(1) Когда охлаждение завершено, то есть когда температура поверхности и ядра полностью совпадет, упругая деформация поверхности и ядра также исчезнет и вернется в исходное состояние. Хотя в процессе охлаждения возникает мгновенное термическое напряжение, остаточное термическое напряжение после завершения охлаждения равно нулю.
(2) Конечно, это частный случай. Поскольку в начале процесса быстрого охлаждения возникают большие термические напряжения, сталь все еще находится при относительно высокой температуре и обладает хорошей пластичностью. Термическое напряжение превысит предел текучести стальной трубы большого диаметра, что приведет к пластической деформации поверхности, вызывающей растяжение, и сердцевины, вызывающей сжатие, тем самым снимая термическое напряжение.
(3) При продолжении охлаждения скорость охлаждения поверхности замедляется, в то время как скорость охлаждения ядра увеличивается. Разница температур между поверхностью и ядром постепенно уменьшается после достижения большого значения, и, соответственно, тепловое напряжение, действующее на поверхность и ядро, также уменьшается.
(4) Однако из-за вышеупомянутой предварительно созданной пластической деформации большое термическое напряжение уменьшается. Когда все еще существует значительная разница температур, термическое напряжение близко к нулю. В это время сердечник не охлаждается полностью и будет продолжать сжиматься во время охлаждения, таким образом, термическое напряжение меняется на противоположное и возникает термическое напряжение, при котором поверхностный слой находится под сжатием, а сердечник — под растяжением.
(5) Следовательно, после полного охлаждения поверхностный слой будет иметь большое остаточное сжимающее напряжение, в то время как сердцевина будет иметь остаточное растягивающее напряжение. После заливки расплавленной стали в форму, из-за поглощения тепла формой, температура расплавленной стали постепенно снижается, и она переходит из жидкого состояния в твердое между линией ликвидуса и линией фазового перехода. Этот процесс называется процессом затвердевания, а этот переходный период называется периодом затвердевания.
(6) В процессе затвердевания в стальных трубах большого диаметра образуются усадочные полости, усадка, термическое растрескивание, сегрегация, различные поры и включения. Поэтому понимание и изучение законов затвердевания и контроль над ними имеют большое значение для получения высококачественных и плотных отливок.
Дата публикации: 03.01.2025