Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Жидкий металл, заполняющий литейную форму, охлаждается вследствие отвода тепла формой. Первые кристаллы появляются около стенок формы, образуя сплошную твердую корку, которая постепенно, по мере отвода тепла, утолщается. Такой характер затвердевания называют послойным. В образовавшейся корке всегда возникает перепад температур. При любых условиях охлаждения температура слоев, более близких к поверхности охлаждения. ниже, чем слоев, удаленных от поверхности охлаждения. Это объясняется отводом тепла с поверхности отливки. На наружной поверхности корки, т. е. на поверхности отливки, температура может быть высокой, близкой к точке плавления. Так бывает при литье в малотеплопроводные песчаные и керамические формы. Перепад температур в затвердевшей корке при этом невелик — не более 3—5 С/см. При интенсивном теплоотводе, характерном для металлической и водоохлаждаемой форм, или при прямом охлаждении водой перепад температур в корке очень велик — до 1000 °C/см. Температура наружной поверхности корки при этом может быть на несколько сотен градусов ниже точки кристаллизации.
Температура жидкой части отливки большую часть периода затвердевания равна температуре кристаллизации металла. В самом начале процесса, если расплав заливают в форму с большим перегревом, этот перегрев сохраняется очень непродолжительное время. Если скорость отвода тепла велика (металлическая форма), на поверхности отливки может образоваться твердая корка. В результате возможен небольшой перепад температур и в жидкой части отливки. Однако этот перепад быстро (обычно в течение секунд) исчезает из-за очень интенсивной теплопередачи в металлических расплавах, и жидкая срединная часть отливки, заключенная в нарастающей корке, оказывается при температуре кристаллизации. Температура на внутренней поверхности растущей корки (на фронте кристаллизации) также держится на этой точке (переохлаждением ввиду его малости можно пренебречь). Фронт кристаллизации представляет как бы оболочку, в которую заключена жидкая сердцевина отливки. Так как температура оболочки не падает ниже точки кристаллизации металла, то и температура заключенной внутри жидкости не может оказаться ниже этой точки.
Внешние условия охлаждения почти не оказывают влияния на характер затвердевания отливок из чистых металлов и сплавов без интервала кристаллизации. Как при быстром охлаждении (металлическая форма), так и при медленном (песчаная форма) отливки затвердевают с образованием сплошной твердой корки, последовательно продвигающейся от поверхности к центру. Конечно, продолжительность затвердевания при литье в металлические формы в несколько раз меньше, чем при литье в песчаные.