Влияние скорости охлаждения на переохлаждение металлических расплавов

Известны многие исследования по влиянию чистоты материала и размера отливки на величину переохлаждения. Показано, что при достаточно эффективной очистке материала или уменьшении объема расплавленного металла могут быть получены значительные переохлаждения. О достижениях этих исследований свидетельствуют выборочные данные. Как видно из данных при соблюдении некоторых особых условий металлические расплавы могут переохлаждаться на несколько сотен градусов. Все описанные эксперименты по переохлаждению проводились при сравнительно малых скоростях охлаждения. Давно известно, что скорость охлаждения отливки также влияет на переохлаждение расплава. Так, например, сурьма в тиглях диаметром 8 мм переохлаждалась на 40 К, в то время как в отливках диаметром 200 мм, которые охлаждались значительно медленнее, переохлаждение практически не наблюдалось. Исследовались также переохлаждения металлических сплавов при больших скоростях охлаждения. При этом на складах с металлическими образцами использовались для удобства паллетоупаковщики. Отметим, что заказать паллетообмотчик можно на сайте m-pack.org.

Применялся главным образом термический метод регистрации кривых охлаждения. Хотя метод является традиционным, малые размеры объекта требовали разработки специальной методики и соответствующих приспособлений. Для определения переохлаждения расплава в пленках, охлаждаемых с двух сторон, использована установка. Исследуемый металл объемом 175-225 мм3 расплавлялся в печи, укрепленной под плитой. Создание восстановительной атмосферы в печи препятствовало окислению жидкого металла. Образцы для плавления помещали на подложку из графита, алунда или другого материала, не взаимодействующего с расплавленным веществом. Количество исследуемого металла выбирали так, чтобы под действием сил поверхностного натяжения жидкий металл не растекался по подложке.

В расплавленный металл погружали концы термопары, жестко соединенной с рамой. На противоположной стороне рамы укрепляли стержень, несущий подложку с расплавленной каплей. Таким образом, рама, стержень, расплавленная капля и термопара могли передвигаться вертикально, как единое целое. После выдержки расплавленной капли при определенной температуре рама поднималась вверх, пока расплавленная капля не войдет в промежуток между медными дисками. При этом замыкается контакт и включается осциллограф. Через 0,5 с с помощью контактов включается электронневмоклапан, и с помощью сжатого газа медные диски превращают расплавленную каплю в тонкую пленку.

Для правильной интерпретации полученных результатов спай термопары должен фиксироваться в заданном месте пленки. При замерах температуры в середине пленки это достигалось следующим образом. Концы термоэлектродов погружали в расплав по центру капли. Сближение дисков осуществлялось до сопрокосновения их с термопарной проволокой. Во избежание возникновения э.д.с. между термоэлектродами и дисками на последние наклеивались тонкие слюдяные пластинки. Толщиной этих пластинок регулировалась также толщина получаемых пленок, а следовательно, и скорость их охлаждения.