ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процесс кристаллизации металлов из "Металловедение и термическая обработка Издание 2 " Тепловое движение атомов в реальных кристаллах сводится, с одной стороны, к колебаниям их относительно узлов решетки, а с другой, к перескокам атомов с большим избытком энергии в промежутки решетки и из одного узла в другой. Все это приводит к смещению атомов в решетке и к образованию свободных мест. До температуры плавления размеры этих смещений (дислокаций) невелики, и кристаллическая решетка твердого металла мало отличается от правильной решетки идеального кристалла. [c.31] После перехода точки плавления число смещенных атомов и свободных мест возрастает так резко, что правильность размещения атомов в узлах решетки уничтожается. Однако и после разрушения решетки у жидкого металла сохраняется, по крайней мере вблизи точки плавления, тот же характер колебательных движений атомов. Разница будет лишь в том, что центры этих колебаний уже не неподвижны, а периодически перемещаются. [c.31] Разрушение кристаллической решетки при плавлении металла еще не означает полного уничтожения упорядоченности в расположении атомов. Атомные связи при плавлении ослабляются сравнительно немного, и относительное размещение ближних атомов почти сохраняется. В. И. Данилов своими опытами доказал, что у металлов с плотно сложенной решеткой после расплавления сохраняется тот же ближний порядок размещения атомов, который был у них в твердом состоянии. [c.31] В сплаве двух или более металлов дендриты люгут образоваться за счет предпочтительного затвердевания той части сплава, которая наиболее богата тугоплавким элементом. Сплав, оставшийся жидким в междендритных пространствах, обогащ,ается примесями, понижающими его температуру плавления, и затвердевает в последнюю очередь. Поэтому во многих литых сталях и литых металлических сплавах после травления можно наблюдать, даже невооруженным глазом, характерное дендритное строение в макроструктуре (фиг. 11). [c.32] В большинстве случаев зерна настолько мелки, что их приходится рассматривать при помощи металлографического микроскопа. [c.34] Однако бывают зерна и очень крупных размеров, различимые невооруженным глазом. [c.34] Законы роста зерна. Согласно второму началу термодинамики всякое тело стремится к наименьшему запасу своей энергии. Энергия, сосредоточенная в теле, может быть как тепловой, так и свободной поверхностной. В одном и том же объеме мелкие зерна имедот большую суммарную поверхность и обладают большим запасом свободной поверхностной энергии, нежели крупные. Поэтому мелкие зерна имеют большую термодинамическую неустойчивость и при подходящих условиях стремятся перейти в крупные. Мелкие зерна, стремятся как бы слиться друг с другом и уменьшить свою внешнюю поверхность, т. е. отдать запас своей свободной энергии. Очевидно, наиболее устойчивой структурной формой металла является форма однокристальная, из одного зерна. Всякое искажение и размельчение зерен металла делает его структуру неоднородной и термодинамически неустойчивой, что способствует росту зерна. [c.34] Прокатка, волочение и штамповка,разламывая зерна на неоднородные остроугольные, а следовательно, и мелкие части и разрушая оболочки, препятствующие росту зерен, повышают у металлов способность к росту зерна. Механизм роста зерна заключается в том, что атомы менее устойчивых зерен перескакивают с их решетки на решетку более устойчивых зерен. Происходит процесс поглощения неустойчивых мелких зерен их более устойчивыми крупными соседями. [c.35] Исходная структура при этом может состоять из групп более мелких и более крупных зерен (фиг. 15, о). [c.35] Если контраст или разница в размерах в группе мелких зерен невелики, то температура начала их роста /1, будет высокой. Наоборот, у группы крупных зерен в случае большой разницы в их размерах температура начала их роста — t , будет ниже, чем у мелких зерен. [c.35] Подобным же образом происходят в сложных сплавах, состоящих из двух и более структурных элементов, явления сфероидизации и коагуляции. Для этого необходимо, чтобы отдельные кристаллы были окрз жены насыщенным жидким или твердым раствором (см. стр. 43). Шарообразные частицы обладают наименьшими поверхностью и запасом свободной поверхностной энергии по сравнению с пластинками и частицами сложной формы при условии одинакового объема. Поэтому при наличии достаточной температуры и времени все частицы стремятся принять шарообразную (зернистую) форму. Одновременно происходит и коагуляция (процесс объединения и укрупнения частиц), так как большим объемам отвечает меньший запас свободной поверхностной энергии по сравнению с мелкими частицами того же объема. [c.36] Вернуться к основной статье