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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 2/2018

30.01.2018

Mathematical Analysis of the Solidification Behavior of Plain Steel Based on Solute- and Heat-Transfer Equations in the Liquid–Solid Zone

verfasst von: Toshio Fujimura, Kunimasa Takeshita, Ryosuke O. Suzuki

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 2/2018

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Abstract

An analytical approximate solution to non-linear solute- and heat-transfer equations in the unsteady-state mushy zone of Fe-C plain steel has been obtained, assuming a linear relationship between the solid fraction and the temperature of the mushy zone. The heat transfer equations for both the solid and liquid zone along with the boundary conditions have been linked with the equations to solve the whole equations. The model predictions (e.g., the solidification constants and the effective partition ratio) agree with the generally accepted values and with a separately performed numerical analysis. The solidus temperature predicted by the model is in the intermediate range of the reported formulas. The model and Neuman’s solution are consistent in the low carbon range. A conventional numerical heat analysis (i.e., an equivalent specific heat method using the solidus temperature predicted by the model) is consistent with the model predictions for Fe-C plain steels. The model presented herein simplifies the computations to solve the solute- and heat-transfer simultaneous equations while searching for a solidus temperature as a part of the solution. Thus, this model can reduce the complexity of analyses considering the heat- and solute-transfer phenomena in the mushy zone.

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Metadaten
Titel
Mathematical Analysis of the Solidification Behavior of Plain Steel Based on Solute- and Heat-Transfer Equations in the Liquid–Solid Zone
verfasst von
Toshio Fujimura
Kunimasa Takeshita
Ryosuke O. Suzuki
Publikationsdatum
30.01.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 2/2018
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-017-1149-8

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