Градиента температуры

разовываться из-за градиента температур и возникших в результате этого внутренних напряжений.

Диффузионно-подвижный водород может перемещаться в металле в результате концентрационной или термической диффузии, создающейся вследствие градиента температур. Последний вид диффузии описывается уравнением

сварки (градиентом температур и скоростью кристаллизации, зависящей от скорости сварки), условиями теплоотвода из сварочной ванны, составом сплава и его теплофизическими свойствами. Влияние градиента температур и скорости кристаллизации на концентрационное переохлаждение обобщает критерий концентрационного переохлаждения

Рис. 12.11. Влияние градиента температуры перед фронтом кристаллизации на концентрационное переохлаждение

В формулах (12.44) и (12.45) Т — температура точки, в которой рассчитывается градиент температур. Распределение градиента температур и скорости кристаллизации вдоль фронта кристаллизации показано на рис. 12.21.

Рис. 12.2.1. Распределение градиента температур (а) и скорости кристаллизации (б) вдоль фронта кристаллизации

Под влиянием конкретных тепловых и кинетических условий кристаллизации металла шва, химического состава сплава, градиента температур, скоростей сварки и кристаллизации в различных зонах шва возможно образование разной первичной структуры — столбчатой, полиэдрической. Столбчатая и полиэдрическая структура, в свою очередь, могут быть ячеистыми, ячеисто-дендритными, дендритными. Все эти структуры в шве можно не только получить, но и управлять их развитием, изменяя условия роста, как это следует из теории концентрационного переохлаждения. Такие параметры роста кристалла, как скорость кристаллизации vKf и градиент температур в жидкой фазе grad T$, оказывающей наиболее существенное влияние на образующуюся структуру, можно рационально подбирать и изменять при сварке. Температурный градиент в жидкости может быть повышен увеличением тепловой мощности дуги путем повышения напряжения или силы тока или может быть понижен путем предварительного подогрева. Скорость кристаллизации можно регулировать изменением скорости сварки.

Она связана с возникновением вертикального градиента температур порогового (бифуркационного) уровня. До этого порогового уровня сохраняется стационарное состояние, при котором перенос тепла, осуществляемый снизу вверх, контролируется только теплопроводностью, т.е. в отсутствии конвекции.

При охлаждении раствора и достижении критических условий спонтанно возникают устойчивые зародыши твердой фазы в жидкой среде. Этот процесс носит все черты локального неравновесного фазового перехода: нелинейное поведение системы, спонтанный переход из одного устойчивого состояния в другое, самоорганизация диссинативных структур, необходимая для этого перехода. Что же касается стадии роста устойчивого зародыша твердой фазы, то она полностью контролируется термодинамической самоорганизацией, при которой эволюция системы определяется стремлением системы к минимуму свободной энергии. Нелинейные условия в системе возникают в данном случае при наличие градиента температур, возникающего при переохлаждении. Способность чистых металлов к переохлаждению оценивают величиной -0,18 Тпл (Тпл - абсолютная температура плавления, причем она коррелирует с положением элемента в периодической системе). Поскольку переохлаждение расплавленных металлов при обычных условиях кристаллизации максимально на стенках литейной формы, то именно в этих областях преимущественно спонтанно возникают устойчивые зародыши кристаллизации. Наличие примесей в расплаве влияет на степень переохлаждения, оказывая кагалитическое воздействие на процесс кристаллизации [30]. Можно считать поэтому, что фуллерены в расплаве играют роль катализаторов, повышающих скорость химической реакции, подобно другим дисперсным примесям. Это означает, что кинетика образования устойчивых зародышей кристаллизации в железо-углеродистых сплавах может быть полностью задана небольшим количеством фуллеренов.

Установлено» что металл в зоне лазерного воздействия характеризуется структурно-механической в химической (по углероду в мартенсите) неоднородностью вследствие возникновения градиента температур по глубине слоя, который обусловливает формирование областей полной и неполной заколки.

Вакуумная ионно-плазменноя технология высоких энергий позволяет разработать неравновесные технологические процессы формирования материалов с уникальными свойствами в условиях далеких от термодинамического равновесия. Институт металлургии им. А. А. Байкова РАН, Россия На основе рассмотрения синергетики были разработаны режимы формирования износостойких покрытий системы Ti (N, С) на инструментальные материалы (твердый сплав ВК6 ОМ, быстрорежущая сталь Р6М5, штамповал сталь холодного деформирования ХВГ, У8) по методу ионного осаждения и осаждения плазменными ускорителями. Синергические принципы в разработке новых технологий связаны с обеспечением при обработке материалов градиента температур напр» жений и химического состава. Обеспечить самоорганизацию покрытий В технологическом процессе можно путем:

Определить разность температур на поверхностях стенки и численные значения градиента температуры в стенке, если она выполнена: а) из латуни [Х=70 Вт/(м- С)]; б) из красного кирпича [К= = 0,7 Вт/(м-°С)]; в) из пробки [А=0,07 Вт/(м-°С)].

Пусть брус подвергается изгибу рабочей силой Р^ (рис. 2?б). При термопластичном упрочнении брус нагревают со стороны действия силы. Нагретые слои удлиняются и сжимаются под действием более колодных смежных сдоев, в которых возникают реактивные напряжения растяжения. Величина напряжений сжатия и растяжения и распределение их по сечении? зависят от градиента температуры в сечении. В рассматриваемом случае выгодно равномерно прогреть брус на значительную глубину (рис. 276,
Вывод дифференциального уравнения теплопроводности рассмотрим на примере линейного распространения теплоты в стержне (рис. 5.9). Вследствие наличия градиента температуры теплота в стержне с сечением F на рассматриваемом участке будет распространяться слева направо.

Рис. 12.11. Влияние градиента температуры перед фронтом кристаллизации на концентрационное переохлаждение

Таким образом, вероятность образования разветвленной дендритной структуры повышается с уменьшением градиента температуры grad Тф в жидкости перед фронтом кристаллизации, с увеличением скорости кристаллизации укр и содержания примеси С0, а также с уменьшением коэффициента распределения примеси k.

Теплопроводность - молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры. Конвективный теплообмен — перенос теплоты, обусловленный перемещением макроскопических элементов среды в пространстве, сопровождаемый теплопроводностью. Теплоотдача — конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью ее раздела с другой средой (твердым телом, жидкостью или газом). Лучистый теплообмен — теплообмен, обусловленный превращением внутренней энергии вещества в энергию электромагнитных волн, распространением их в пространстве и поглощением энергии этих волн веществом. Массообмен — самопроизвольный необратимый процесс переноса массы данного компонента в пространстве с неоднородным полем концентрации (химического потенциала).

поверхности твердого тела как функцию координат и времени. Согласно граничным условиям второго рода задается плотность теплового потока (или составляющая градиента температуры, нормальная к поверхности тела) на поверхности тела в виде функции координат поверхности тела и времени. Граничные условия третьего рода — задание температуры жидкой или газообразной среды, окружающей твердое тело, и закона теплообмена между телом и рабочей средой.

где gradn T — составляющая градиента температуры, нормальная к поверхности тела

При прочих равных условиях с возрастанием А^нед в процессе массообмена между переохлажденным ядром потока и перегретым слоем к стенке проникает все более «холодная» жидкость, в связи с чем уменьшается толщина пристенного перегретого слоя бпер и соответственно -скорость испарения. Скорость конденсации пр,и этом увеличивается как вследствие роста градиента температуры у поверхности пузыря за пределами перегретого слоя, так и вследствие уменьшения величины бпер-

Подставляя в уравнение закона Фурье значение градиента температуры согласно уравнению (е), получаем (учитывая, что F~2n/rl):

Если в это выражение подставить значение градиента температуры dt/dr, то получим: