ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Энергетические условия процесса кристаллизации из "Металловедение Издание 4 1966 " При переходе из жидкого состояния в твердое образуется кристаллическая решетка, возникают кристаллы, и этот процесс назван кристаллизацией. [c.29] В природе все самопроизвольно протекающие превращения, а следовательно кристаллизация и плавление, вызываются тем, что новое состояние в новых условиях является более устойчивым, обладает меньшим запасом энергии. [c.29] Тяжелый шарик из положения 1 стремится попасть в более устойчивое положение 2 (рис. 20), так как потенциальная энергия в положении 2 меньше, чем в положении 1. [c.29] Можно сказать, что чем больше свободная энергия системы, тем система менее устойчива, и если имеется возможность, то система переходит в состояние, где свободная энергия меньше ( подобно шарику, который скатывается из положения 1 в положение 2, если на пути нет препятствия). [c.30] С изменением внешних условий, например температуры, свободная энергия системы изменяется по сложному закону, но различно для жидкого и кристаллического состояний. Схематически характер изменения свободной энергии жидкого и твердого состояний с температурой показан на рис. 21. [c.30] Очевидно, что при температуре, равной Г, свободные энергии жидкого и твердого состояний равны, металл в обоих состояниях находится в равновесии. Эта температура Т и есть равновесная или теоретическая температура кристаллизации. [c.30] Для начала кристаллизации необходимо, чтобы этот процесс был термодинамически выгоден системе и сопровождался уменьшением свободной энергии системы. Из кривых, приведенных на рис. 21, мы видим, что это возможно только тогда, когда жидкость будет охлаждена ниже точки Та- Температура, при которой практически начинается кристаллизация, может быть названа фактической температурой кристаллизации. [c.30] Охлаждение жидкости ниже равновесной температуры кристаллизации называется переохлаждением. Те же причины обусловливают и то, что и обратное превращение из кристаллического состояния в жидкое может произойти только выше температуры это явление называется пе ренагреван ием. [c.30] Величиной или степенью переохлаждения называют разность между теоретической и фактической температурами кристаллизации. [c.30] например, теоретическая температура кристаллизации сурьмы равна 631° С, а до начала процесса кристаллизации жидкая сурЬма была переохлаждена до 590° С и при этой температуре закристаллизовалась, то степень переохлаждения п определяется разностью 631—590 = 41° С. [c.30] Процесс перехода металла из жидкого состояния в кристаллическое можно изобразить кривыми в координатах время — температура (рис. 22). [c.31] Охла кдение металла в жидком состоянии сопровождается плавным понижением температуры и может быть названо простым охлаждением, так как при этом нет качественного изменения состояния. [c.31] 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 показывает реальный процесс кристаллизации. Жидкость непрерывно охлаждается до температуры переохлаждения Тп, лежащей ниже теоретической температуры кристаллизации Т . При охла кдении ниже температуры 1 создаются энергетические условия, необходимые для протекания процесса кристаллизации. [c.31] 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 кривая 5 (на рис. 22) так кристаллизуется, например, сурьма. Для большинства же металлов величина переохланодения при кристаллизации оказывается весьма незначительной и не улавливается в нормальных условиях эксперимента. [c.31] Вернуться к основной статье