Плавления затвердевания

Уменьшить диаметр электродов, исключить опасность науглероживания металла шва можно при применении электродов из тугоплавких металлов. Наиболее широкое применение для сварки имеют вольфрамовые электроды диаметрами 1—(> мм, с высокой механической прочностью и сравнительно небольшим электрическим, сопротивлением. Температура плавления вольфрама 3377 °С, температура кипения 4700 °С. Вольфрамовые стержни изготовляют из порошка (чистотой 99,7%), который прессуют, спекают и проковывают, в результате чего отдельные его частицы свариваются. Заготовки подвергают волочению для получения стержней необходимых диаметров.

В качестве материала радиационного нагревателя выбран вольфрам. Нагреватель имеет специальную форму (рис. 17) без вырезов и отверстий. Выбор такой конструкции обеспечил устойчивую работу нагревателя при температурах, близких к точке плавления вольфрама; надежность электрического контакта и крепления нагревателя к токоподводам; сведение к минимуму термических напряжений в нагревателе; возможность пирометрического контроля температуры образца, индентора и нагревателя, а также тепловой экранировки нагревателя.

Высокая температура плавления вольфрама, его высокая реакционная

Высокая температура плавления вольфрама, его высокая реакционная способность и отсутствие тугоплавких материалов, способных выдерживать расплавленный' вольфрам, не позволяют выплавлять его обычными методами. Поэтому для извлечения вольфрама руду подвергают химическому разложению, затем получают очищенную трехокись и восстанавливают ее до порошкообразного металла. Для изготовления из него изделий пользуются методами порошковой металлургии.

По сравнению с другими элементами рений отличается высокой температурой плавления, уступающей только температуре плавления вольфрама и углерода [20]; по плотности он уступает только осмию, иридию и платине [20], а по модулю нормальной упругости — осмию и иридию 179]. Кроме того, рений обладает рядом других важных положительных свойств, которые следует принимать во внимание при оценке его роли среди тугоплавких металлов. Например, хотя давление пара рения при температуре 2500° в 10 раз выше 80[, чем у вольфрама, характеристики его водяного цикла придавлении 1(Г4лшр/п. ст. и температуре 1400—1800°превосходят характеристики вольфрама, вследствие чего последний металл испаряется примерно в 176 раз быстрее рения [79]. Однако было установлено, что при создании более глубокого вакуума и более полном удалении паров воды при 1600° за время более 200 час весовая потеря рениевой нити накала в 1,6 раз больше весовой потери вольфрамовой нити накала [об]. Если пренебречь влиянием водяного цикла, это можно объяснить более высоким давлением пара рения.

Последнее показание пирометра при ярком отверстии перед его потемнением будет соответствовать температуре солидус. Это показание для хорошо гомогенизированных сплавов оказывается на несколько .градусов выше истинной линии солидус, так как для заполнения отверстия нужно определенное количество жидкости. Наилучшие результаты получаются для чистых металлов, плавящихся при постоянной температуре. Для сплавов, плавящихся в интервале температур, температура плавления оказывается завышенной. Рассматриваемый метод предусматривает полное соблюдение условий излучения абсолютно черного тела. В точке плавления вольфрама показания получаются заниженными на 50° вследствие того, что степень черноты составляет только 90%. Условия абсолютно черного излучения достигаются только в том случае, если полоса и отверстие изготовлены методами порошковой металлургии — прессованием и спеканием: видимое отверстие должно иметь грубые края. Если же центральное отверстие высверлено в литом металле, то стенки его получаются гладкими и не излучают, как черное тело, давая только около 75% черноты.

Определение линии солидус проводилось в атмосфере очищенного водорода. Температура измерялась оптическим пирометром с нитью, наведенной через слюдяное окошечко на дно отверстия. Наличие слюдяного окошка было учтено при градуировке оптического пирометра, которая распространялась до 2760°; так как градуировочная кривая представляет собой прямую линию, она была экстраполирована до точки плавления вольфрама.

Последнее показание пирометра при ярком отверстии перед его потемнением будет соответствовать температуре солидус. Это показание для хорошо гомогенизированных сплавов оказывается на несколько .градусов выше истинной линии солидус, так как для заполнения отверстия нужно определенное количество жидкости. Наилучшие результаты получаются для чистых металлов, плавящихся при постоянной температуре. Для сплавов, плавящихся в интервале температур, температура плавления оказывается завышенной. Рассматриваемый метод предусматривает полное соблюдение условий излучения абсолютно черного тела. В точке плавления вольфрама показания получаются заниженными на 50° вследствие того, что степень черноты составляет только 90%. Условия абсолютно черного излучения достигаются только в том случае, если полоса и отверстие изготовлены методами порошковой металлургии — прессованием и спеканием: видимое отверстие должно иметь грубые края. Если же центральное отверстие высверлено в литом металле, то стенки его получаются гладкими и не излучают, как черное тело, давая только около 75% черноты.

Определение линии солидус проводилось в атмосфере очищенного водорода. Температура измерялась оптическим пирометром с нитью, наведенной через слюдяное окошечко на дно отверстия. Наличие слюдяного окошка было учтено при градуировке оптического пирометра, которая распространялась до 2760°; так как градуировочная кривая представляет собой прямую линию, она была экстраполирована до точки плавления вольфрама.

Уменьшить диаметр электродов, исключить опасность науглероживания металла шва можно при применении электродов из тугоплавких металлов. Наиболее широкое применение для сварки имеют вольфрамовые электроды диаметрами 1 ... 6 мм, с высокой механической прочностью и сравнительно небольшим электрическим сопротивлением. Температура плавления вольфрама 3377 "С, температура кипения 4700 °С. Вольфрамовые стержни изготовляют из порошка (чистотой 99,7 %), который прессуют, спекают и проковывают, в результате чего отдельные его частицы свариваются. Заготовки подвергают волочению для получения стержней необходимых диаметров.

и решетка разрушается с образованием жидкой фазы. Температура плавления — важная константа, и информация о ней входит во все справочники: температура плавления ртути — 38,9 °С; олова — 232 °С; цинка — 419 °С, алюминия — 660 °С; меди — 1083 °С; железа — 1536 °С и т. д. до температуры плавления вольфрама 3410 °С.

В последнее время получают широкое распространение установки непрерывной разливки стали (УНРС). В первичных кристаллизаторах УНРС охлаждающая вода воспринимает тепло перегрева стали и часть тепла плавления (затвердевания). В настоящее время ведутся работы по созданию и промышленному внедрению кристаллизаторов УНРС с испарительным охлаждением. В этом случае физическое тепло стали может использоваться для выработки пара испарительного охлаждения. На 1 т металла в системе испарительного охлаждения УНРС вырабатывается 52—66 кг пара [31]. Однако промышленного распространения СИО УНРС еще не получили.

плавления — затвердевания, можно определить процентное содержание натрия. Оно будет равно

где / — температура плавления — затвердевания испытуемого металла.

При проведении эксперимента широко варьировались (один-два порядка) физические, гидродинамические и геометрические параметры. Так, температура воды менялась от 2,2 до 88,7°С, т. е. почти от температуры плавления — затвердевания до температуры кипения (в максимальном диапазоне). Температура входящего в аппарат воздуха или газа по сухому термометру менялась от отрицательных значений (—5,2 °С) до температуры выхлопных газов дизеля 525 °С; температура выходящего воздуха или газов по смоченному термометру — от 4,2 до 73,6°С. Давление менялось от сотых долей атмосферного 9 кПа (0,09 кгс/см2) до значений выше атмосферного—118 кПа (1,21 кгс/см2). Скорость газа менялась от десятых долей единицы 0,7 м/с до околозвуковой 300 м/с (число Маха 0,9). Влагосодержание газа менялось от единиц до сотен граммов на килограмм: для входящего газа — от 3,6 до 46, для выходящего — от 4,3 до 401 г/кг. Отношение массовых расходов жидкости и газа (коэффициент орошения) менялось от 0,33 до 80. Внутренний диаметр и высота газонаправляющей решетки ЦТА менялись соответственно от 0,05 до 0,5 м и от 0,002 до 0,3 м.

В соответствии с только что изложенной теорией мы должны располагать средой Е постоянной температуры t, физически говоря, — термостатом, позволяющим достаточно долгое время поддерживать эту температуру. Этого еще недостаточно; необходимо, чтобы было обеспечено соблюдение второго из условий (*). Этого можно достичь, употребляя в качестве среды Е жидкость, лучше всего подвергаемую энергичному перемешиванию; как известно из опыта, в таких условиях коэффициент теплоотдачи а приобретает настолько большие значения, что практически можно считать реализованным условие а —> оо. Если среда Е — расплавленный металл, например олово или свинец, то отпадает даже необходимость перемешивания. Точно так же можно от него отказаться, если опыт ведется при температуре, являющейся точкой изменения агрегатного состояния термостатной жидкости: точкой плавления, затвердевания, кипения.

Температура плавления (затвердевания) зависит от вида вещества и давления окружающей среды.

Диаграммы состояния дают в сжатой и наглядной форме картину изменения строения и свойств сплава при изменении его концентрации и температуры, позволяют определить температуры плавления, затвердевания и аллотропических превращений в сплавах, изучить происхождение структур, наблюдаемых под микроскопом, и увязать структуру сплава с его механическими, технологическими и физико-химическими свойствами. При изыскании новых сплавов диаграммы позволяют заменить старый рецептурный метод новым научным методом, при помощи которого можно скорее и лучше подобрать их оптимальный состав.

Методические различия состоят в способе обработки полученных результатов [18]. Ампулу с исследуемым веществом нагревают до температуры TI, превышающей температуру плавления 7^, и вносят в калориметр с начальной температурой Т0, в результате чего температура калориметра повышается до Тк. Поскольку Тк < Тт, теплота, переданная ампулой с веществом калориметру, содержит и теплоту плавления (затвердевания).

Диаграммы состояния позволяют определить состав фаз и их количественное соотношение в условиях равновесия при определенной температуре; проследить превращения, протекающие при охлаждении и нагревании; определить температуру начала и конца плавления (затвердевания) сплава; выяснить, будет ли сплав однородным, каковы его жидкотекучесть, пористость, а также выбрать необходимые виды термической обработки сплава.

Для любого сплава с содержанием углерода от 0 до 6,67 % диаграмма состояния железо — цементит позволяет проследить за превращениями, происходящими при его нагреве и охлаждении, определить температуру начала и конца плавления (затвердевания) сплава, выяснить температурные интервалы фазовых превращений, а также установить зависимость растворимости углерода в феррите и аустените от температуры.

/—твердая фаза; // — жидкость; /// — газообразное состояние; IV — теплота испарения или теплота конденсации; V — теплота плавления — затвердевания или теплота кристаллизации