Расчетный способ определения температурной зависимости коэффициента линейного расширения железоуглеродистых сплавов

Abstract

При моделировании усадочных процессов при затвердевании и охлаждении заготовок на МНЛЗ усадки возникает необходимость в определении значений величины коэффициента линейного расширения в зависимости от температуры и содержания углерода. Приведенные в справочной литературе экспериментальные данные по коэффициентам линейного расширения в большинстве случаев ограничены низкотемпературным интервалом, верхняя граница которого не превышает 1200 °С. Для более высоких температур значения этого коэффициента не известны. Их определение в последнее время осуществляют с использованием эмпирических зависимостей для расчёта изменения удельных объёмов фаз при изменении температуры. Однако приведенные в литературе зависимости зачастую носят противоречивый характер. В связи с этим возникла необходимость в разработке единой методики определения значений коэффициента линейного расширения в зависимости от температуры и содержания углерода, чему посвящена данная работа. При выводе формул для расчета коэффициента линейной усадки за основу приняли полученные ранее выражения для расчета удельных объёмов сплавов системы Fe-C. Поскольку на изменение удельного объёма от температуры существенно влияет содержание углерода, расчет значений коэффициента линейной усадки выполнен отдельно для трёх интервалов концентраций углерода 0-0,1 %, 0,1-0,16 % и 0,16-0,5 %, отличающихся друг от друга различными фазовыми превращениями при затвердевании и охлаждении сплавов. Представлен пример расчета коэффициента линейной усадки для середин указанных интервалов. Выполнено сопоставление полученных результатов расчета с известными литературными и справочными данными, на основе которого установлена адекватность предложенной методики и показана возможность её использования для решения исследовательских задач.