Кристаллизация в пограничном слое

Кристаллизация в пограничном слое........................571 [c.516]

Кристаллизация в пограничном слое [c.571]

Однако при бурной кристаллизации в пограничном слое действие звукового поля не будет достаточно эффективным. Возбуждение ультразвуковых колебаний непосредственно в стенках котла или кристаллизатора, наряду с процессом пептизации, может разрыхлять и сбрасывать осадок с теплообменной поверхности [178], обеспечивая этим полное ее предохранение от инкрустации и накипеобразования [176]. [c.571]

После образования оболочки теплоотдача уменьшается в результате уменьшения перепада температур в пограничном слое жидкого металла и, следовательно, уменьшается степень переохлаждения Д/. Поэтому из относительно небольшого числа центров кристаллизации вырастают столбчатые кристаллы, нормально ориентированные к поверхности оболочки в направлении отвода тепла (зона II). [c.28]

Конвективная диффузия при кристаллизации рассматривается в работе [77]. Существуют различные теоретические и полуэмпирические формулы, связывающие толщину гидродинамического слоя со скоростью обтекания. Так, показано, что при обтекании плоской пластины, что может служить моделью грани кристалла, толщина пограничного слоя обратно пропорциональна корню из числа Рейнольдса [c.98]

Кроме того, у границ зерен при кристаллизации и перекристаллизации наблюдается неправильность внешней формы зерен металла (см. рис. 22), а также различие в направлениях отдельных кристаллографических плоскостей в смежных зернах. Это приводит к тому, что пограничный слой на стыке между зернами имеет нарушения правильности взаимного расположения атомов. Особенностью строения этого пограничного слоя является также и то, что он обычно насыщен примесями и неметаллическими включениями. Это обусловливает появление внутренних и внешних поверхностей раздела между отдельными слоями (блоками) кристалла или отдельными зернами, что вызывает искажение кристаллической решетки. [c.116]

Если содержание углерода в исходной ванне больше, чем в основном металле, то диффузия идет в обратном направлении, основной металл в зоне сплавления обогащается углеродом, а прилегающий объем сварочной ванны — обедняется. Такое же двухслойное распределение примесей наблюдается и в пограничных зонах кристаллизационных слоев, что можно объяснить прерывистым движением фронта кристаллизации. При последующем замедленном охлаждении или изотермических выдержках первоначальное распределение элементов в зоне сплавления может изменяться. Это относится главным образом к распределению углерода, распределение же серы, фосфора и других элементов, обладающих малыми скоростями диффузии остается практически неизменным. [c.536]

Влияние нерастворимых включений, вводимых в расплав перед кристаллизацией, в ряде случаев увеличивается при последующих переплавах. Это обстоятельство привело к созданию гипотезы молекулярного контакта, которая предполагает навязывание поверхностям включений упаковки, характерной для основного вещества. Активированный пограничный слой образуется в результате молекулярного контакта примеси и закристаллизовавшегося вещества, сопровождающегося переупаковкой атомов. [c.364]

В местах оплавленных кристаллов на границе основного металла при сварке природным газом образуются зародыши, которые по форме можно классифицировать как трехмерные, двухмерные или даже одномерные (многогранники, многоугольные слои, цепочки). При сварке ацетиленом скорость затвердевания значительно больше, чем при сварке природным газом в итоге параметры кристаллизации увеличиваются, эвтектические зерна уменьшаются. При сварке ацетиленом первый слой чугуна с отбеленными участками состоит из мелких беспорядочно ориентированных кристаллов, второй — из крупных столбчатых кристаллов и третий — из крупных безразлично ориентированных кристаллов. В наружном и пограничном слоях мелкие кристаллы образуются вследствие сильного переохлаждения (при сварке ацетиленом), характеризуются белой тонкой прослойкой отбеленного чугуна (рис. 78). Кристаллизация идет быстро и ориентированно перпендикулярно грани разделки. При сварке ацетиленом происходит транскристаллизация, т. е. явление смыкания столбчатых кристаллов, уменьшающее прочность шва. Транскристаллизация происходит при большой скорости охлаждения, высокой температуре ванны, большой линейной скорости роста кристаллов. [c.114]

Опыты показали, что так называемые микродобавки некоторых элементов эффективно влияют на прокаливаемость, в то время как более высокое их содержание такого действия не оказывает. К таким элементам надо отнести в первую очередь бор (В). Тысячные доли процента этого элемента способствуют увеличению прокаливаемости,так как весь бор, находясь в растворе, концентрируется в тонких пограничных слоях зерна аустенита и уменьшает скорость зарождения центров кристаллизации перлита (а как мы видели выше, зародыши перлита образуются, главным образом, по границам аустенитных зерен). [c.255]

В диффузионной области, когда общая скорость процесса описывается уравнением массоотдачи (23.12) при с = с кристаллизация существенно ускоряется при возрастании значений параметров, уменьшающих толщину диффузионного пограничного слоя скорости потока, частоты вращения мешалки, коэффициента молеку- [c.297]

При пайке железа медью с разными зазорами структура, формирующаяся при затвердевании расплава, оказывается при прочих равных условиях различной в малых и больших зазорах. В широких зазорах (0,5—2 мм) кристаллизация происходит с образованием развитой дендритной структуры и имеет характер объемного затвердевания. Содерл<ание железа в осях дендритов достигает 4%, а на периферии падает до 2—2,5 % (массовые доли). Смена форм затвердевания с изменением размера зазора вызывается изменением условий кристаллизации. Согласно существующим представлениям тип кристаллизации сплавов определяется градиентом температуры расплава, а такл<е величиной и протяженностью области концентрационного переохлаждения вблизи фронта кристаллизации. При прочих равных условиях уменьшение зазора, а следовательно, слоя кристаллизующейся жидкости, начиная с определенного момента, приводит к таким изменениям указанных факторов, что дендритная форма кристаллов постепенно уступает место ячеистой, а последняя — преобладающему росту кристаллов с гладкой поверхностью. Окончательная кристаллическая структура металла шва не соответствует первоначальным формам роста кристаллов. Новые границы зерен в шве пересекают в произвольных направлениях дендритные и ячеистые кристаллы. При больших зазорах имеются участки, где вторичные границы совпадают с пограничными зонами первичных дендритов. При малых зазорах структура шва по ширине представляет собой один слой зерен. Возникновение вторичной структуры в литых сплавах связывается с образованием при кристаллизации большого числа дефектов (дислокаций и вакансий), способных перемещаться и группироваться в определенных участках затвердевающего металла. [c.34]

Зона I состоит из дезориентированных мелких кристаллов — ден-дритов, образовавшихся при интенсивном охлаждении у стенок изложницы, поскольку в пограничном слое жидкого металла происходит резкий перепад температур и переохлаждение, благодаря чему возникает большое количество центров кристаллизации. Эта оболочка имеет мелкозернистое строение. [c.27]

Межкристаллитная деформация, как сказано ранее, выра-Л Гается в относительном смещении зерен одного относительно другого. При этом на соотношение между внутрикристаллитной и межкристаллитной деформациями поликристалла оказывает влияние различие свойств металла внутри зерен и по их границам. На границе зерен существует переходный слой, в котором закономерность расположения атомов резко нарушается. Отсутствие закономерного расположения атомов в пограничных слоях зерен является следствием взаимодействия атомов смежных зерен, неправильности их формы и взаимного надавливания зерен при кристаллизации из расплава. Кроме того, при затвердевании расплава по границам зерен скапливаются нерастворимые примеси. Таким образом, пограничные слои зерен отличаются от внутренних слоев физико-химическими свойствами. Отсутствие правильности строения металла в пограничных межзеренных слоях приводит к тому, что атомы в этих слоях не находятся в положениях, соответствующих минимуму потенциальной энергии. Отсюда следует, что их подвижность может быть больше, чем во внутренних слоях зерен, а их относительное перемещение (происходящее не по каким-либо определенным плоскостям) может требовать относительно меньших касательных напряжений. Однако возможность относительного смещения атомов в пограничных слоях не всегда больше, чем для внутренних слоев, в которых скольжение осуществляется перемещением дислокации. [c.35]

Микроскопическая химическая неоднородность. Образование зон обогащения ликвирующими элементами и примесями в пограничных слоях ячеек и дендритов обусловлено зубчатым характером фронта кристаллизации (рис. IV.3) [40, 46, 85, 91]. При затвердевании металла шва на частично оплавленных зернах основного металла в первую очередь кристаллизуется наиболее чистый от примесей металл в виде твердого раствора неограниченно растворимых атомов элементов с [c.273]

Благодаря боковой диффузии растворенные в жидком металле примеси отводятся от вершины выступов к основаниям (рис. IV.3), образуя в пограничных слоях ячеек при кристаллизации обогащенный твердый раствор [85, 91, 42], а при количествах примесей, превышающих растворимость их в твердом металле данного состава,— включения эвтектического типа по границам ячеек или дендритов (рис. IV.4). Такими включениями могут быть различного рода силикаты, соединения никеля с серой NisS (температура плавления 644° С), эвтектика Ni — NiaS (температура плавления 625° С), эвтектика хромоникелевый аустенит-карбонитрид ниобия (температура плавления 1175 С), легкоплавкие соединения никеля с кремнием, бором, ниобием и др., а также окси-сульфидные соединения, выделение которых обусловлено уменьшением растворимости кислорода и серы в жидком металле с понижением температуры. [c.274]

Увеличение температурного интервала хрупкости и снижение высокотемпературной межкристаллитной пластичности и прочности при сварке конструкционных и высоколегированных сталей могут быть обусловлены, как отмечалось, сегрегацией серы, фосфора, кремния, ниобия в пограничных слоях дендритов вследствие микроскопической ликвации либо сохранением (образованием) по границам дендритов и кристаллитов в процессе кристаллизации шва хрупких и непластичных химических соединений. Чем выше степень развития в металле шва дендритной химической неоднородности по элементам, снижающим высокотемпературную межкристаллитиую пластичность и прочность металла, а также чем больше количество и, особенно, протяженность непластичных соединений, выделившихся (образовавшихся) по границам дендритов и кристаллитов в процессе затвердевания металла, тем больше склонность сварного шва к образованию горячих трещин. [c.283]

Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве н реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристаллизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные трещины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллизации пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим усилиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения. Необходимые условия для возникновения разрушения — межзе-ренная деформация или проскальзывание, возникающие как следствие воздействия термодеформационного цикла сварки. О наличии такого вида деформации свидетельствуют смещения кристаллизационных слоев на поверхности сварных швов (рис. 12.46). Смещения нередко сопровождаются значительной пластической деформацией в пограничных областях. Если по гра- [c.481]

Нагревание без кипения, как в адиабатных испарителях, сун Г ственно замедляет образование накипи вплоть до температур поимерно 76—78° С. Основной фактор, обусловливающий это замедление,— невозможность выделения свободной углекис-лоть в процессе нагрева, благодаря чему замедляется распад бикапбонатов. Отсутствие паровых пузырьков на поверхности нагрева затрудняет также образование накипи, так что весь процесс ее отложения сводится лишь к кристаллизации из пересыщенного пограничного диффузионного слоя. Есть, однако, и неблагоприятный фактор (недостаток больший, чем в кипящих испарителях)—перегрев пограничного слоя, что вызывает и большее его пересыщение. В проточных испарителях, кроме того, отрицательно сказывается и большой коэффициент подачи питательной воды. [c.107]

Влияние структурных превращений вблизи поверхности субстрата на свойства гетерогенных полимерных систем проявляется в еще более выраженной форме при формировании клеевых прослоек. Электронно-микроскопические исследования тонких срезов слоя на границе адгезив — субстрат для кристаллизирующегося полимера показали [Л. >65], что пограничная зона существенно отличается по своей структуре от компонентов системы. На границе полимер — субстрат образуется слой из плотного ряда сферолитов вытянутой формы, ориентированных относительно границы раздела. Интересно отметить, что возникающие в пограничной зоне напряжения вызывают ускоренную и ориентированную кристаллизацию, которая сопровождается частичной релаксацией этих напряжений. [c.46]

На основании большого количества проведенных работ по изучению влияния нерастворимых примесей на процесс кристаллизации органических веществ и легкоплавких металлов В. И. Данилов предложил теорию активации нерастворимых примесей. При кристаллизации вещества происходит активация нерастворимых примесей путем их врастания в твердую фазу. На границе между кристаллом, растущим из расплава, и нерастворимой примесью возникает молекулярный контакт, сопровождающийся переупаковкой атомов в соответствии с характером взаимодействия атомов примеси и кристалла. Активированный пограничный слой, поскольку он кристалличен, имеет толщину, которая значительно превышает толщину моноатомного слоя. Выступы и углубления на поверхности примеси являются более активными местами для образования молекулярного контакта, чем идеально гладкие грани. Особенно активными участками должны быть микротрещины с весьма шероховатой поверхностью. [c.128]

При выборе или разработке пары МКС для изготовления ВС следует учитывать возможность возникновения тонких физико-химических процессов в тонком пограничном слое жила — оболочка (возникновения кристаллизации и микрорасслаивания, как итог, опалесценция выделения из стекол газов и образования пузырей вскипания, изменения окраски и взаимопроникновения красителей и др. (подробнее см. [8, гл. 10] и [9, гл. 12])). Физико-химические процессы, развивающиеся на границе жила — обо- [c.62]

Влияние внешних воздействий на перераспределение примесей. При отсутствии конвективного смывания ликватов вблизи границы кристаллизации на поверхности твердой фазы образуется обогащенный примесями слой, размеры которого характеризуются толщиной пограничного диффузионного слоя б ) (рис. 31). Растворимость примеси в этом слое изменяется от максимальной Стах (табл. 9) до исходной Со- Вследствие ограниченной растворимости ликвирующих примесей в затвердевшем сплаве их концентрация Ств в твердой фазе значительно меньше, чем в жидкой. Поэтому склонность примесей к ликвации определяется коэффициентом распределения [c.32]

Предполагается, что на форму и расположение дендритов в структуре литого металла влияют скорость движения расплава, толщина Ог, диффузионного пограничного слоя и скорость Я кристаллизации. Изменение во времени радиуса г дендрита, покрытого теплоизоляционным слоем ликватов толщиной б >, имеющего коэффициент теплопроводности Я-л и протяженность L (рис. 32), [c.34]

С) [1], уменьшению толщины теплового и гидродинамического пограничных слоев [12]. Это приводит к образованию в основном глобулярных кристаллов и измельчению макроструктуры. Рост столбчатых кристаллов подавляется (вплоть до их полного отсутствия) в результате изменения градиента температур и повышения содержания ликватов перед фронтом кристаллизации, вызванным их усиленным притоком из межден-дритного пространства под действием капиллярных сил и инжекции турбулентным потоком [39 ]. [c.441]

В отличие от объемной кристаллизации выпадение твердого кристаллического осадка при инкрустации и накипеобразовании происходит на граничной поверхности, в пределах толщины пограничного слоя. Сама граница может быть либо теплообменной поверхностью [176, 178], либо местом более облегченной кристаллизации [177], когда любые дефекты поверхности твердого тела могут стать центрами кристаллизации. В неподвижной части слоя жидкости, в области наибольшего градиента температуры и концентрации создаются условия для образования субцентров, их коагуляции до центров кристаллизации, роста, срастания и оседания кристалликов на твердой поверхности. [c.571]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...