Details

Необходимость прогнозирования дендритной структуры отливок для обеспечения их качества путем моделирования литейных процессов остается актуальной в силу сложности морфологии мезомасштабного массива отдельных ветвей и стволов, адекватное описание эволюции которых, невзирая на многочисленные попытки, не реализовано. В работе рассмотрена и успешно решена задача обобщенного количественного отображения кинетики совместной конкурентной кристаллизации значительного массива дендритных ветвей на основе металлографического анализа размеров междуосных промежутков путем статистического анализа микроструктуры образцов, часть из которых получена путем закалки затвердевающего расплава. Показано, что применение математического аппарата логнормального распределения случайных величин для серии репрезентативных массивов вторичных междуосных промежутков стальных отливок обеспечивает эффективную свертку экспериментальной информации, обобщенные параметры которой позволяют получить описание дендритной эволюции. Использование математического аппарата логнормального распределения случайных величин делает возможным проведение расчетной оценки неоднородности мезомасштабной дендритной структуры, а также расчет ранее недоступных значений и структурно-зависимых характеристик непрерывного скелета твердой фазы и его фильтрационной проницаемости при моделировании образующихся усадочных пустот.

The need to predict the dendritic structure of castings to ensure their quality by modeling of casting processes remains relevant due to the complexity of the morphology of the mesoscale array of individual branches and trunks, an adequate description of the evolution of which, despite numerous attempts, has not been implemented. The paper considers and successfully solves the problem of a generalized quantitative representation of the kinetics of joint competitive crystallization of a significant array of dendritic branches on the basis of a metallographic analysis of the sizes of dendrite arm spacings by means of a statistical analysis of the samples microstructure. Some of the samples were obtained by quenching the solidifying melt. It is shown that the use of the mathematical apparatus of the lognormal distribution of random variables for a series of representative arrays of secondary dendrite arm spacings of steel castings provides an effective convolution of experimental information, the generalized parameters of which make it possible to obtain a description of the dendritic evolution. The use of the mathematical apparatus of the lognormal distribution of random variables makes it possible to carry out a computational assessment of the heterogeneity of the mesoscale dendritic structure, as well as to calculate previously inaccessible values and structure-dependent characteristics of the continuous skeleton of the solid phase and its filtration permeability when modeling the resulting shrinkage voids.