(1) После завершения охлаждения, то есть когда температура поверхности и ядра полностью выравнивается, упругая деформация поверхности и ядра также исчезает и возвращается в исходное состояние. Хотя в процессе охлаждения возникают мгновенные термические напряжения, остаточные термические напряжения после окончания охлаждения равны нулю.
(2) Конечно, это особый случай. Поскольку в начале процесса быстрого охлаждения возникают значительные термические напряжения, сталь всё ещё находится при относительно высокой температуре и обладает хорошей пластичностью. Термические напряжения превысят предел текучести стальной трубы большого диаметра, что приведёт к пластической деформации поверхности на растяжение и сердцевины на сжатие, что снимет термические напряжения.
(3) При дальнейшем охлаждении скорость охлаждения поверхности замедляется, а скорость охлаждения ядра увеличивается. Разность температур между поверхностью и ядром постепенно уменьшается после достижения большого значения, и соответственно уменьшается тепловое напряжение, действующее на поверхность и ядро.
(4) Однако, благодаря вышеупомянутой предварительной пластической деформации, значительное термическое напряжение снижается. При наличии значительной разницы температур термическое напряжение близко к нулю. В этот момент сердцевина ещё не полностью остыла и продолжает сжиматься в процессе охлаждения, тем самым обращая термическое напряжение вспять и формируя термическое напряжение, при котором поверхностный слой находится под сжатием, а сердцевина – под растяжением.
(5) Таким образом, после полного охлаждения поверхностный слой будет иметь значительные остаточные напряжения сжатия, а сердцевина – остаточные напряжения растяжения. После заливки расплавленной стали в форму, благодаря поглощению тепла формой, температура расплавленной стали постепенно понижается, и между линией ликвидуса и линией фазового перехода она переходит из жидкого состояния в твердое. Этот процесс называется процессом кристаллизации, а этот переходный период – периодом кристаллизации.
(6) В процессе кристаллизации в стальных трубах большого диаметра образуются усадочные раковины, усадка, термические трещины, сегрегация, различные поры и включения. Поэтому понимание и изучение закона кристаллизации, а также управление им имеют большое значение для получения высококачественных и плотных отливок.
Время публикации: 17 апреля 2025 г.