Строение и физические свойства металлов и сплавов в жидком и твердом состояниях, страница 13

Таблица 3

Плотность металлов

Плотность сплавов, содержащих легирующие элементы с различной плотностью, приближенно может быть рассчитана по правилу аддитивности

, где r_i – плотность компонента сплава, включая основной металл; c_i – концентрация компонента, выраженная в массовой доле (% / 100).

Более высокую точность расчет по правилу аддитивности дает для эвтектических сплавов и меньшую для сплавов, образующих твердые растворы и интерметаллические (химические) соединения.

Для литейной технологии важное значение имеет изменение плотности металлов и сплавов при затвердевании и изменение плотности жидких металлов при их охлаждении (нагреве). Количественной мерой изменения плотности металлов при затвердевании служит коэффициент объемной усадки затвердевания :

, где r_ж – плотность жидкого металла при температуре затвердевания; кг/м³; r_тв – плотность твердого металла при температуре затвердевания; кг/м³.

Коэффициент усадки при затвердевании часто представляют в виде:

, где V_ж – объем жидкого металла при температуре затвердевания; V_тв – объем той же массы твердого металла при температуре затвердевания.

Количественно изменение плотности жидких металлов при охлаждении (нагреве) оценивается коэффициентом объемной усадки жидких металлов ():

 1/град, где  – плотность жидкого сплава при температуре Т₁; кг/м³;  – плотность жидкого сплава при температуре Т₂; кг/м³; здесь Т₂ > Т₁.

Или аналогичным образом коэффициент объемной усадки жидких металлов нередко выражают в виде:

 1/град, где  – объем расплава металла при температуре Т₂; объем той же массы расплава при температуре Т₁; здесь Т₂ > Т₁.

Таблица 4

Величины коэффициентов объемной усадки  некоторых металлов и сплавов при затвердевании

Таблица 5

Величины коэффициентов объемной усадки  некоторых жидких металлов и сплавов

В табл. 4 и 5 соответственно представлены значения коэффициентов объемной усадки при затвердевании и коэффициентов объемной усадки некоторых жидких металлов и сплавов при перегреве их в пределах 100°С.

Эти данные используются в технологических расчетах и анализе усадочных процессов в отливках и слитках.

1.10. Диффузия в жидких металлах

Диффузионные процессы в жидких металлах определяют такие явления как дендритная и зональная ликвация, растворение тугоплавких металлов при плавке, возникновение газоусадочной пористости, поверхностное легирование отливок и другие.

Диффузия в жидких металлах рассматривается на основе модели квазикристаллического строения расплава. Активационная модель явления диффузии представляется в виде следующего механизма. Тепловое движение в металлах представляется в виде колебаний атомов относительно положений равновесия, а также в виде перескоков отдельных атомов в соседний вакантный узел квазикристалла.