1、4 凝固過程的傳熱問題Heat Transfer in Solidification2凝固是一個溫度降低、熱量散失的傳熱過程,受熱流控制。凝固潛熱散失速度和內(nèi)部的溫度場決定了凝固速度、進(jìn)程和組織。凝固傳熱是凝固理論的一個組成部分。鑄件的凝固：具有一定的體積和形狀的液相凝固Why Heat transfer in solidification?三維不穩(wěn)定傳熱非穩(wěn)態(tài)溫度場，包括導(dǎo)熱、對流和輻射凝固潛熱釋放 移動的內(nèi)熱源形成固-液共存區(qū)域存在鑄件-鑄型界面層等 物性參數(shù)(dencity) (conduction coefficient) c (specific heat)均是溫度的函數(shù)3凝固過程傳熱

2、特點凝固區(qū)域鑄件-鑄型界面確定溫度場的方法Chvorinov法則-確定凝固時間44 凝固過程的傳熱問題4.1 凝固區(qū)域 糊狀區(qū)（mushy zone)凝固過程固液共存區(qū)域稱為糊狀區(qū)或凝固區(qū)域 。6固相區(qū)固-液固液相區(qū)液-固液相區(qū)凝固區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖凝固區(qū)域的形成7凝固方式按糊狀區(qū)寬度，凝固有兩種凝固方式:逐層凝固方式 (type of skin) 糊狀區(qū)很窄;糊狀凝固方式(type of mush)-糊狀區(qū)較寬;兩種方式?jīng)]有嚴(yán)格的界線, 只是說明凝固過程的一種傾向。凝固區(qū)域?qū)挾扔赡虅討B(tài)曲線中液相邊界和固相邊界之間的縱向距離直接判斷。89凝固動態(tài)曲線Distance-time curve sho

3、wing progress of solidification對凝固過程測溫，得到冷卻曲線。根據(jù)測溫數(shù)據(jù)和相圖作出。10凝固動態(tài)曲線的繪制11凝固動態(tài)曲線的繪制12凝固動態(tài)曲線讀出的信息：任一時刻凝固區(qū)域?qū)挾热我晃恢媚趟俾嗜磕趟钑r間鑄件凝固方式控制影響因素：結(jié)晶范圍和溫度梯度影響規(guī)律：結(jié)晶溫度范圍越小，溫度梯度越大，越趨向于逐層凝固。反之趨向于糊狀凝固。合金確定后，凝固方式便由G決定。13截面內(nèi)溫度分布對糊狀區(qū)的影響結(jié)晶溫度范圍對糊狀區(qū)的影響溫度分布對糊狀區(qū)的影響舉例可通過控制鑄件內(nèi)部溫度梯度，使結(jié)晶溫度范圍寬的合金其糊狀區(qū)變窄，轉(zhuǎn)變?yōu)閮A向逐層凝固。錫青銅Cu88Sn10Zn2的凝固動態(tài)曲線 p110案例4.2一般地純金屬,共晶合金和低碳鋼等窄結(jié)晶范圍合金通常以逐層方式凝固；高碳鋼,錫青銅, 鋁合金等寬結(jié)晶范圍的合金傾向糊狀方式凝固；鑄件凝固方式對凝固液相的補