Моделирование кристаллизации в поверхностном слое металла, модифицированном наночастицами при импульсном индукционном нагреве

Проведено численное моделирование процессов кристаллизации при модифицировании поверхностного слоя сплава на основе железа (Fe-C) после импульсного воздействия высокочастотным электромагнитным полем для нагрева и плавления подложки. С помощью математической модели, описывающей термодинамические явления, исследуются процессы разогрева, плавления и последующего затвердевания металла. Постулируется, что наноразмерные тугоплавкие частицы, равномерно распределенные по объему расплава, при его переохлаждении способствуют быстрой кристаллизации за счет гетерогенного зародышеобразования. Установлено, что условия зародышеобразования и кристаллизации существенно различаются в объеме расплава и максимальное количество центров кристаллизации возникает в зонах, где отвод тепла происходит с наибольшей скоростью. Получена оценка распределения дисперсности кристаллической структуры в объеме затвердевшего металла.