ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механизм процесса кристаллизации из "Металловедение и технология металлов " Черновым было установлено, что процесс кристаллизации состоит из двух элементарных процессов 1) зарождения центров кристаллизации 2) роста кристаллов из этих центров. [c.65] При температурах, близких к температуре затвердевания, в жидком металле образуются небольшие группировки атомов, так называемые флуктуации, в которых атомы упакованы так же, как в твердых кристаллах. Из части этих флуктуаций образуются зародыши или центры кристаллизации. С увеличением степени переохлаждения возрастает число центров кристаллизации, образующихся в единицу времени. [c.65] Вокруг образовавшихся центров кристаллизации начинают расти кристаллы. Одновременно в жидкой фазе образуются новые центры кристаллизации. Увеличение общей массы затвердевшего металла происходит как за счет возникновения новых центров кристаллизации, так и за счет роста существующих. Схема последовательных этапов процесса затвердевания приведена на рис. 31. [c.65] Взаимным ростом кристаллов объясняется неправильная форма зерен. Реальные твердые кристаллы, получившие неправильную форму, называются кристаллитами. [c.65] Суммарная скорость кристаллизации зависит от хода обоих элементарных процессов. Она определяется скоростью зарождения центров кристаллизации (СЗ) и скоростью роста кристаллов из этих центров (СР) (рис. 32). Величины СЗ и СР зависят от степени переохлаждения. При равновесной температуре АТ = О и СЗ = О, СР = 0. С увеличением АТ растет разность свободных энергий АР = Р,, — Р. , и при хорошей подвижности атомов СЗ и СР растут и достигают максимума. Последующее уменьшение СЗ и СР объясняется снижением подвижности атомов при падении температуры. При малых значениях коэффициента диффузии затруднена перестройка атомов жидкости в кристаллическую решетку твердого тела. При очень сильном переохлаждении СЗ и СР равны нулю и жидкость не кристаллизуется, а превращается в аморфное тело. [c.65] Для реальных металлов, как прав 1ло, реализуются лишь восходящее ветви кривых СЗ и СР и с ростом ДГ увеличиваются скорости обоих процессов. [c.66] Если раньше амор( Ное состояние достигалось лишь для солей, силикатов, органических веществ, то в настоящее время с использованием специальных приемов достигается высокая скорость охлаждения (более 10 С/с) и стеклообразное состояние металла. Металлы в стеклообразном состоянии характеризуются особыми физико-механическими свойствами. [c.66] От соотношения скоростей зарождения и развития зависит размер зерен. При малом переохлаждении, например при заливке металла в земляную форму с малой теплопроводностью или подогретую металлическую форму, скорость роста велика, скорость зарождения сравнительно мала. В этом случае в объеме образуется сравнительно небольшое количество крупных кристаллов. [c.66] При увеличении АТ, в случае заливки жидкого металла в холодные металлические формы, скорость зарождения возрастает, что приводит к образованию большого количества мелких кристаллов. [c.66] Размер зерна определяется не только степенью переохлаждения. Важную роль играет температура нагрева и разливки металла, его химический состав и особенно присутствие посторонних примесей. В реальных условиях самопроизвольное зарождение кристаллов в жидком металле затруднено. Источником образования зародышей служат различные твердые частицы неметаллические включения, оксиды, продукты раскисления. [c.66] Так как при затвердевании нмеет место так называемая избирательная кристаллизация, т. е. в первую очередь затвердевает более чистый металл, то границы зерен более обогащены примесями. Неоднородность химического состава в пределах дендрита называется дендритной ликвацией. [c.67] В большей степени чем другие элементы ликвации подвержены углерод, сера, фосфор. [c.67] Вернуться к основной статье