Фронт кристаллизации

Образование графита из жидкости или аустенита — медленно протекающий процесс, так как работа образования зародыша графита велика и требуется значительная диффузия атомов углерода для образования кристаллов графита, также необходим и отвод атомов железа от фронта кристаллизации графита. [c.206]

Металлургия ввела в промышленное применение ряд новых процессов, обеспечивающих получение металла не только повышенной чистоты в отношении вредных примесей, по и повышенной плотности путем формирования направленного фронта кристаллизации. [c.457]

Рис. 12,9. Распределение температур перед фронтом кристаллизации чистого металла

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]

Сочетание рассмотренных выше процессов, степень переохлаждения расплава перед фронтом кристаллизации могут существенно влиять на его искривление и, таким образом, приводить к формированию различных типов первичной структуры. [c.442]

Увеличение концентрации примеси перед фронтом кристаллизации приводит к снижению температуры ликвидуса. При этом возникает область концентрационного переохлаждения АТ (рис. 12.10), поскольку из-за изменения состава 1 этого слоя меняется и температура кристаллизации 2. Фактическая температура 3 расплава, зависящая от сложившихся температурных условий кристаллизации, может быть ниже равновесной температуры 2, что вызывает переохлаждение 4 и обеспечивает возможность кристаллизации. [c.443]

Тип первичной микроструктуры сплава зависит от формы роста кристаллов, определяемой видом фронта кристаллизации и характером концентрационного переохлаждения перед этим фронтом. [c.444]

Одновременный с кристаллизацией ввод теплоты в сварочную ванну движущимся сварочным источником энергии, скорость движения которого определяет скорость перемещения фронта кристаллизации. [c.446]

В процессе кристаллизации форма межфазной поверхности фронта кристаллизации может быть плоской (линейный процесс кристаллизации при стыковой сварке стержней), цилиндрической (плоский процесс при сварке пластин встык с полным проплавлением) и пространственной (объемный процесс при наплавке или сварке массивного изделия). [c.447]

Пространственный фронт кристаллизации широкого класса сварочных ванн, встречающихся в практике, можно описать уравнением эллипсоида с полуосями I, р л h [c.447]

Значения I, р а h соответствуют длине, полуширине и глубине фронта кристаллизации. [c.447]

Направление роста кристаллитов нормально к фронту кристаллизации. Поэтому при линейном процессе кристаллизации оси кристаллитов направлены по прямой, перпендикулярной плоскому фронту кристаллизации. Такая макроструктура называется линейной. [c.447]

При плоском процессе кристаллизации оси кристаллитов лежат в плоскости, перпендикулярной цилиндрической поверхности фронта кристаллизации. Макроструктура этого типа называется плоской. [c.447]

Градиент температуры в направлении нормали п—п к фронту кристаллизации будет равен [c.452]

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

На тип структуры шва большое влияние оказывает концентрационное переохлаждение. Это влияние можно оценить, рассматривая длину зоны переохлаждения Ь, максимальное переохлаждение АГтах и расстояние т от фронта кристаллизации [c.453]

В случае значительного концентрационного переохлаждения (большие значения Со, т, Ь) для роста выступов фронта кристаллизации в ванне создаются благоприятные условия. [c.454]

Наиболее вероятное место появления зональной ликвации — ось шва, продольные границы, образованные встречей фронтов кристаллизации. [c.465]

Продолжающийся рост дендритов приводит к закрытию этих объемов. Усадочные явления, сопутствующие остыванию твердой фазы, создают большие избыточные давления внутри жидкого расплава и выдавливают его в сторону, противоположную движению фронта кристаллизации, в межзеренные прослойки, расширяя их и обогащая примесями. [c.466]

Мягкие режимы способствуют протеканию равновесной кристаллизации. зона стыка противоположных фронтов кристаллизации выражена слабее, уменьшается концентрация деформаций. В то же время более равновесные условия кристаллизации обеспечивают протекание диффузионных процессов в околошовной зоне и в шве, благоприятствуют развитию межзеренной и зональной ликвации. В целом возникающие деформации воспринимаются кристаллизующимся швом более равномерно. [c.489]

В реальных условиях для уменьшения вероятности образования трещин часто применяют режимы, отличающиеся малыми скоростями и большим током, иногда даже рекомендуют предварительный подогрев, однако результаты в этом случае не всегда оказываются положительными, так как большое тепловыделение при незначительной жесткости конструкции может вызвать дополнительные деформации формоизменения. Из всех параметров режима особенно заметное влияние оказывает скорость сварки. С ее увеличением возрастает длина сварочной ванны, фронт кристаллизации приобретает плоский характер, образуя на оси шва зону срастания кристаллитов. Такой шов малопластичен в т.и.х. и вследствие этого подвержен образованию продольных трещин в осевой зоне. [c.489]

Включения, как и дендриты,образуются только при кристаллизации. В процессе роста кристалла на его гранях могут образовываться включения маточного раствора, в котором растет кристалл, либо механических примесей, содержащихся в кристаллизующейся среде. Внутри кристалла включения располагаются не произвольно, а по определенным правилам. Газовые пузырьки при захвате их кристаллом вытягиваются, образуя тонкие каналы, расположенные перпендикулярно к фронту кристаллизации. Так же располагаются и пузырьки маточного раствора. В качестве механических включений внутрь кристалла могут попадать и кристаллы другого вещества, чаще всего более тугоплавкого, че.м вещество основного кристалла [21]. Однако следует отметить, что изучены лишь некоторые виды включений газовые, жидкие, твердые, газово-жидкие, трехфазные, причины и механизм их образования, в то время как их влияние на свойства материалов можно считать неисследованным. [c.51]

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]

Рис. 1.9. Схема движения в пространстве фронта кристаллизации жидкости (а) и фронта испарения (б)

На рис. 1.9 в виде примеров показаны качественные схемы движения фронта кристаллизации жидкости (рис. 1.9, <я) и фронта испарения (рис. 1.9, б). Во втором случае предполагается, что нижняя и боковые стенки сосуда адиабатны, тепло к свободной поверхности жидкости подводится сверху за счет излучения. Скорость движения границы С в обоих случаях не совпадает со скоростями фаз у границы. В случае а твердая фаза неподвижна = 0), в жидкости может иметь место свободная конвекция, но С. В случае б неподвижна жидкая фаза и = 0), образующийся пар поднимается вверх (м > 0), поверхность раздела перемещается вниз (С < 0). [c.42]

Усадочные раковины и рыхлоты образуются в отливке из-за некомпенсированной усадки в процессе кристаллизации. Она может возникнуть при неправильном распределении массы металла по сечению отливки. Для того чтобы избежать этого дефекта, производят проверку конструкции стенки методом вписанных окружностей (рис. 4.14). Суть его заключается в том, что по мере приближения фронта кристаллизации к прибыли диаметр окружности, вписанной в сечение отливки, должен увеличиваться. Иными словами, любая вписанная окружность должна беспрепятственно выкатываться В направлении прибыли. [c.74]

Образование газовой пористости в стали в значительной степени определяется процессом окисления углерода по реакции [С] + [0]=С0. Поэтому давление образующейся окиси углерода у фронта кристаллизации зависит от величины эффективного распределения углерода и кислорода. [c.43]

Содержание у фронта кристаллизации, % (по массе) [c.44]

Сплавы первой группы (как насыщенные газом, так и свободные от него) дают сосредоточенную усадочную раковину в соответствии с ходом затвердевания при постоянной температуре. Характерной чертой их кристаллизации являются быстрое нарастание прочной наружной корки и непрерывное передвижение фронта кристаллизации от стенок формы с постепенным опусканием уровня жидкости. При образовании твердой корки со стороны верхней поверхности образуется закрытая усадочная раковина. Повышение давления приводит к уменьшению размеров усадочной раковины, что требует применения меньших прибылей, и увеличению наружной усадки. [c.58]

Первичная кристаллизация металла сварочной ванны имеет прерывистый характер, вызванный выделением перед фронтом кристаллизации скрытой теплоты кристаллизации. Это приводит к характерному слоистому строенидо шва и появлению ликвации в виде слоистой неоднородности, которая в наибольшей степени проявляется вблизи границы сплавления. Слоистая ликвация такгко зависит от характера и скоуюсти кристаллизации металла сварочной ванны. Слоистая и дендритная ликвации уменьшаются при улучнтении условий диффузии ликвирующих элементов в твердом мета гле. [c.209]

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]

Если протяженность зоны концентрационного переохлаждения 6з достаточно велика и переохлаждение больше некоторой критической величины, при которой еще происходит образование ячеистой структуры, то на всех ячейках начинают образовываться ветви и они превращаются в дендриты. Условием образования дендритной первлчной структуры (рис. 12.12, в) будет Фз<.АСо/к. Дендриты сплавов имеют субструктуру, напоминающую ячеистую. Образование такой структуры на дендритах, растущих в расплаве, содержащем примеси, связано с тем, что растущая ветвь дендрита отталкивает атомы примеси так же, как и плоский фронт кристаллизации. Скопление примесей и концентрационное переохлаждение приводят к образованию ячеек на ветвях дендритов. С увеличением переохлаждения размеры дендритов и их разветвленность возрастают. [c.445]

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]

Рассмотрим плоский процесс кристаллизации. При сварке в пределах сварочной ванны (рис. 12.15) одновременно осуществляются два процесса плавление (NOiN — фронт плавления) и кристаллизация (NMN — фронт кристаллизации). Сварочная ванна и связанная с ней изотерма кристаллизации перемещаются вдоль оси шва со скоростью сварки. [c.448]

Полиэдрическая структура образуется при большой протяженности Ь, очень больших значениях т и малом grad Гф В этих условиях перед фронтом кристаллизации в зоне максимального переохлаждения возможно самостоятельное зарождение центров кристаллизации, образование кристаллов, их развитие и встречный рост в направлении растущих кристаллитов движущегося фронта кристаллизации. [c.454]

Дендриты образуются только при росте к-ристаллов. Причиной их образования является очень быстрый рост в условиях переохлаждения, то есть отрицательный температурный градиент перед фронтом кристаллизации. Одной из особенностей дендритного роста является то, что ось дендрита и его ветви растут вдоль конкретаого кристаллографического направления, характерного для данного материала [21]. Каждый дендрит растет от одного центра кристал-Рис. 33. Схема строения дендрита 1, 2, 3 - оси лизации, что подтверждается первого, второго и третьего порядка соответст- кристаллографической ориенти-венно [c.50]

Так как дендриты образуются при выращивании кристаллов с большими скоростями, то для выращивания бездендритных кристаллов необходимо выбирать такие скорости роста, которые обеспечивают достаточный теплоотвод через расту ший кристалл. Для выращивания совершенных кристаллов на фронте кристаллизации стремятся к равновесному состоянию. Тем не менее, как указывается в [21], даже кристаллы кубической формы, например серебра, меди, золота, которые уже в силу симметрии своей структуры должны развиваться одинаково по трем взаимно перпендикулярным направлениям, могут образовываться в форме дендритов. В [21] факты неодинакового роста объясняются тем, что в протекающих во времени процессах осуществляется сразу две до определенной степени противоположные тенденции стремление к минимуму свободной энергии и стремление к наибольщей быстроте завершения процесса. Кристалл может достичь минимума поверхностной энергии только в условиях равновесия, то есть при бесконечно медленном росте, а наибольшей быстроты образования - при бесконечно развитой поверхности. В реальных условиях всегда наблюдаются ко.мпро.миссные формы, иногда приближающиеся к ограненным равновесным, иногда - к ветвистым неравновесным. [c.51]

При мотсматическом моделировании движения жидкого металла В ближний аоне воздействия использовались нелинейные уравнения вязкой теплопроводной жидкости — уравнения Навье-Стокса. Для их численного решения использовался метод Маккормака, хорошо зарекомендовавший себя при решении данного типа задач. Расчеты показали, что под действием внешнего импульсного воздействия в расплаве возникают два типа движения среды регулярные акустические течения, охватывающие достаточно большие области пространства, и турбулентные течения непосредстноньо на фронте кристаллизации, имеющие характер многочисленных мелкомасштабных вихрей. [c.82]

Как правило, после кристаллизации металлические моно- и поликристаллы содержат очень большое число дислокаций. Следовательно, дислокации могут возникать неиосредственно у фронта кристаллизации или же при охлаждении кристаллов после исчезновения жидкой фазы. Ниже кратко рассмотрены возможные механизмы образования дислокаций. [c.103]

Дислокации могут возникать в полностью затвердевшем металле в непосредственной близости от фронта кристаллизации и вдали от него. Считается, что основным здесь является вакансион-ный механизм образования дислокаций. Равновесная концентрация вакансий с иониженигм температуры от точки кристаллизации резко уменьшается. При ускоренном охлаждении создается сильное пересыщение кристалла вакансиями. Избыточные вакансии конденсируются в диски, параллельные плоскости плотнейшей упаковки. Толщина диска может быть в один, два или три слоя вакансий. Когда диаметр вакансионного диска превышает некоторую критическую величину, то под действием сил межатомного притяжения его стороны сближаются и диск сплющивается. Это явление называется захлопыванием диска вакансий. [c.104]

Термическая диссоциация вещества, а также химические реакции, протекающие в расплаве, могут приводить к нарушению его стехиометрического состава, что способствует возникновению в монокриста.лле многочисленных дефектов. Так, плавление оксида алюминия при нормальном давлении сопровождается диссоциацией с образованием ионов А10 , А12О3, АЮТ, А ", 0 . В силу относительно высокой упругости паров продуктов термической диссоциации расплав насыщается газовыми включениями, скапливающимися на фронте кристаллизации и существенно влияющими на кинетику роста монокристаллов и их качество. [c.52]

Метод горизонтально направленной кристаллизации — метод Багдасарова (рис. 26) — заключается в следующем. В контейнер 4, имеющий форму лодочки, помещают исходное вещество — шихту 3 в виде порошка, кристаллического боя или керамических таблеток. Перемещая контейнер через зону нагрева, создаваемую нагревателем 5, шихту расплавляют и за-кристаллизовывают. Для получения строго ориентированных монокристаллов в вершину лодочки устанавливают затравку и наблюдают как за моментом затравления, так и за формой фронта кристаллизации в процессе выращивания монокристалла. Так как при этом методе высота расплава много меньше среднего радиуса его поверхности, возникают условия эффективного удаления неконтролируемых примесей испарением. Открытая поверхность расплава позволяет вводить активирующую при.месь на любом этапе выращивания монокристалла. [c.56]

Иная картина получается при воздействии кругообразной вибрации, передаваемой расплаву через матрицу прессформы. Отличительной особенностью макроструктуры отливок, закристаллизованных при одновременном воздействии кругообразной вибрации и давления, является полосчатость, аналогичная полосчатости, иногда встречающейся у центробежнолитых заготовок. Это вызвано тем, что кругообразная вибрация нарушает ход последовательной кристаллизации расплава от стенок матрицы и разрушает фронт растущих кристаллов. Однако это разрушение происходит периодически, причем в зоне, где металл находится уже в твердо-жидком состоянии, а фронт кристаллизации и жидкая фаза переместились ближе к центру сечения отливки. Для достижения положительного влияния кругообразной вибрации, по-видимому, необходимо непрерывное разрушение фронта кристаллизации, что может быть осуществлено путем использования вибраторов с широким частотноамплитудным диапазоном. [c.143]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...