Кристаллизация механизм

Законы кристаллизации. Механизм кристаллизации металла состоит в том, что при соответствующем понижении температуры внутри тигля с жидким металлом начинают образовываться мелкие кристаллики, называемые центрами кристаллизации или зародышами. [c.101]

МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ [c.46]

Рассмотрим механизм зарождения вторичных кристаллов для двух крайних случаев 1) кристаллизация в условиях, близких к равновесным, и 2) твердый раствор переохлаждения без распада и затем при нагреве до относительно низких температур начинается его распад., [c.142]

Закономерности формирования химического состава металла шва изложены в разд. III Физико-химические и металлургические процессы при сварке . Материал первых двух разделов дает описание тех физических и температурных условий, которые создаются над поверхностью металла и в самом металле в процессе сварки. В этом плане материал первых двух разделов представляет собой как бы описание того физического фона, от которого зависит протекание реакций, переход различных легирующих элементов в металл шва или их удаление и окисление. Вопросы защиты металла шва и массообмена на границе металл— шлак и металл — газ — центральные в разд. III. Эти процессы предопределяют химический состав металла шва, а следовательно, во многом и его механические свойства. Однако формирование свойств сварного шва, а тем более сварного соединения, определяется не только химическим составом металла. Характер кристаллизации шва во многом влияет на его свойства. Свойства околошовной зоны и в определенной мере металла шва существенно зависят от температурного и термомеханического циклов, которые сопровождают процесс сварки. Для многих легированных сталей и сплавов эта фаза формирования сварного соединения предопределяет их механические свойства. Процесс сварки может создавать в металле такие скорости нагрева и охлаждения металла вследствие передачи теплоты по механизму теплопроводности, которые часто невозможно организовать при термической обработке путем поверхностной теплопередачи. Образование сварного соединения сопровождается пластическими деформациями металла и возникновением собственных напряжений, которые также влияют на свойства соединений. Эти вопросы рассматриваются в IV, заключительном разделе учебника — Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке . [c.6]

При значительном переохлаждении (очень большие скорости охлаждения) механизм кристаллизации сплава иной. Твердая фаза интенсивно растет в результате присоединения любых атомов, находящихся с ней в контакте и атомов примеси, и атомов металла. Такую кристаллизацию называют бездиффузионной. [c.443]

Кинетика диффузионного превращения. Диффузионное превращение происходит по механизму образование зародыша и рост новой фазы . Этот тип превращения подчиняется тем же общим закономерностям, что и процессы кристаллизации жидкости (см. гл. 12). Существуют некоторые особенности, связанные с твердым состоянием исходной и образующейся фаз и относительно низкой температурой превращений. Образование зародышей критических размеров сопровождается увеличением свободной энергии системы, равным /з поверхностной энергии зародышей (остальные две трети компенсируются уменьшением объемной свободной энергии). Возникновение зародышей обеспечивается в результате флуктуационного повышения энергии в отдельных группах атомов. При превращении в сплавах образуются фазы, отличающиеся по составу от исходной, поэтому для образования зародыша необходимо также наличие флуктуации концентрации. Последнее затрудняет образование зародышей новой фазы, особенно если ее состав сильно отличается от исходной. Другой фактор, затрудняющий образование зародыша новой фазы, связан с упругой деформацией фаз, которая обусловлена различием удельных объемов исходной и образующейся фаз. Энергия упругой деформации увеличивает свободную энергию и, подобно поверхностной энергии, вносит положительный вклад в баланс энергии. Критический размер зародышей и работа их образования уменьшаются с увеличением степени переохлаждения (или перегрева) по отношению к равновесной температуре Гр, а также при уменьшении поверхностной энергии зародыша. [c.493]

Образование границ зерен — структурное превращение, присущее литому металлу (сварному шву, отливке) в период завершения его кристаллизации из жидкого расплава. Границы образуются непосредственно при срастании первичных кристаллитов. Поскольку кристаллические решетки кристаллитов ориентированы произвольно, то их сопряжение при срастании кристаллитов сопровождается существенными искажениями решеток. Эти искажения и приводят к образованию граничной поверхности. Существует также мнение, что границы образуются путем собирания дислокаций, неупорядоченно расположенных в металле после затвердевания в одну граничную поверхность в результате процесса полигонизации, однако более обоснован первый механизм образования границ. Современные представления о строении границ сводятся к тому, что на границах чередуются участки хорошего и плохого соответствия кристаллических решеток соседних зерен. Это так называемые островные модели границ зерен. Строение и протяженность участков плохого соответствия зависят от угла разориентировки решеток смежных кристаллитов. Различают малоугловые (угол до 15°) и большеугловые (угол свыше 15°) границы. Малоугловые границы описывают как ряд отдельных дислокаций (рис. 13.9,а). Расстояние между ними D определяется соотношением [c.501]

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]

Итак, кристаллизация из расплава сталей относится к фазовым переходам первого рода в открытой неравновесной системе, который осуществляется посредством последовательно-параллельных фазовых переходов второго рода. Управляющим механизмом структурообразования по иерархической схеме является принцип минимума производства энтропии в процессе диссипации энергии. [c.92]

В чем причина возникновения конкуренции между DL.A. и ССА механизмами кристаллизации Какой механизм эффективнее [c.160]

Твердые тела разделяются, как известно, на аморфные и кристаллические. Что касается первых, то диаграмма растяжения таких тел не носит стабильного характера она существенно зависит от времени действия сил, а сами материалы в своем поведении обнаруживают качественное сходство с вязкой жидкостью. Мы остановимся только на механизме деформирования металлов. Все металлы в том виде, в каком они применяются в машиностроении, имеют поли кристаллическую структуру, т. е. состоят из множества мелких кристалликов, хаотически расположенных в объеме. Внутри кристаллов атомы металла располагаются в определен- ном порядке, образуя правильную пространственную решетку. Система расположения атомов зависит от свойств атомов. Она меняется также в зависимости от физических условий кристаллизации. [c.62]

Как и при первичной кристаллизации для полиморфных превращений необходимо переохлаждение или перегрев относительно равновесной температуры По своему механизму это кристаллизационный процесс, осуществляемый путем образования зародышей (как правило, на границах зерен) и последующего их роста. В результате образуются новые кристаллические зерна, имеющие другой размер и форму. Скачкообразно изменяются все свойства удельный объем, теплоемкость, теплопроводность, механические и химические свойства. [c.8]

Энергетические условия и механизм процесса кристаллизации [c.14]

Опишите энергетические условия и механизм процесса первичной кристаллизации. Что такое критический размер зародыша [c.159]

О возможностях и перспективах применения низких, средних и высоких давлений при кристаллизации расплавов для улучшения качества литых заготовок, а также изготовляемых из них деталей машин и механизмов опубликовано много данных. Отмечается перспективность использования повышенных давлений во время кристаллизации металлов и сплавов для обеспечения высоких и стабильных свойств литого материала при изготовлении заготовок ответственного назначения. [c.4]

Шаровидная форма графита может быть получена в чугуне, залитом в песчаные формы и закристаллизованном при малом давлении — до 3 МН/м (табл. 14), при этом механизм возникновения и последующего роста включений шаровидного графита является одинаковым как в условиях кристаллизации под давлением, так и в результате предварительной его обработки магнием [89]. [c.133]

Затвердевание металлов происходит при падении свободной энергии твердой фазы ниже уровня энергии жидкого состояния. Температура, при которой это имеет место, есть температура затвердевания (или в случае сплава) температура ликвидуса. Затвердевание требует, однако, образования в жидкости центров кристаллизации, механизм возникновения и роста которых весьма сложен. При температурах, лежащих ниже температур затвердевания, но близких к ней, различие в свободных энергиях жидкой и твердой фаз малы, поэтому и силы, приводящие к переходу между ними, невелики. Когда появляется твердый зародыщ, свободная энергия падает в результате перехода в твердую фазу, однако поверхностные силы на границе между фазами приводят к росту свободной энергии. И только когда эффект от образования новой фазы превысит этот поверхностный эффект, маленькая твердая частица сможет расти. Когда это происходит, говорят, что зарождается затвердевание и твердая фаза быстро распространяется в жидкости с выделением скрытого тепла, которое увеличивает температуру до температуры затвердевания. Величина переохлаждения, возможного до образования центров затвердевания, зависит от тепловых свойств конкретного металла. [c.176]

Таким образом, брас является одним из важнейших факторов, определяющих И7р, причем они оба зависят от многих факторов фазовых превращений при кристаллизации, механизма, характера н количества выделяющегося графита, выделения газов, металлостатического давления в форме, жесткости формы и др. [101. Так, влияние дисперсности эвтектического зерна, а следовательно. [c.655]

Для описания превращений п сп.лавах в условиях реа.пып.тх скоростей охлаждения и определения характера образуюи ихся структур нужно, кроме равновесной диаграммы состояния, знать механизм и кинетику процессов кристаллизации и препрап енип. [c.88]

Состав металла шва оказывает существенное влияние на сопротивляемость ОШЗ, однако механизм влияния шва на ОШЗ еще недостаточно изучен. Эффективно применение сварочных материалов, имеющих более низкие температуры кристаллизации, превращения аустенита, чем у основного металла, а также имеющих повышенную растворимость водорода и пониженный коэффициент его диффузии. Этими эффектами отчасти можно объяснить значительное повышение сопротивляемости ОШЗ трещинам при применении аустенитных сварочных материалов вместо ферритоперлитных. В отношении ферритоперлитных сварочных материалов имеются данные, что оптимально превышение температур распада аустенита в шве над температурой распада аустенита в ОШЗ на 80... 100 К. [c.543]

Заключгпельная часть/"лови 3 (раздеты 3.S - 3.7) посвящена описанию фрактальной модели образования критических зародышей, которая является альтернативной по отношению к классической модели зародышеобразования Опираясь на эту модель, производится описание механизмов дальнейшего роста критических зародышей в процессе кристаллизации [c.3]

В процессе кристаллизации, в зависимости от условий охлаждения, могут реализовываться различные механизмы формирования структуры сплавов. Традиционные представления о процессах кристаллизации рассматриваются в [15-19[, однако, последние достижения в области углеродных со-е.тинений позволяют предположить, что в железо-углеродистых ставах возможно образование свободного углерода в виде фуллеренов, бакитьюбов и глобул. [c.63]

В этом разделе мы попытаемся описать начальные стадии формирования металлических материалов при их кристаллизации из расплава. Четкое понимание того, как протекает кристаллизация при производстве сталей и сплавов поможет нам глубже раск-рыть механизмы трансформации и разрушения этих материалов в процессе их дальнейшей эксплуатации. [c.81]

Описанный выше механизм образования сталей путем кристаллизации из расплава показал, что пористая структура граничных зон является неотъ- [c.92]

В предыдущем разделе мы выяснили механизм образования поликри-сталлических сплавов путем кристаллизации из расплавов. На стадии завершения фазового перехода первого рода с образованием зеренной структуры сплавов достигается лишь формирование уплотненной конденсированной фазы, структурированной по иерархическому принципу и имеющей набор масштабных уровней структурных элементов. При этом структурные элементы твердого сплава после завершения кристаллизации на всех масштабных уровнях характеризуются фрактачънъш расположением составляющих элементов. Кристаллическая упорядоченность внутренних областей структуры на данном этапе формирования сталей и сплавов отсутствует. [c.94]

Процессы посткристаллизации при дальнейшем охлаждении твердой фазы являются следующим этапом эволюции системы. Посткристаллизация по сути является неравновесным диссипативным процессом, который возникает в результате необходимости компенсировать температурный градиент от дальнейшего охлаждения системы. В предыдущем разделе рассматривалось одно из свойств фрактальных кластеров - аккумуляция части энергии, выделяющейся при образовании связей между атомами. Благодаря этому свойств фрактальные кластеры новой фазы, образующиеся в процессе кристаллизации сплавов, содержат значительное количество дополнительной энергии, что создает напряжения во фрактальном кластере и, в итоге, приводит к его нестабильности. Можно сказать, что при этом система еще раз включает механизм диссипации энергии, которая была накоплена, но не рассеяна в процессе фазового перехода первого рода. Диссипация этой энергии и проявляется в качестве эффекта посткристаллизацни [c.95]

Описанный выше механизм образования сталей путем кристаллизации из расплава показал, что пористая стр тяура граничных зон является неотъемлемым элементом иерархической структуры. Если бы мы смогли совершить путешествие из центра структурного элемента какого-либо масштабного уровня на его периферию, приближаясь к его границе, мы бы заметили, что пористость и разрежение структуры вещества закономерно увеличивается. [c.137]

Как говорилось ранее, рост частиц дисперсной фазы в нефтяных систсг мах происходит в неравновесных условиях. Изучение поведения систем в неравновесных условиях - предмет современной нелинейной науки (nonlinear s ien e). Особый интерес вызывает явление неравновесных фазовых переходов, приводящих к формированию материалов с уникальными свойствами. Нелинейная наука оформилась в самостоятельное направление недавно, и изучение механизмов протекания неравновесных фазовых переходов находится на начальном этапе развития. Часто неравновесные условия приводят к формированию фрактальных структур, рост которых не может быть адекватно описан при помощи классической теории кристаллизации. [c.171]

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]

При индукционном нагреве ирридиевого тигля исходная смесь граната расплавляется. Некоторое время расплав выдерживают при температуре на 50—100 "С выше точки плавления, после чего опускают в него затравку. Когда затравка коснется расплава, необходимо несколько снизить температуру до момента начала его кристаллизации непосредственно вокруг затравки. После этого включают механизм подъема затравки и начинают процесс вытягивания монокристалла. Для сглаживания асимметрии тепловых полей кристалл и тигель желательно вращать. Если требуется хорошее перемешивание расплава,тигель и затравку вращают в разные стороны. При значительной опасности загрязнения расплава материалом тигля затравку и тигель вращают в одном направлении с одинаковой скоростью. Заметного перемешивания расплава при этом происходить не будет. [c.55]

При нагреве и охлаждении стали в процессе термической обработки ее структура претерпевает ряд последовательных превращений, которые определяются диаграммой состояния системы Fe-Fe . Следует представлять за символами отдельных фаз и структур реальные кристаллы с особенностями их строения и состава. Для этого необходимо знать механизм кристаллизации и перекристаллизации, который включает образование центров новых кристаллов и их рост в соответствии с температурными зависимостями изобарных потенциалов жидкой G и твердой Gy фаз. В процессе охлаждения стали, нагретой выше температуры аустенитного превращения, происходят фазовые превра1цения в зависимости от скорости охлаждения. При этом при любом виде термической обработки реализуются четыре основных превращения. Рассмотрим эти превращения для звтектоидной стали (содержание углерода 0,8%). [c.160]

Механизм процесса образования аустенита из перлита состоит из формирования центров кристаллизации в кристаллах феррита в участках, обогащенных атомами углерода до 0,8%, и последующего роста криталлов. Наиболее благоприятными участками для образования и роста кристаллов аустенита являются части зерен (пластинок) феррита, примыкающие к кристаллам цементита. Движущей силой прог(есса роста является стремление системы к уменьшению термодинамического потенциала за счет уменьшения поверхностной энергии. [c.161]

Кривая / на рис. 6.6 гюказывает время начала распада аустенита в зависимости от температуры переохлаждения, а кривая 2 - время окончания распада. В области температур 723-550 °С процессы диффузии достаточно развиты. Процесс образования перлита подчиняется законам кристаллизации (перекристаллизации) и состоит в образовании центров кристаллизации и их росте с определенной скоростью. Механизм образования пластинчатых продуктов распада заключается в [c.161]

Вибрирование расплава в матрице через выталкиватель прессформы или гидросистему пресса приводит к существенному улучшению качества заготовок и првы-шению механических свойств металлов и сплавов. Применение же кругообразной вибрации (частота 50 Гц, амплитуда 1,0—1,5 мм), передаваемой залитому расплаву через матрицу прессформы, оказалось малоэффективным. Механизм совместного влияния вибрации и давления можно представить следующим образом. После заливки расплава в матрицу начинается кристаллизация прежде всего у поверхности матрицы. Под действием вибрации, передаваемой через выталкиватель прессформы, металл интенсивно перемешивается, оплавляя и разрушая фронт растущих кристаллов. Благодаря этому происходит формирование мелкозернистой структуры в тех зонах отливки, формообразование которых обычно происходит без существенного влияния давления и без значительных перемещений металла. [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...