В обратном направлении таким же путем выводятся газообразные продукты реакции. Считается, что все эти звенья протекают строго последовательно и стационарно. Слагаемые уравнения характеризуют сопротивление трех последовательных звеньев гетерогенного процесса: кинетическое и внутри диффузионное в реакционной зоне окисла; внутри диффузионное в покровном слое продуктов реакции и внешне диффузионное.
В зависимости от конкретных условий опыта пренебрегают тем или иным слагаемым и получают частные решения. Из работ последнего времени следует отметить работы Лахири, в которых дается математическое описание .процесса восстановления плотного сферического куска гематита водородом. Принимается, что отнятие кислорода газом идет только на межфазной границе Fe FeO и процесс контролируется тепло- и маосопереносом через ламинарную газовую пленку и через пористый слой восстановленного железа.
В исследовании учитывается понижение температуры на реакционной поверхности вследствие эндотермичности реакции. Кроме того, рассматриваются модели процесса и исходные уравнения такие же, как в работе. Однако решение значительно усложнено в связи с раздельным учетом эффективных коэффициентов диффузии восстановителя и его окисла в мелких порах зоны реакции и покровного слоя восстановленного железа. По материалам zavod-metallurg.ru
Процессы при затвердевании
Подсчет распределения температур: Был сделан ряд попыток выразить численно температурные отношения в затвердевающих и остывающих сплавах. Это особенности осложняется вследствие выделения тепла при затвердевании. Пользуясь, однако, некоторыми допущениями, можно получить близкую к действительности количественную картину распределения температур как в слитке, так и в изложнице. В отливке сложной формы направление роста столбчатых кристаллов не удается проследить с самого начала. Выступающий угол отливки может отдавать тепло по двум направлениям.
Опыты с цинковыми слитками различных сечений показали: что при резком охлаждении (изложница с водяным охлаждением) столбчатые кристаллы как в выступающих, так и в слабо входящих углах вырастают точно перпендикулярно стенкам формы. При входящих углах замедленный отвод тепла обнаруживается, наоборот, даже при самом резком охлаждении. В этом случае кристаллы растут искривленными внутрь.
Составленная в соответствии с этим схема затвердевания явно обнаруживает действие замедленного охлаждения внутри огибающего угол сечения. При более слабом охлаждающем действии формы, т. е. когда последняя изготовлена из плохо проводящего тепло, например керамического, материала, направление отвода тепла не будет перпендикулярным стенке формы даже при выступающих углах. В таком случае в структуре слитка уже нельзя различить линий раздела.
С температурными изменениями, происходящими в слитке, неразрывно связаны изменения его объема и размеров. При переходе горячего расплава в твердо как правило, уменьшение удельного объема. Усадка, сплава в жидком состоянии не имеет особого значения. Она проявляется в небольшом понижении зеркала жидкого металла и на процесс затвердевания влияния не оказывает.
Напротив, усадка при затвердевании сильно сказывается на свойствах отливки. У легкоплавких сплавов усадка может быть значительно ниже. Из сказанного следует, что затвердевший металл должен занимать меньший объем, чем равное по весу количество расплава. В теле любого сечения, окруженном со всех сторон одинаковым материалом формы, затвердевание начинается от стенок формы, постепенно распространяясь внутрь.
Вследствие этого у стенок формы в самом начале выкристаллизовывается тонкая затвердевшая корка, которая несмотря на усадку при затвердевании приобретает контуры и размеры формы. Усадку в различных зонах отливки трудно проследить в период затвердевания; достаточно, однако, рассмотреть конечное состояние отливки после полного охлаждения. Первоисточник
Испытание на горячеломкость
Испытание на горячеломкость: Образование трещин в сплавах, связанное с их горячеломкостью, вызывает необходимость установления степени горячеломкости путем подходящего метода испытания. Так, образец оставляют, например, затвердевать в условиях, при которых он с момента начала сокращения в твердом состоянии несет определенную нагрузку. В других случаях просто проводят испытания на удар при различных температурах.
Подобные испытания проводились Арчбуттом, Гроганом и Дженкином с образцами без запила размером 10 X 10 X 60 мм, отлитыми в кокиль из различных алюминиевых сплавов. Только при переходе за определенную для каждого сплава температуру, работа удара сильно падает, так как образцы становятся хрупкими. В этой области горячеломкости кривая работы удара для различных сплавов имеет весьма различную крутизну.
Наконец, достигается температура, при которой сплав не оказывает более никакого сопротивления, так как он расплавляется. Нижняя граница области горячеломкости выражена, таким образом, довольно резко. Верхнюю границу Арчбутт, Гроган и Дженкин пытаются определять путем микроскопического наблюдения начала расплавления. Для сплавов в 4% Си и сплавов с 2,75% Си и 13% Zn (немецкий сплав) микроскопический анализ не дает ясной картины.
Такое определение верхней границы, правда, совершенно произвольно, потому что в действительности начинающаяся горячеломкость может вызываться уже самыми малыми количествами жидкой составляющей. Но начальная стадия расплавления, очевидно, ускользает от наблюдения. С другой стороны, горячий излом в отливке наступит лишь в том случае, если сопротивляемость материала ослаблена уже более значительно, т. е. когда расплавилось уже большее количество сплава.
При этом мог бы оказать нам известную помощь микроскопический анализ. Однако они все же дают некоторое объяснение различной склонности сплавов к образованию трещин при кокильном литье. Установлено, что силумин вообще не дает трещин, затем следуют почти равноценные в этом отношении сплав Y и сплав с 4% Си и 3% Si. Американский сплав сказывается уже гораздо более чувствительным; из сплава же VI Си вообще не удается получать годных отливок.
Горячие трещины: С точки зрения характеристики материала целесообразнее отличать трещины, возникающие в горячем состоянии при очень высоких температурах, от холодных трещин, возникающих в процессе охлаждения или посте него. При горячих трещинах на поверхности излома обнаруживают часто отделяющиеся друг от друга кристаллы, особенно в сплавах, которые состоят преимущественно из кристаллов твердого раствора.
