ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Энергетические условия процесса кристаллизации из "Металловедение Издание 4 1963 " При переходе из жидкого состояния в твердое образуется кристаллическая решетка, образуются кристаллы, и этот процесс назван кристаллизацией. [c.25] Тяжелый шарик из положения / стремится попасть в более устойчивое положение 2 (фиг. 20), так как потенциальная энергия в положении 2 меньше, чем в положении 1. [c.25] С изменением внешних условий, например температуры, свободная энергия системы изменяется по сложному закону, но различно для жидкости и кристаллического состояния. Схематически характер изменения свободной энергии жидкого и твердого состояний с температурой показан на фиг. 21. [c.25] Выше температуры меньшей свободной энергией обладает вещество в жидком состоянии, ниже — вещество в твердом состоянии. Следовательно, выше Г, вещество должно находиться в жидком состоянии, а ниже — в твердом, кристаллическом. [c.25] Очевидно, что при температуре, равной Т , свободные энергии жидкого и твердого состояний равны, мет.алл в обоих состояниях находится в равновесии. Эта температура и есть равновесная или теоретическая температура кристаллизации. [c.25] Для начала кристаллизации необходимо, чтобы этот процесс был термодинамически выгоден системе- и сопровождался уменьшением свободной энергии системы. Из кривых, приведенных на фиг. 21, мы видим, что это возможно только тогда, когда жидкость будет охлаждена ниже точки Т . Температура, при которой практически начинается кристаллизация, может быть названа фактической температурой кристаллизации. [c.26] Охлаждение жидкости ниже равновесной температуры кристаллизации называется переохлаждением. [c.26] Мы можем установить также, что и обратное превращение из кристаллического состояния в жидкое может произойти только выше температуры Т/, это явление называется перенагреванием. [c.26] Величиной или степенью переохлаждения называют разность между теоретической и фактической. температурами кристаллизации. [c.26] Процесс перехода из жидкого состояния в кристаллическое можно изобразить кривыми в координатах время — температура (фиг. 22). [c.26] Охлаждение металла в жидком состоянии сопровождается плавным понижением температуры и может быть названо простым охлаждением, так как при этом нет качественного изменения состояния. [c.26] При достижении температуры кристаллизации на кривой температура — время появляется горизонтальная площадка, так как отвод тепла компенсируется выделяющейся при кристаллизации скрытой теплотой кристаллизации. По окончании кристаллизации, т. е. после полного перехода в твердое состояние, температура опять начинает снижаться, и твердое кристаллическое вещество охлаждается. Теоретически процесс кристаллизации изображается кривой 1, кривая 2 (на той же фигуре) показывает реальное протекание процесса кристаллизации. Жидкость непрерывно охлаждается до температуры переохлаждения Гп, лежащей ниже теоретической температуры кристаллизации Т . При охлаждении ниже температуры создаются энергетические условия, необходимые для протекания процесса кристаллизации. [c.26] У некоторых металлов из-за большого переохлаждения скрытая теплота плавления выделяется в первый момент кристаллизации настолько бурно, что температура скачкообразно повышается и приближается к теоретической температуре (см. фиг. 22, кривая 5) так кристаллизуется, например, сурьма. Для большинства же металлов величина переохлаждения при кристаллизации оказывается весьма незначительной и не улавливается в нормальных условиях эксперимента. [c.26] Вернуться к основной статье