Кристаллизация в неравновесных условиях

Рис. 4. Влияние скорости охлаждения ш на смещение температуры солидуса и предела растворимости второго компонента при кристаллизации в неравновесных условиях сплавов с диаграммой состояния эвтектического типа

По виду диаграммы состояния можно судить о возможной степени дендритной ликвации в случае кристаллизации в неравновесных условиях. [c.59]

Кристаллизация в неравновесных условиях [c.162]

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СПЛАВОВ В НЕРАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ [c.136]

Выяснив, как теоретически происходит кристаллизация, или, точнее, какие образуются фазы в условиях равновесия (в условиях изменения температур с бесконечно малой скоростью), можно рассмотреть случай, когда превращения происходят в неравновесных условиях. Прежде всего следует отметить, что если скорость изменения температур невелика, т. е. если превращения проходят в условиях малых переохлаждений (пере-нагрев же обычно бывает невелик), то в этих случаях можнО [c.137]

Следовательно, при этой температуре (/ ") в неравновесных условиях процесс кристаллизации не заканчивается, и из оставшейся жидкости будут выделяться кристаллы, по концентрации соответствующие положению линии се, а средний [c.139]

В процессе быстрой кристаллизации сварочной ванны в результате резкого охлаждения возникает внутри-зеренная и особенно межзеренная ликвация. В конечный момент кристаллизации, когда жидкого металла остается мало, в нем сосредоточивается много относительно легкоплавких примесей. Ввиду того что процесс кристаллизации протекает в неравновесных условиях, содержание примесей может быть значительно большим, чем ожидается из анализа диаграмм состояния. Кристаллизация последних прослоек жидкого металла с большим содержанием легкоплавких компонентов может растянуться на относительно большой интервал температур. [c.183]

Эта задача в сварочной технике решается с помощью методов металловедения. Однако металловедение сварных соединений имеет ряд специфических особенностей по сравнению с классическими методами. Это связано прежде всего с тем, что превращения при сварке протекают в неравновесных условиях, а температура пагрева значительно выше, чем, например, при термической обработке. Резко отличаются при сварке условия кристаллизации, что обусловлено характером тепловых полей, малыми объемами зоны расплавления, а в ряде случаев и дополнительным механическим воздействием. Поэтому подходы к оценке структуры сварного соединения должны быть иными, чем, например, при термической обработке, в литейном производстве и пр. [c.5]

Не просто бывает установить состав образца, с которого снимается кривая охлаждения, с точностью, соизмеримой с точностью измерения температуры. Из-за возможного улетучивания или окисления компонентов состав сплава при температуре начала кристаллизации никогда нельзя принимать по шихте или по весу. Как отмечалось в разд. 2.2, отливка, медленно охлажденная из жидкого состояния в неравновесных условиях, имеет неоднородный состав. В ней имеются участки, обогащенные растворенным элементом (или, наоборот, обедненные растворенным элементом, если он повышает температуру плавления растворителя), где кристаллизовались последние порции жидкости. Перемешивание в процессе охлаждения также может привести к неравномерному распределению растворенного элемента. Кроме того, при охлаждении возможна ликвация по удельному весу. Следовательно, любая попытка определить путем химического анализа состав отдельных частей закристаллизовавшегося сплава является ненадежной и может дать результаты, вводящие в заблуждение. Во избежание таких ошибок рекомендуется растворять весь образец для химического анализа и обеспечивать, насколько это возможно, условия, в которых состав образца соответствовал бы составу сплава в момент кристаллизации для этого необходимо быстро охлаждать образец, как только установлена его критическая точка. Данный метод связан с непроизводительными затратами материала. [c.78]

Участок ас на кривой охлаждения (фиг. 33) иллюстрирует только начальную часть перегиба, отвечаюш,его температуре ликвидуса. Если эксперимент проводится в печи, которая во время перегиба на кривой охлаждения охлаждается с постоянной скоростью, то разница в температурах образца и печи заметно возрастает это приводит к тому, что на последних стадиях кристаллизации охлаждение образца ускоряется. Поэтому кривая охлаждения принимает вид кривой bad (фиг. 33) ). Иногда полагают, что ускорение охлаждения в конце перегиба, отвечаюш его температуре ликвидуса, происходит при температуре солидуса. Это неправильно ускорение охлаждения начинается за некоторое время перед тем, как выделяются последние кристаллы твердой фазы, и зависит от скорости охлаждения и разности температур между образцом и печью. Кроме того, последние кристаллы твердой фазы, выделяюш иеся практически в неравновесных условиях, оказываются богаче легирующим компонентом (если иметь в виду диаграмму состояния на фиг. 11, а) по сравнению со средним составом сплава и, следовательно, затвердевают при более низкой температуре, чем температура истинного солидуса. [c.79]

При быстрой кристаллизации сварочной ванны благодаря резкому охлаждению наблюдается внутризеренная и, особенно, межзеренная ликвация. В конечный. момент кристаллизации, когда жидкого металла остается мало, в нем сосредоточивается много относительно легкоплавких примесей. Так как кристаллизация протекает в неравновесных условиях, содержание примесей может быть значительно большим, чем ожидается из анализа диаграмм состояния. [c.125]

Механизм толчкообразного раздира, связанного с кристаллизацией материала в вершине растущего надреза, рассмотрен в работах [509,510]. Как и любая другая механическая характеристика прочностных свойств резины, удельная энергия раздира в неравновесных условиях деформирования оказывается зависящей от режима деформации. Раздир может происходить при разных напряжениях (деформациях, энергиях), при этом для него характерна различная продолжительность (долговечность), или скорость процесса. Можно задать постоянное значение нагрузки Р, которому для образцов определенного типа (см. рис. 4.1.8) отвечает некоторая усталостная удельная энергия раздира, например Н = 2/ /Д, если на образцах, деформируемых по типу простого растяжения , исключена сопутствующая работа деформации. Этому значению Н отвечает при заданных температурных условиях и гладком раздире определенная средняя скорость раздира V. Можно задать такую среднюю скорость раздира, как на разрывной машине, тогда для образцов из ненаполненных некристаллизующихся резин ей будет отвечать определенная средняя раздирающая нагрузка Р. [c.210]

В более легированном сплаве Х2 средний состав твердого раствора при неравновесной кристаллизации изменяется ло ири-вой Новым является то, что средний состав твердого раствора не попадает на фигуративную прямую (ординату) сплава выше эвтектической или перитектической температуры. Равновесная кристаллизация сплава Х2 должна закончиться в точке т. В неравновесных условиях ниже температуры точки т в сплаве Хг состав жидкого раствора изменяется вплоть до эвтектической (е) или перитектической (р) точки, а состав периферийного слоя первичных а-кристаллов — до точки а. Следовательно, в сплаве Х2 закристаллизуется эвтектика (рис. 5,а) или по перитектической реакции образуется фаза р (рис. 5,6). Неравновесная кристаллиза- ция сплава Х2 заканчивается при температуре п. [c.18]

Наличие в дуралюминах эвтектики связано с быстрым охлаждением слитков, когда кристаллизация проходит в неравновесных условиях. [c.187]

В первом случае при ускоренном охлаждении сплава Си образующего непрерывный ряд твердых растворов, состав слоев твердой фазы не успевает выравниваться, так как диффузия замедлена. Поэтому средний состав неоднородного твердого раствора отличается от того состава, который он имел бы при кристаллизации в равновесных условиях (точки а, Ь, с, й и соответственно, 2, з, сц на рис. 19.13) [5]. Состав последнего слоя кристалла в конце кристаллизации, т. е. когда линия состава твердой фазы пересекает ординату сплава в точке 5] (температура неравновесного солидуса), определяется точкой g. Для других сплавов (Сг и Сз) существуют свои линии изменения состава твердого раствора и свои температуры неравновесного солидуса. Линия, проходящая через точки, определяющие конец кристаллизации сплавов (5ь 5г и 5з), называется линией неравновесного солидуса. При изменении затвердевания изменяется и положение линии неравновесного солидуса. [c.530]

Кристаллизация сплавов в неравновесных условиях [c.88]

Следовательно, при этой температуре (t ") в неравновесных условиях процесс кристаллизации не заканчивается и из,оставшейся жидкости будут выделяться кристаллы, по концентрации соответствующие положению линии се, а средний состав кристаллов определится положением линии с е. Если эта линия ае ) не пересечет вертикаль /—I, то процесс закончится при температуре 4вт. когда оставшаяся жидкость в количестве e d/e E и имеющая концентрацию В образует эвтектику. Образовавшиеся кристаллы неоднородны, имеют переменную концентрацию первые — состава точки а и последние — состава точки е. [c.91]

Возникновение концентрационного переохлаждения связано с тем, что в неравновесных условиях кристаллизации состав образующейся твердой фазы отличается от состава жидкости, из которой она образуется. Это приводит к возникновению в жидкости перед фронтом кристаллизации градиента концентрации и изменению равновесной температуры ликвидус в этом слое. Если фактическая температура расплава в этом слое ниже равновесной температуры ликвидус, то в слое наблюдается концентрационное переохлаждение. [c.434]

Рис. 5.6. Схематическое изображение распределения примесей на границе раздела твердой и жидкой фаз при различных условиях кристаллизации а — в равновесных условиях б — в неравновесных условиях.

Рост в виде монокристалла с минимальным количеством неравновесных дефектов будет происходить в неравновесных условиях только при выполнении определенных требований. Основные из них обеспечение преимущественного роста одного центра новой фазы и обеспечение отвода выделяющейся на фронте кристаллизации скрытой теплоты кристаллизации только через твердую фазу в направлении нормальном фронту кристаллизации. Рассмотрим более детально влияние условий роста кристаллов на их дефектность. [c.240]

Неравновесная кристаллизация. Процесс диффузии протекает медленно, поэтому в реальных условиях охлаждения состав в пределах каждого кристалла и разных кристаллов ие успевает выравниваться, и он будет неодинаковым. [c.92]

Процесс сварки сопровождается интенсивным термодеформационным воздействием на металл. Высокие температуры нагрева, неравновесные условия кристаллизации шва, высоко- и низкотемпературная пластическая деформация, значительная химическая неоднородность металла шва оказывают большое влияние на образование и перераспределение дефектов кристаллического строения в шве и зоне термического влияния. [c.473]

Лосле термической обработки, проведенной по одному режиму, влияние неравновесных условий кристаллизации проявляется в еще большей степени в структуре медленно охлажденных слитков наряду с грубыми выделениями кремния имеются включения избыточной фазы сложного состава, которая не полностью перешла в твердый раствор в процессе нагрева под закалку. В слитках, закристаллизованных с большой скоростью под поршневым давлением, обнаружены мелкие округленные равномерно распределенные выделения кремния, а включений второй фазы не наблюдается она полностью исчезла из-за диффузии составляющих ее атомов [c.122]

Сливаемые вместе чугуны при различных температурах и химическом составе имеют неодинаковые области существования твердо-жидкого состояния и неравноценные термодинамически выгодные размеры диспергированных фаз. Совместное существование двух растворимых друг в друге сплавов возможно только при переходе к некоторому третьему осредненному состоянию, причем два исходных расплава оказываются как бы неравновесными системами по отношению к получаемому расплаву. Переход к осредненному состоянию сопровождается перестройкой ближнего порядка исходных сплавов и активизацией потенциальных зародышей. В этих условиях при последующем охлаждении сплава инициируются кристаллизация чугуна и образование графитных включений. [c.146]

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]

По литейным свойствам, герметичности и коррозионной стойкости эти сплавы уступают сплавам систем А1 — Si и А1 — Si — Mg, но превосходят их по жаропрочности (уровень рабочих температур до 250—275° С), а также обладают лучшей обрабатываемостью резанием. Достоинство сплавов этой группы (по сравнению со сплавом АЛ4) — более простая технология литья. Не требуется модифицирования и кристаллизации под давлением в автоклавах (за исключением АЛ4М). Сплавы этой группы применяют для всех способов литья (см. табл. 61). Структуры сплавов являются довольно гетерогенными, степень гетерогенности и многофаз-ностп увеличивается по мере усложнения химического состава их. При этом фазовый состав сплавов в неравновесных условиях кристаллизации в значительной мере зависит от скорости кристаллизации и последующего охлаждения отливок. [c.88]

В процессе быстрой кристаллизации сварочной ванны в результате резкого охлаждения возникает внут-ризеренная и особенно межзеренная ликвация. В конечный момент кристаллизации, когда жидкого металла остается мало, в нем сосредоточивается много относительно легкоплавких примесей. Ввиду того, что процесс кристаллизации протекает в неравновесных условиях, содержание примесей может быть значительно большим, чем ожидается из анализа диаграмм состояния. Кристаллизация последних прослоек жидкого металла с большим содержанием легкоплавких компонентов может растянуться на относительно большой интервал температур. Если в этом интервале температур возникнут растягивающие напряжения, приводящие к взаимному смещению кристаллов, а жидкого металла не хватит для заполнения промежутка между кристаллами, то образуется горячая трещина. Она может иметь как микроскопические, так и макроскопические размеры. [c.252]

Чрезвычайно опасной примесью жаропрочных аустенитных сталей и сплавов на никелевой основе является олово. Даже ничтожные количества этого элемента резко снижают длительную прочность. Влияние олова на горяч ел омкость аустенитных швов не столь энергично, ввиду довольно высокой растворимости олова в никеле — до 20% в равновесных условиях. Как и следовало ожидать, в неравновесных условиях кристаллизации сварочной ванны, никелеоловянистая эвтектика образуется при значительно более низких концентрациях олова. В шве типа 25-20 обилие горячих трещин наблюдается при 2—3% Sn (рис. 88, б). Увеличение [c.215]

Промышленное применение получили сплавы, содержащие 5 - 80 % Be. Согласно равновесной диаграмме состояния, все эти сплавы — заэв-тектические. В неравновесных условиях кристаллизации эвтектический бериллий формируется на дендритах первичного бериллия как на готовой подложке. Эвтектика как бы вырождается и структура сплавов состоит из матрицы, представляющей собой мягкую, пластичную фазу практически чистого алюминия, и включений частиц твердого и хрупкого бериллия. [c.432]

В неравновесных условиях средний состав твердого раствора при этой температуре (точка р) не со Впадает с составом сплава. От-нощение р(11р1 характеризует относительное весовое оличество неравновесной жидкой фазы при температуре /4. Неравновесная кристаллизация будет продолжаться ниже температуры до тех пор, пока средний состав твердой фазы не совпадет с составом сплава в точке 5. В этот момент поверхностный слой кристалла имеет соста1В точки т. Если диффузия в твердой фазе полностью подавлена, то кристаллизация закончится при температуре плавления компонента В. [c.16]

Таким образом, описываемые диаграммой состояния превращения представляют собой некую абстракцию, поскольку необходимость переохлаждения (перенагрева) для протекания превращения в ней не учитывается. Но эта абстракция необходима для изучения реальных условий кристаллизации. Выяснив, как теоретически происходит кристаллизация или точнее— какие образуются фазы в условиях равновесия (в условиях изменения температур с бесконечно малой скоростью), можно перейти к случаю, когда превращения происходят в неравновесных условиях. [c.89]

Сплавы этой группы применяют для всех способов литья. Структуры сплавов являются гетерогенными, степень гетерогенности и многофазности увеличивается по мере усложнения их химического состава. При этом фазовый состав сплавов в неравновесных условиях кристаллизации в значительной мере зависит от скорости кристаллизации и последующего охлаждения отливок. [c.23]

Оппсанная модель концентрационного переохлаждения соответствует равновесному распределению нримеси, однако в большинстве случаев кристаллизация протекает в неравновесных условиях. В связи с этим распределение нримеси должно характеризоваться не равновесным, а эффективным коэффициентом распределения, величина которого определяется соотношением [29, 79, 128, 163] [c.8]

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 кристаллизации сплавов типа 18-8, содержащих более 0,5% С (см. рис. 3, а , происходит нечто подобное описанному применительно к сплавам типа 18-8 с 0,1 % С. И здесь имеет место реакция, напоминающая перитектическую. По достижении точки, лежащей на линии Е—С, в результате реакции кристаллов у с жидкостью образуются кристаллы карбидной фазы эвтектического (ледебуритного) типа. В процессе кристаллизации,сплавов, содержащих более 0,7% С, в материнской жидкости сначала образуются первичные карбиды, а затем идет совместное образование у и карбидов. В реальных условиях сварки имеет место неравновесная кристаллизация, и точки Е и С сдвигаются влево, в сторону более низких концентраций углерода. В сварных швах на сталях типа 18-8 карбидная эвтектика появляется не при 0,5% С, а уже при 0,20—0,25%. Вследствие быстрой кристаллизации сварочной ванны и наличия квазиперитектических реакций, в сварном шве фиксируется двухфазная структура у к. Аналогичное явление наблюдается, если вместо карбидной эвтектики совместно с аустени-том кристаллизуется другая эвтектическая фаза, например си-лицидная, инобидная или боридная. [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...