Равновесная температура

При вторичной рекристаллизации, протекающей при более высоких температурах (4.р —200° С) (см. рис. 7.8), продолжается изменение структуры, заключающееся в росте зерен до полных объемов кристаллов. В результате образуется крупнозернистая равновесная структура (рис. 7.9,6). При этом увеличение размеров зерен осуществляется вследствие постепенного присоединения атомов граничащих зерен к решетке растущего зерна, т. е. в результате диффузии. Скорость роста зерен при вторичной рекристаллизации замедляется. Весь рекристаллизационный процесс разупрочнения металла после нагар-товки нагревом до определенных температур называют р е к р и с-таллизационным отжигом.

Рис. 2.9. Схема строения поверхности металла на воздухе Слан: I - равновесная структура; 2 - деформированный слой металла с оксидом в микротрещинах; 3 -оксиды; 4 - адсорбционные нот,! и молекулм raja; 5 - молекулы поды; 6 - молекулы жирон

Слои: 1 - равновесная структура;

Если для одного элемента равновесная структура представляет лишь функцию температуры, то в случае сплава появляется новая термодинамическая переменная — состав или концентрация. В этом случае равновесная структура будет зависеть от температуры и состава. Области существования данной структуры изображают с помощью диаграммы состояния, в которой одной переменной является температура, а другой — состав сплава. Диаграммы состояния или равновесия являются чертежом, показывающим, какая фаза (или фазы) находятся в термодинамическом равновесии при различных сочетаниях переменных величин (температура, давление, состав). При атмосферном давлении 0,1 Мн/ма (1 кгс/см2) небольшие изменения давления не отражаются на фазовых диаграммах с твердыми реагентами и паровой фазой можно пренебречь, поэтому диаграммы строятся в координатах температура — концентрация при 0,1 Мн/м2 (1 кгс/см2). В зависимости от числа компонентов, образующих сплав, диаграммы состояния бывают бинарные (два компонента), тройные (три компонента) и многокомпонентные.

Первая компонента текстуры—плоскость —. формируется в процессе вторичной рекристаллизации. Вторичная рекристаллизация протекает в стали, в которой полностью завершен процесс первичной рекристаллизации, т. е. имеется уже сравнительно равновесная структура. При нагреве такой стали выше 950° С начинается процесс избирательного роста зерен. Наибольшей скоростью роста обладают зерна, у которых с поверхностью листа совпадает плоскость (НО) (при образовании ребровой текстуры) или плоскость (100) (при образовании кубической текстуры). Такой процесс избирательного роста зерен приводит к образованию в листе трансформаторной стали соответствующей текстуры. Рост зерен с" определенной ориентировкой в процессе вторичной рекристаллизации осуществляется под действием поверхностной, граничной и объемной энергий. Под поверхностной энергией понимается различие между энергией и энтропией частиц, находящихся на свободной поверхности кристалла (по границе раздела металл— газ), и частиц, расположенных внутри кристалла. Так как по разным плоскостям ретикулярная плотность атомов различна, то поверхностная энергия может различаться на 30%. Следовательно, зерна, выходящие на поверхность листа трансформаторной стали различными гранями, могут иметь различную поверхностную энергию. Рост зерен, обладающих минимальной поверхностной энергией, является энергетически выгодным процессом. С учетом влияния поверхностной энергии, образование текстуры в 'листе трансформаторной стали может быть объяснено ростом зерен с минимальной поверхностной энергией.

о — равновесная структура; б — неравновесная (однонаправленная) структура [2]: 1 — прочность; 2 —- модуль упругости

Рисунок 4 - Перераспределение углерода между плакирующим слоем и основой в месте контакта многослойных и двухслойных металлов Необходимо отметить, что структурирование вещества в переходном слое при De(2;3) является необходимым условием стабильного существования данной системы: при d=3 не существует возможности вариации и трансформации структуры твердого тела (равновесная структура). В поверхностном переходном слое с набором размерностей D(2;3) и только в нем закладывается набор возможных состояний, которые система

ное обсуждение таких проблем можно найти в обзорах [184—187]. Существуют три основных типа титановых сплавов, находящих промышленное применение а-сплавы с г. п. у. структурой; (а+р)-сплавы, равновесная структура которых представлена смесью а-фазы и о. ц. к. р-фазы, и метастабильные р-сплавы. Перечисленные сплавы получают с помощью трех типов легирующих добавок ?183, 185]: а-стабилизирующих и р-изоморфных (повышающих устойчивость а- и р-фазы соответственно), а также р-эвтектоидных (при введении которых повышение устойчивости р-фазы сопровождается образованием эвтектоида). Типичными промышленными сплавами, полученными таким образом, являются [цифры указывают номинальное содержание добавок, % (по массе)] Ti—5А1— 2,5 Sn а-сплав), Ti—6А1—4V (дисперсия р в а) и Ti—11,5 Mo—• 6 Zr—4,5 Sn, называемый также Бета III (дисперсия а в р-матри-це).

Рекристалли-зационный отжиг Нагрев холоднообработ энной стали выше температуры рекристаллизации (ниже критической температуры), выдержка и последующее охлаждение Снижение твердости и увеличение вязкости и пластичности холоднообработанной (тянутой, катаной или штампованной) стали Образование новых равновесных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного металла Мелкозернистая равновесная структура, свободная от внутренних напряжений

Последнее упрощение обычно принимается для сетевого анализа, широко используемого в проектировании конструкций [37]. Выражение (2.36), записанное для системы перекрестных нитей, делает более «прозрачным» и сам термин равновесная структура: только при углах укладки нитей, удовлетворяющих формуле (2. 36),, нити находятся в равновесии. В иных случаях при заданных нагрузках (<зу = kax) система нитей превращается в механизм.

Контроль термообработки сплавов. Измерение скорости ультразвука - эффективное средство исследования кристаллической решетки металлов, в том числе ее изменений под влиянием термообработки [240]. Равновесная структура кристаллической решетки в чистых металлах соот-

Тф — фактическая температура; 7"пл — равновесная температура кристаллизации; икр — скорость кристаллизации; / — твердая фаза; // — расплав

Вторым уравнением (6.31) определяется скачок температуры на границе раздела фаз. Равновесная температура насыщения, соответствующая давлению пара в паровом пузыре сферической формы [88],

где Т z — температура нагрева частиц в момент их сопроикоснове-ния с медной пластиной; 7\ — равновесная температура нагрева медной пластины в процессе нанесения покрытия; Ср — значение молярной теплоемкости для двуокиси циркония.

Предмет, помещенный под лучи солнца, будет одновременно и поглощать, и излучать теплоту. Интенсивность ее поглощения зависит от солнечной постоянной, площади поверхности, перпендикулярной потоку солнечных лучей (так называемой нормальной площади), типа материала и поглощательной способности его поверхности. Интенсивность излучения зависит от излучательной способности (или, что то же самое, от поглощательной) и оттем: пературы поверхности. В конце концов достигается равновесная температура, при которой интенсивность поглощения равна интенсивности излучения.

В природе углерод встречается в виде кристаллических (алмаз и графит) и аморфных модификаций (каменный уголь, нефтяные битумы и т. д.). Углерод может переходить из одной, модификации в другую. Тройная точка, соответствующая равновесию системы алмаз—графит—жидкий углерод (определенная не очень точно), находится при температуре 4100 К и давлении (12,5—13) 104 кгс/см2. Равновесие системы графит— пар при давлении 1 кгс/см2 имеет место при температуре 3640±25 К. С ростом давления до 105 кгс/см2 равновесная температура увеличивается до 4000 К. Температура тройной точки (графит—жидкость—пар) составляет 4020+50 К при давлении 125±15 кгс/см2 [128].

Рис. 4.3. Измерение статической температуры вдоль проточной части турбины: /—равновесная температура, рассчитанная на основании h—«-диаграммы; 2, 3 и 4 — соответственно равновесная, кинетическая и замороженная температура газа, рассчитанная по одномерной модели

Рис. 4.7. Влияние кинетики на температурный напор: / — равновесная температура N2O4 по холодной стороне регенератора; 2 и 3 -— кинетическая и равновесная температуры газа по горячей стороне регенератора

Понятно, что равновесная температура поверхности не может быть выше температуры разрушения данного типа покрытия Гразр, поэтому максимальный тепловой поток, который может быть снят с поверхности методом радиационного охлаждения, ограничен следующей величиной

Это связано с тем, что увеличение времени спуска в атмосфере, без снижения суммарного количества тепла Qs, пропорционально уменьшает тепловой поток q0. Поэтому равновесная температура поверхности понижается настолько, что радиационная система охлаждения может быть построена без сложных мер по защите от окисления и мощной теплоизоляции.

ционного теплообмена на 'Поверхности слоя горящего топлива устанавливается равновесная температура, равная температуре топочных газов, покидающих слой горящего топлива. Величина этой температуры 'будет, естественно, .ниже теоретической температуры горения топлива и заранее не известна.

Равновесная температура, которую примет шарик термоприемника в результате поглощения сфокусированной на его поверхности энергии, находится из условия теплового равновесия