ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Образование зародышей из "Металлография железа 1 " Зародыши могут иметь либо ту же природу, что и кристаллизующееся твердое тело (самопроизвольное или гомогенное образование зародышей), либо другую (искусственное или него-могенное образование зародышей). [c.55] Первый член является функцией квадрата радиуса, тогда как второй член пропорционален кубу радиуса. Изменение свободной энергии ДО в зависимости от радиуса твердого зародыша г представлено кривой на рис. 42, максимум которой соответствует критическому радиусу Гс- Если г г , то зародыш неустойчив и исчезает. Если же / г с, то зародыш растет и начинается затвердевание. [c.55] Если атом расположен на выпуклой поверхности раздела, а твердое тело представляет сферу с радиусом г, то число его ближайших соседей уменьшается с уменьшением значения г. Ниже определепного радиуса зародыш становится не устойчивым и растворяется. [c.55] Некоторые исследователи считают, что количество атомов, содержащихся в зародыше критического радиуса, равно приблизительно 300, а Чалмерс дал схематическое изображение такого зародыша, который по форме является почти сферическим. Для кристаллических твердых тел Чалмерс допустил, что зародыши имеют поверхности, состоящие из плотноупакованных плоскостей, например 111 и 100 . Рост, по-видимому, протекает путем добавления атомных слоев к каждой из этих граней. [c.55] Измерить самопроизвольное зарождение очень трудно. Чтобы инородный зародыш не мешал процессу зарождения, жидкость диспергируют в виде небольших капель — это предупреждает преждевременное образование зародышей и затвердевание жидкости в целом при кристаллизации какого-либо малого объема. Таким путем было определено переохлаждение для железа, равное АТ i=i 0,16Г л = 295° С. [c.55] Барденхойер и Блекманн применили для исследования армко-железа тигель со стеклянной оболочкой, которая предохранила расплав от зарождения зародышей у стенок тигля, и получили переохлаждение менее 200° С. [c.55] используя последовательные термические циклы перегрева, обнаружил, что эффекты переохлаждения чистого железа и некоторых конвертерных сталей, изменяются в интервале от нескольких градусов и кончая 150° С. Такие легирующие элементы, как углерод, алюминий и кремний из-за побочных процессов предотвращают сильное переохлаждение. [c.55] Эти результаты показывают, насколько трудно избежать влияния чужеродных зародышей при исследовании промышленных сталей. [c.55] Зародыши, содержащиеся в сталях, более или менее эффективно уменьшают степень переохлаждения. Иногда зародыши добавляют умышленно и тогда говорят, что сталь модифицирована. [c.56] Вообще говоря, образование зародыша облегчается, если присутствуют частицы, имеющие параметр решетки, сходный с параметром решетки затвердеваюш,его металла. В таком случае атомы металла в контакте с этой частицей образуют связи, которые позволяют им противостоять столкновениям с атомами жидкости. [c.56] Образование твердого тела происходит на подложке при выполнении определенного ориентационного соотношения (рис. 43). Зародыш может образоваться, когда угол 6 достаточно мал. [c.56] Логично предположить, что чем больше сходство кристаллической решетки модификатора с кристаллической решеткой зародыша, тем больше устойчивость атомов зародыша. Это объясняет наблюдаемые в некоторых случаях эпитаксиальные соотношения. Модифицирование чугунов проводится путем добавления таких элементов (магний, церий), элементарная ячейка которых аналогична элементарной ячейке графита, который желательно получить в виде сфероидов. [c.56] В общем можно сказать, что все твердые частицы, на которых нет адсорбированных слоев, препятствующих зарождению, могут служить в качестве затравок. В случае сталей это относится к некоторым включениям и тигельным или формовочным материалам. [c.56] Эффективность зародышей уменьшается с увеличением степени перегрева металла до разливки. Это может быть обусловлено либо изменением химического состава зародышей, либо их исчезновением из-за расплавления, либо в свою очередь изменением их формы (см. третью часть). В этих случаях будет протекать зарождение смешанного типа. [c.56] И наконец, зарождение может быть ускорено путем вибрации. [c.56] Вернуться к основной статье