ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение жидкости. Схема образования кристаллов из "Основы металловедения " Температура, при которой появляются такие зародыши, т. е. начинается возникновение на них кристаллических образований, может быть различной, не всегда ниже точки плавления Т, т. е. в области переохлаждения жидкости, и соответствует точке а перегиба на кривой фиг. 17, б. Как только кристаллизация началась, выделяемая теплота быстро повышает температуру до нормальной равновесной температуры затвердевания (или плавления), которая не изменяется, пока вся жидкость не закристаллизуется. [c.23] Таким образом кристаллизация из жидкости всегда начинается, при большем или меньшем ее переохлаждении, появлением центров кристаллизации, т. е. пунктов, от которых происходит дальнейшее построение кристаллов. В результате этого процесса из жидкости могут возникнуть кристаллические образования разного вида. В некоторых, исключительных случаях может образоваться полновесный или полногранный кристалл, имеющий геометрически правильную фигуру многогранника или полиэдра. Для этого, очевидно, нужно, чтобы время и внешние условия благоприятствовали полному развитию кристалла, что бывает редко. Обычно же получаются кристаллы неправильных внешних очертаний, вследствие чего их иногда называют не кристаллами, а к р и-сталлитами. [c.23] Различаются кристаллиты двух видов. В одном случае внешняя форма, не представляя полной геометрической правильности многогранника, более или менее приближается к ней, а чаще принимает округлые очертания. Поэтому такие кристаллы и были названы зернами или гранулями. В другом случае кристаллические образования имеют ветвистую форму с незаполненными промежутками, напоминающую деревцо их называют дендритами (от греческого слова дерево ). [c.23] И появлении на них множества отростков, придающих образованию ветвистую фэрму дендрита. Типичный вид дендрита показан на фиг. 19. [c.24] Сущность макро- и микроструктурного методов. [c.25] Допустим, ЧТО в тигле (фиг. 21, а) находится жидкий металл до отмеченного (горизонтальной линией) уровня. При медленном и равномерном охлаждении всей жидкой массы, по достижении температуры затвердевания (критической точки), в разных точках жидкого металла из зародышей начнут образовываться первые оси — дендриты (на фиг. 21, а показаны шесть таких центров обычно в практике их получается гораздо больше). [c.25] Развиваясь таким образом далее, дендриты превраш,аются в зерна (фиг. 21, в), все более сближающиеся по мере уменьшения количества жидкого металла. Наконец, при полном затвердевании образовавшиеся зерна вплотную тесно примкнут друг к другу (фиг. 21, г), и, следовательно, затвердевший слиток должен весь состоять из таких плотно прилегающих друг к другу зерен, более или менее прочно связанных между собою. [c.26] Такие зерна в твердом металле можно обнаружить разными способами (методами). Наиболее простым способом являемся наблюдение излома, получаемого при разрушении металла под механическим воздействием крупная или мелкая сыпь , наблюдаемая на поверхности свежеполученного излома куска металла, обусловливается крупным или мелким зерном, составляющим этот металл. Наблюдение изломов может быть отнесено к простейшему методу структурного анализа, поскольку он дает уже некоторые указания на строение металла. Этот метод изломов , благодаря его простоте и доступности, оказывается весьма ценным, имеет широкое распространение в практике и иногда дает весьма ценные указания на качество металла. Однако он все же является методом, дающим лишь преимущественно качественную характеристику структуры металлов. Для более же точной, количественной характеристики применяются методы макро- и микроструктуры. [c.26] Хотя при этом на шлифе видна структура только в одном сечении, однако, если зерна более или менее одинаковы в разных направлениях, т. е. приближаются по форме к шару, то достаточно их расс.мотреть в одном сечении, чтобы судить об общей их величине и форме. Если же зерна в разных направлениях неодинаковы по форме, т. с., как говорят, нераииоосны, то для того, чтобы судить о них, нужно взять несколько сечений куска металла или сделать шлифы в разны.ч направлениях. [c.26] Структура, в которой видны только зерна и неразличимы другие структурные составляющие, называется зернистой или полиэдрической структурой. [c.27] Зернистая структура, следовательно, имеет двоякий вид либо зерна разных оттенков, либо одноцветные зерна с ясно выраженными их границами. Получение того или иного вида всецело обусловливается способом травления, а не природой металла. В одном и том же металле путем различного травления можно получить зернистую структуру как в том, так и в другом виде. [c.27] Полиэдрическую структуру можно различать как непосредственно на макрошлифах, если зерна достаточно крупны (как, например, на фиг. 22, где макроструктура показана в натуральную величину), так и на микрошлифах — под микроскопом при увеличении в сотни и более раз (например, на фиг. 23 показана микроструктура железа при увеличении в 300 раз). [c.27] Имея подобный вид структуры, можно судить о расположении, форме и величине зерен, составляющих металл, и даже давать количественную оценку размерам зерен, т. е. определять их величину. Эту величину принято характеризовать обычно средней площадью сечения каждого зерна, поскольку на шлифах наблюдаются всегда только сечения зерен, а не их пространственные размеры. [c.28] Подробности об измерении зерен в металлах даются в практических руководствах. Следует отметить лишь примерные масштабы для суждения о размерах зерен. Весьма мелкие зерна (м и к р о-скопические, примерно, как изображенные на фиг. 23) имеют размеры порядка нескольких сот квадратных микрон зерна крупные, м а к р о с к о п и ч е с к и е, можно выражать уже квадратными миллиметрами (10 )- ) и более. [c.28] Иногда величину зерен характеризуют средним диаметром, уподобляя их внешнюю форму шару. [c.28] Размер зерна имеет весьма существенное влияние на свойства металла. В практике уже давно замечено, что крупные зерна большей частью сопровождаются пониженным механическим качеством металла могут изменяться и прочие свойства, что находит объяснение отчасти в большем или меньшем развитии границ между зернами-кристаллами. [c.28] Влияние границ зерен на свойства металла в целом сказывается прежде всего в том, что эти границы являются поверхностями раздела зерен, в которых частицы (атомы) самого металла уже энергетически отличны от атомов, расположенных в решетке внутри зерна. Полагают, что частицы между зернами обладают повышенной энергией, представляющей поверхностную энергию, которая играет большую роль в явлениях, происходящих в различных телах и, в том числе, в металлах и их сплавах. Таким образом, даже если представить себе абсолютно чистый металл, то и в нем должна существовать прослойка между зернами в виде неопределенно расположенных атомов, которую некоторые рассматривают как аморфную пленку металла и которая может влиять на свойства всего куска металла в целом. [c.28] Таким образом большее или меньшее развитие границ зерен должно оказывать влияние на металл. Так как это развитие границ определяется размерами зерна, то на последние должно быть обращено внимание при исследовании металлов. [c.29] Размер зерна при первичной кристаллизации зависит прежде всего от тех условий, в которых протекает затвердевание металла, т. е. определяется различными факторами, существующими при отливке металла. [c.29] Число подобных факторов при кристаллизации, влияющих на структуру, и следовательно, на величину зерна затвердевшего металла, велико, и учет их для объяснения получаемых результатов затруднителен. Вот почему до настоящего времени нет такой теории кристаллизации, которая позволи,ла бы в точности предопределить вид получаемой структуры затвердевшего слитка и размеры его зерен. [c.29] Вернуться к основной статье