Thông số đông đặc và tổ chức tế vi của thép không gỉ

   Giá trị bình quân của hệ số dẫn nhiệt (λ) khuôn cát là 6,22204 (W/m.độ).

   Tính chất nhiệt lý của hỗn hợp khuôn crômit sau khi xử lý số liệu thí nghiệm xem trong bảng 4.

Bảng 4. Tính chất nhiệt lý của hỗn hợp khuôn crômit
Bảng 5. Hệ số trao đổi nhiệt giữa khuôn đúc với môi trường xung quanh (λW/ m².độ)

   Giá trị bình quân của hệ số dẫn nhiệt (λ) khuôn crômit là 7,41051 (W/m.độ). Bảng 5 cho biết hệ số trao đổi nhiệt.

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Trường nhiệt độ, trường thông số đông đặc, trường tốc độ nguội trong vật đúc thép không gỉ

   Chương trình giải bài toán trường nhiệt độ trong hệ vật đúc và khuôn đúc được viết bằng ngôn ngữ C#.NET gồm 3 môđun chính là Môđun dữ liệu, Môđun tính toán và hiển thị kết quả, Môđun mô phỏng quá trình biến thiên nhiệt độ trong vật đúc và khuôn theo thời gian mô tả bằng đồ thị. Trong đó, xét 3 quá trình: quá trình bắt đầu từ thời điểm rót tới khi bắt đầu kết tinh xảy ra từ u_rot tới u_liq.; quá trình 2 là quá trình vật đúc đông đặc, ở đây có hiện tượng giải phóng nhiệt năng từ ẩn nhiệt kết tinh xảy ra trong khoảng nhiệt độ đông đặc: u_sol < u < u_liq ; quá trình 3 là quá trình làm nguội vật đúc xảy ra ở nhiệt độ u < u_sol .

   Sơ đồ khối giải trường nhiệt độ xem hình 2.

   Giá trị nhiệt độ, tốc độ nguội của 30 lớp khuôn và 60 lớp vật đúc biến thiên theo thời gian và trường thông số đông đặc của vật đúc trong 2 loại khuôn cát và crômit đều được ghi lại trong máy tính nhằm phân tích ảnh hưởng của chúng đối với quá trình hình thành vật đúc.

   Thông số đông đặc và tốc độ đông đặc

– Khi rót trong khuôn crômit:
– Hệ số đông đặc trung bình k = 2,474 (mm/s^0,5)
– Tốc độ đông đặc trung bình : (dξ / dt) = 0,102 (mm/s)
– Thời gian đông đặc : 147 s
– Khi rót trong khuôn cát:
– Hệ số đông đặc trung bình : k = 2,50 (mm/s^0,5)
– Tốc độ đông đặc trung bình : (d(/dt) = 0,1042 (mm/s)
– Thời gian đông đặc : 144 s

Hình 2. Sơ đồ khối giải trường nhiệt độ

   Nhận xét:

   Hệ số đông đặc và tốc độ đông đặc không phải là hằng số. Trong các thời điểm quan sát ban đầu thì các giá trị này lớn và có khuynh hướng giảm dần trong quá trình đông đặc. Ví dụ, tốc độ đông đặc khi đúc trong khuôn crômit sau khi rót 2 giây là 1,27 mm/s; sau 16 giây là 0,488 mm/s; sau 136 giây là 0,11 mm/s. Tương tự, khi đúc trong khuôn cát thì các giá trị này như sau: sau khi rót 2 giây là 1,274 mm/s, sau 24 giây là 0,41 mm/s; sau 78 giây là 0,1494 mm/s; sau 136 giây là 0,111 mm/s.

   Quá trình đông đặc của vật đúc thép không gỉ trong khuôn crômit diễn biến chậm hơn so với khuôn cát mặc dù hệ số dẫn nhiệt của khuôn crômit cao hơn, song hệ số khuếch tán nhiệt độ của khuôn crômit thấp hơn khuôn cát, bởi vậy mặt bằng phân bố trường nhiệt độ của khuôn crômit cao hơn so với khuôn cát trong cùng điều kiện đông đặc, tuy nhiên sự chênh lệch này không lớn.

   Kết quả thí nghiệm nêu trên phù hợp với những kết quả nghiên cứu tương tự. Ví dụ, kết quả nghiên cứu đúc thép cacbon trong khuôn graphit, theo Phạm Văn Khôi [3] thì hệ số đông đặc là k = 2,7 (mm/s^0,5), khi đúc gang xám trong khuôn kim loại nung nóng trước cũng theo [3] thì hệ số đông đặc là k = 2,4 – 2,75 (mm/s^0,5).