液界面,螺旋位错生长机制与二维晶核生长机制的生长速度对过冷度的关系有何不同
复习思考题
5. 何谓结晶过程中的溶质再分配 它是否仅由平衡分配系数K0 所决定 当相图上的液相线和固相线皆为直线时,试证明K0 为一常数.
6.何为成分过冷判据 成分过冷的大小受哪些因素的影响
7.分别讨论"成分过冷"对单相固溶体及共晶凝固组织形貌的影响
8.如何认识"外生生长"与"内生生长" 由前者向后者转变的前提是什么 仅仅由成分过冷因素决定吗
9.试描述离异共晶组织的两种情况及其形成原因.
10.试述非小晶面-非小晶面共生共晶组织的生核机理及生长机理,组织特点和转化条件.
11.以灰铸铁共晶生长为例,试描"非小晶面-小晶面"共晶生长方式以及生长动力学因素对其影响.
第四章 液态成型过程质量控制
本章主要介绍的铸件宏观组织形成及凝固缺陷(包括偏析,气孔,夹杂,收缩,缩孔,缩松,铸造应力和裂纹)等.
主要从凝固缺陷的形成机理,影响因素及控制措施着三方面进行讨论.
记忆重点:
1,概念叙述
2,形成机理
3,影响因素及控制措施
表面细等轴晶区:紧靠型壁的外壳层,由紊乱排列的细小等轴晶组成,仅几个晶粒厚度
柱状晶区:由自外向内沿着热流的方向彼此平行排列的柱状晶组成
内部等轴晶区:由紊乱排列的粗大等轴晶所组成
重点掌握各晶区形成的规律.
细等轴晶的形成:
1,激冷作用大量非均质生核
2,型壁脱落的晶粒随着浇注液流而分布于整个铸件
3, "枝晶熔断"理论
4,孕育处理起非自发形核作用并促进晶粒游离以细化晶粒
5,控制冷却条件(从G线和开始结晶温度线的位置考虑)
6,控制浇注工艺(在浇铸过程中增加液流对型壁的冲刷,采用振动方式引起更多的枝晶脱落)
偏析主要是由于合金在凝固过程中溶质再分配和扩散不充分引起的,它们对合金的力学性能,切削加工性能,抗裂性能以及耐腐蚀性能等有着程度不同的损害.
偏析现象也有有益的一面,如利用偏析现象可以净化或提纯金属等.
微观偏析(晶内偏析,晶界偏析)
宏观偏析(正常偏析,逆偏析,带状偏析
重力偏析,V 形偏析和逆V 形偏析)
(掌握每一种偏析的形成原因和预防措施)
合金中气体的存在形式和危害性
存在形式:固溶体,化合物和气孔
危害:
使钢铁脆化
2.形成气孔
3.产生冷裂纹
4. 引起氧化和合金元素烧损
气体的来源与产生
熔炼过程
浇注过程
铸型
金属中的气孔按气体来源不同可分为:析出性气孔,侵入性气孔和反应性气孔.
掌握每一种气孔的形成原因,特征,危害性及消除措施
夹杂物的分类
