Скорость кристаллизации

Каждой температуре кристаллизации (степени переохлаждения) отвечает определенный размер устойчивого зародыша более мелкие, если они и возникнут, тут же растворяются в жидкости, а более крупные растут, превращаясь в зерна— кристаллы. Чем ниже температура (больше степень переохлаждения), тем меньший размер имеет устойчивый зародыш, тем больше число центров кристаллизации образуется в единицу времени, тем быстрее протекает процесс кристаллизации. Таким образом, с увеличением степени переохлаждения быстро возрастают величина ч. ц. и общая скорость кристаллизации. [c.50]

Свойства сплавов зависят от образующейся в процессе кристаллизации структуры. Подструктурой понимают наблюдаемое кристаллическое строение сплава. Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей — центров кристаллизации. Скорость кристаллизации зависит от скорости зарождения центров кристаллизации и скорости роста кристаллов чем больше число образующихся зародышей и скорость их роста, тем быстрее протекает процесс кристаллизации. Структура сплава зависит от формы, ориентировки кристаллических решеток в пространстве и скорости кристаллизации. [c.6]

Рис. 22. Зависимость числа зародышей (ч. э), средней скорости их роста (с, р), изменения свободной эиергии при кристаллизации AF, средней скорости кристаллизации V и коэффициента диффузии D от степени переохлаждения ДГ — равновесная температура плавления (кристал-лизации)

Такой характер изменения ч, з. и с. р. в зависимости от степени переохлаждения объясняется следующ,им. С повышением степени переохлаждения разность свободных энергий жидкого и твердого металлов AF (см. рис. 16) возрастает, что способствует повышению скорости кристаллизации, т. е. скорости образования зародышей и их роста (рис. 22). Однако для образования и роста зародышей требуется диффузионное перемещение атомов в жидком металле. [c.35]

Поэтому при больших степенях переохлаждения (низких температурах) вследствие уменьшения скорости диффузии (коэффициента диффузии D) (рис. 22) образование зародышей и их рост затруднены. Вследствие этого, число зародышей и скорость их роста уменьшаются. При очень низких температурах (большой степени переохлаждения) диффузионная подвижность атомов столь мала, что большой выигрыш объемной свободной энергии AF при кристаллизации оказывается недостаточным для образования кристаллических зародышей и их роста (ч. 3. = О, с. р. = 0). В этом случае после затвердения должно быть достигнуто аморфное состояние. Для металлов в обычных условиях реализуются лишь восходящие ветви скорости образования зародышей (ч. з.) и скорости роста (с. р.) (рис. 22 сплошные линии). Металл в этих условиях затвердевает раньше, чем достигаются степени переохлаждения, вызывающие снижение ч. з и с. р. Скорость образования зародышей и линейная скорость роста кристаллов определяют скорость кристаллизации. Средняя скорость изотермической кристаллизации о с увеличением степени переохлаждения, как и ч. 3. и с. р. сначала растет, достигает максимума, а затем падает (рис. 22). [c.35]

Рис, 2 7. Зависимость ско рости диффузии Од, разности свободных энергий АР и скорости кристаллизации [c.25]

При большем Д/ увеличивается и АР, причем скорость кристаллизации Укр =Ур Vз (постоянно возрастает). Но кристаллизация зависит от диффузионной подвижности атомов в жидком расплаве. Скорость же диффузии Уд уменьшается с ростом ДС В связи с этим Укр должна существенно снижаться. При малых Д/ значительно возрастает Уд и определяющим в увеличении Укр является рост Д/ . Напротив, при больших At главным является незначительная скорость Уд, вследствие чего намного меньше Укр. [c.26]

Малый объем сварочной ванны, который зависит от вида и режима сварки и изменяется от 0,1 до 10 см, поэтому теплоотвод в прилегающий холодный металл очень велик, велика и скорость кристаллизации. [c.24]

ГЕТЕРОГЕННАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И СКОРОСТЬ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ [c.438]

Гф — фактическая температура — равновесная температура кристаллизации и,р — скорость кристаллизации I — твердая фаза II — расплав [c.442]

При отсутствии переохлаждения появившийся выступ оказывается в зоне с температурой выше Т л, что приводит к уменьшению скорости кристаллизации. Фронт кристаллизации выпрямляется, сохраняя плоское очертание. [c.442]

Протяженность участка концентрационного уплотнения б зависит от скорости кристаллизации и интенсивности протекания диффузионных процессов в жидкой фазе с,% [c.443]

Анализ процесса кристаллизации сварного шва, его макроструктуры позволяет установить направление роста, форму и характер смыкания кристаллитов в шве. Оценка параметров концентрационного переохлаждения, распределений температурных градиентов и скорости кристаллизации в различных зонах шва необходимы для определения типа образующейся первичной структуры. [c.447]

Используя выражение (12.28), можно получить уравнение для определения скорости кристаллизации, т. е. скорости роста кристаллов на различных участках их длины при сварке. Под скоростью кристаллизации здесь понимается скорость затвердевания, т. е. скорость перемещения межфазной поверхности в макромасштабе. [c.450]

Вектор скорости кристаллизации направлен по нормали к изотерме кристаллизации. Скорость кристаллизации AB/At, [c.450]

На рис. 12.19 показаны распределения скорости кристаллизации по ширине шва при различных скоростях сварки. [c.451]

С увеличением скорости сварки изотермы вытягиваются, скорость кристаллизации и угол а возрастают. На оси шва Икр = и, у линии сплавления ц р=0. [c.451]

В формулах (12.44) и (12.45) Т — температура точки, в которой рассчитывается градиент температур. Распределение градиента температур и скорости кристаллизации вдоль фронта кристаллизации показано на рис. 12.21. [c.453]

Рис. I2.2J. Распределение градиента температур (а) и скорости кристаллизации (б) вдоль фронта кристаллизации

В условиях медленного протекания процесса затвердевания вследствие диффузии, а также конвективного перемешивания растворенная примесь частично отводится от поверхности раздела. В результате устанавливается некоторая пограничная концентрация, обеспечивающая рост твердой фазы. При малых скоростях кристаллизации межфазная выравнивающая диффузия проходит полностью и состав жидкой и твердой фаз будет идентичен. [c.456]

Распределение примеси или легирующего элемента при постоянной скорости кристаллизации принято выражать через коэффициент распределения k — отношение концентраций элемента в твердой и жидкой фазах Ств/Сж. Для большинства сплавов ft < 1, т. е. растворимость элемента в твердой фазе меньше, чем в жидкой. [c.457]

Такой вид химической неоднородности может проявляться при повышенной скорости кристаллизации только у сплавов, имеющих большую усадку. В этих условиях обогащенный примесями расплав, заключенный в объемах 1, 2, 3, может значительное время находиться в жидком состоянии после достижения температуры равновесного солидуса. [c.466]

Разность между температурами и называется степенью переохлаждения АТ= Т - Т . Чем больше степень переохлаждения Д7, тем больше разность свободных энергий ДС и больше скорость кристаллизации. [c.41]

Производительность печи ПМП-2 составила 1000 - 2000 шт./сут при литье лопаток длиной до 50 мм 240 шт./сут - длиной до 320 мм скорость кристаллизации 2-8 мм/мин. Однако при этом имелись существенные недостатки [c.422]

Роль затравки при кристаллизации жидкого гетерогенного расплава заключается в том, что, во-первых, зарождение дендритных структур и расположение их параллельными рядами должно происходить вдоль плоскости (001) и, во-вторых, необходимо создать условия теплоотвода в стартовой зоне, обеспечивающей определенную скорость кристаллизации. Схема процесса затвердевания жаропрочного сплава лопатки с монокристаллической структурой показана на рис. 212. [c.427]

С) в стартовой зоне лопатки формируются центральные и боковые дендриты, количество их может составлять пять, семь и более (см. рис. 212), При перегреве до температуры 1750°С и выдержке в течение определенного времени (г) сокращается количество тугоплавких соединений (оксидов и карбидов). В процессе кристаллизации тугоплавкие оксиды группируются параллельными рядами по оси лопатки и таким образом создают границы фронта кристаллизации. Чем больше скорость кристаллизации, тем менее упорядочен рост дендритной структуры. При высокотемпературной (1280°С) термообработке они приобретают более упорядоченный характер. [c.428]

Наличие такой неоднородной структуры приводит к анизотропии механических свойств, понижению пластичности литого металла, а также к уменьшению сопротивления его деформации по сравнению с деформированным состоянием. Размеры кристаллитов в слитке зависят от скорости кристаллизации. Увеличение скорости кристаллизации на два порядка (от 0,2 до 20 см/мин) приводит к уменьшению расстояния между дендритными осями примерно в 50 раз от 2 до 0,04 мм. Скорость кристаллизации обратно пропорциональна размерам слитка, соответственно в крупном слитке образуется более крупнозернистая структура. Типичная макроструктура слитка — трехзонная структура, определяемая различной скоростью кристаллизации по сечению слитка. [c.501]

Зависимость линейной скорости кристаллизации, т. е. передвижения фазовой границы, от температуры / - (АТ) также показана на рис. 23. [c.50]

При окончании сварки — обрыве дуги следует правильно заварить кратер. Кратер является зоной с наибольшим количеством вредных примесей ввиду повышенной скорости кристаллизации металла, поэтому в н(5м наиболее вероятно образование трещин. По окончании сварки не следует обрывать дугу, резко отводя электрод от изделия. Необходимо прекратить все пере- [eщeния электрода и медленно удлинять дугу до обрыва расплавляющийся при этом электродный металл заполнит кратер. При сварке пизкоуглеродистой стали кратер иногда выводят в сторону от шва — на основной металл. При случайных обрывах дуги или при смене электродов дугу возбуждают на еще не расплавленном основном металле перед кратером и затем проплавляют металл в кратере. [c.20]

Примеси, растворенные в жидком металле, могут также измельчать зерно и изменять его форму. Примеси при затвердевании в виде тонкого слоя осаждаются на поверхности растущего кристалла и ограничивают его рост. Чем больню скорости охлаждения и заро-, ждения центров кристаллизации,тем больше скорость кристаллизации и тем мелкозерпистее структ ра сплава. При мелкозернистой структуре механические свойства сплава повышаются. [c.8]

На структуру п Boii TBa серого чугуна существенное влияние оказывают его химический состав и скорость охлаждения отливок в форме. Углерод, кремний и марганец улучшают механические и литейные свойства чугуна. Сера вызывает отбел в тонких частях отливок и снижает жидкотекучесть. Фосфор придает чугуну хрупкость. Поэтому содержание серы и фосфора в сером чугуне должно быть минимальным. Увеличение скорости охлаждения достигается путем уменьшения толщины отливки и увеличения теплопроводности литейной формы. В тонких частях отливки у ее поверхности скорость кристаллизации будет выше, чем в более массивных частях и в сердцевине. Поэтому в тонких частях отливки образуется более мелкая структура с повышенным содержанием перлита и мелкими включениями графита, что обеспечивает высокие механические свойства этих зон. Там, где чугун затвердевает медленнее, образуется крупио- [c.158]

Повышение скорости сварки даже при равной погонной энергии приводит к увеличению скорости кристаллизации и измельчению структуры шва. Огсюда следует, что погонная энергия значительно влияет на свойства околошовной зоны при сварке легированных и высоколегированных сталей. [c.82]

Концентрационное переохлаждение 4 характеризуется протяженностью зоны Ь, максимальным значением АГтах и расстоянием т от фронта кристаллизации до участка максимального переохлаждения и возрастает с понижением градиента фактических температур grad Гф = дТф/дх, а также с увеличением концентрации примеси перед фронтом кристаллизации. Концентрация примеси будет возрастать с увеличением скорости кристаллизации. Таким образом, в случае сварки концентрационное переохлаждение метал- ионного переохлаждения (/ -ла шва определяется режимом твердая фаза, II — расплав) [c.443]

Таким образом, вероятность образования разветвленной дендритной структуры повышается с уменьшением градиента температуры grad Гф в жидкости перед фронтом кристаллизации, с увеличением скорости кристаллизации икр и содержания примеси Со, а также с уменьшением коэффициента распределения примеси к. [c.445]

Под влиянием конкретных тепловых и кинетических условий кристаллизации металла шва, химического состава сплава, градиента температур, скоростей сварки и кристаллизации в различных зонах шва возможно образование разной первичной структуры — столбчатой, полиэдрической. Столбчатая и полиэдрическая структура, в свою очередь, могут быть ячеистыми, ячеисто-дендритными, дендритными. Все эти структуры в шве можно не только получить, но и управлять их развитием, изменяя условия роста, как это следует из теории концентрационного переохлаждения. Такие параметры роста кристалла, как скорость кристаллизации Укр и градиент температур в жидкой фазе grad 7ф, оказывающий наиболее существенное влияние на образующуюся структуру, можно рационально подбирать и изменять при сварке. Температурный градиент в жидкости может быть повышен увеличением тепловой мощности дуги путем повышения напряжения или силы тока или может быть понижен путем предварительного подогрева. Скорость кристаллизации можно регулировать изменением скорости сварки. [c.453]

При очень больших степенях переохлаждения АТ скорость кристаллизации и число центров равны нулю. Подвижность атомов уже недостаточна для того, чтобы осуществлялась перестройка их из хаотического расположения в жидкости в правильное в кфисталле. Структура металла - аморфная. [c.44]

Коэффициент теплопроводности жидкого алюминиевого сплава по сравнению с магнезитом в 10 раз больше. Схема установки высокоскоростной направленной кристаллизации (ВНК) для получения лопаток с монокристаллической структурой показана на рис. 213. При этом интенсивность процесса теплообмена формы (Уф) должна соответствовать скорости кристаллизации отливки vq, т.е. скорость переохлаждения должна быть постоянной (At = onst). [c.428]

Наплыв — дефект, который образуется в результате стенания расплавленного присадочного металла на нерасплавленный основной. Обычно напльшы появляются при выполнении вертикальных швов снизу вверх, горизонтальных швов на вертикальной плоскости, при выполнении кольцевых швов, в случаях, когда скорость сварки несогласована со скоростью кристаллизации сварочной ванны, и др. Данный дефект подлежит устранению механическим способом с последующей заваркой дефектного места. [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...