371 / 460
Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
371
Материал и методика исследования
В качестве материала исследования была использована листовая низколегированная
сталь 14Г2 толщиной 14 ∙ 10
–3
м. Образцы размером 300 × 200 × 14 ∙ 10
–3
м нагревали до
температуры аустенитизации (850 - 870) ºС и подвергали одностороннему охлаждению
коэффициентом теплоотдачи в интервале (2,3-4,5)кВт/м
2
ºС. Расчет охлаждения стальной
неограниченной пластины при нестационарном режиме выполнен в программной
математической среде Mathcad с использованием справочных таблиц [3].
Анализ полученных результатов
На рис. 1 представлены расчетные кривые при одностороннем охлаждении стальной
пластины толщиной 14 ∙ 10
–3
м с коэффициентом теплоотдачи α = 4,5 ∙ кВт/м
2
ºС в
зависимости от времени и при различных расстояниях от неохлаждаемой поверхности.
Расчеты проведены без учета фазовых превращений. Видно, что интенсивность охлаждения
возрастает с приближением к охлаждаемой поверхности.
Рис. 1
.
Кривые охлаждения пластины при коэффициенте теплоотдачи 4,5кВт/м
2
ºС.
Числа у кривых – расстояние от неохлаждаемой поверхности в мм.
Дифференцируя по времени, представленные кривые охлаждения получим
зависимости скорости охлаждения от времени по толщине стальной пластины:
) ,(
∂
) ,(∂
х
х t
,
(1)
где
) ,(
х t
– функция изменения температуры при охлаждении;
τ
– время охлаждения, с;
х
– расстояние от неохлаждаемой поверхности, м;
υ
– скорость охлаждения, ºС/с.
Скорость охлаждения каждого слоя пластины (рис. 2) вначале возрастает до
некоторой величины, а затем плавно уменьшается. С возрастанием расстояния от
охлаждаемой поверхности максимальное значение скорости охлаждения уменьшается.
200
300
400
500
600
700
800
900
t
,
C
5
10
15
20
25
,
c
5,0
0
7,0
8,5
10,0
14,0