Жидкое состояние металлов

ЖИДКОЕ И ТВЕРДОЕ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОВ НЕКОТОРЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ 1. ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТАЛЛОВ [c.42]

В жидком состоянии металл достаточно однороден, но после его разливки создаются условия для получения крайне неоднородной структуры. Залитый в изложницу или форму металл начинает застывать за счет отдачи тепла сгенкам, около которых образуется корка из неориентированных кристаллов. Как только металл изложницы нагрелся, скорость теплоотдачи от застывающего металла резко замедляется. Кристаллы, образующиеся на внутренней поверхности корки, могут при этом расти и получают ориентировку в основном в направлении отвода тепла. Образующиеся [c.48]

В технике металлические сплавы применяют шире, чем чистые металлы. Сплавы часто обладают очень ценными механическими, технологическими, магнитными и другими свойствами, которыми не обладают чистые металлы. В жидком состоянии большинство металлов растворяются друг в друге в любых пропорциях. В технике сплавы обычно получают путем взаимного растворения wx составляющих в жидком состоянии. При кристаллизации в процессе последующего охлаждения получаются твердые сплавы. Но ив этого правила есть исключения. Например, жидкий свинец почти не растворяется в жидкой меди и в жидком железе. Не растворяются друг в друге в жидком состоянии металлы с большой разницей в объемах атомов и температурах плавления. [c.29]

Строение жидкого металла. Жидкий металл при температуре, близкой к точке плавления, близок по структуре к твердому кристаллическому металлу. Прежде считали, что в жидком состоянии металл даже около точки плавления по атомному строению напоминает газ. Однако сравнение скрытой теплоты плавления и скрытой теплоты испарения показывает, что последняя в 30= 40 раз больше первой. Поэтому при переходе расплавленного металла в газ межатомные связи устраняются практически полностью, а при плавлении твердого металла они лишь немного ослабляются. [c.37]

Во всех установках для закалки из жидкого состояния металл быстро затвердевает, растекаясь тонким слоем по поверхности враш ающегося холодильника. При постоянстве состава сплава скорость охлаждения зависит от толщины расплава и характеристик холодильника. Толщина расплава на холодильнике определяется скоростью его вращения и скоростью истечения расплава, т. е. зависит от диаметра сопла и давления газа на расплав. Большое значение имеет правильный выбор угла подачи расплава на диск, позволяющий увеличить длительность контакта металла с холодильником. Скорость охлаждения зависит также от свойств самого расплава теплопроводности, теплоемкости, вязкости, плотности. [c.861]

Если в жидком состоянии металлы взаимно не растворимы (например, свинец и железо, свинец и алюминий), то после расплавления они образуют два слоя, из которых верхний состоит из металла с меньшим удельным весом, а нижний — с большим, и затвердевают раздельно. Их можно механическим путем отделить один от другого. Такие сплавы почти не находят применения в технике. [c.124]

Диаграмма состояния (рис. 282) взята из работы [1 ]. Построена она по неопубликованным данным [2]. В жидком состоянии металлы полностью взаимно растворимы. у-Еа и Р-Мс1 образуют непрерывный ряд твердых [c.146]

Степень диссоциации молекулярного водорода на атомарный в зависимости от температуры показана на рис. 3.1. Из приведенных данных следует, что в столбе сварочной дуги (Т = 5000 6000 ""С) подавляющее количество водорода находится в атомарном состоянии. Однако при температурах, соответствующих жидкому состоянию металла, большая часть водорода находится в молекулярном состоянии. [c.151]

Однако при температурах, соответствующих жидкому состоянию металла большая часть водорода находится молекулярном состоянии. [c.70]

Этот интервал начинается с переплетения и срастания дендритов в жесткий каркас и заканчивается полным затвердеванием металла. Твердо-жидкое состояние металла характеризуется повышенной хрупкостью, в связи с чем эффективный интервал кристаллизации называют также температурным интервалом хрупкости-При переходе через нижний предел интервала хрупкости (температура реального солидуса) пластические свойства металла [c.226]

Латунь при нагреве в пределах температур 200—600° С приобретает склонность к горячеломкости и, следовательно, к образованию горячих трещин. Трещины появляются главным образом в околошовной зоне и реже — в шве. Направление трещин бывает различным продольные, поперечные, внутренние, наружные с началом или концом от газовой раковины или какого-либо шлакового включения. Горячие трещины могут располагаться и между кристаллами, появляясь в момент твердо-жидкого состояния металла шва. В интервале температур горячеломкости 200—600° С рекомендуется избегать всяких деформаций, связанных с проковкой или допускать правку кромок при более низких температурах. [c.92]

Частицы расплавленного чистого металла по мере снижения температуры становятся менее подвижными. При этом силы, стремящиеся расположить их в закономерном порядке, характерном дл я кристаллической решетки, возрастают. При температурах ниже некоторой критической То (рис. VI.9) энергетически более целесообразным является достаточно строгое распределение положительно заряженных частиц в виде узлов кристаллической решетки, и металл может превращаться из жидкого в кристаллический, твердый. Температура при которой равновероятно как твердое, так и жидкое состояние металла, называется его температурой плавления. [c.296]

Рис. IV. 12. Интервал кристаллизации (а)и зависимость горячеломкости от состава сплавов эвтектического типа (б) (заштрихована область твердо-жидкого состояния металла).

Закристаллизовавшийся металл шва состоит из смешанных в жидком состоянии (в сварочной ванне) расплавленных основного и присадочного металлов. Поэтому доли их участия определяют по исходной конфигурации кромок до расплавления и конечным геометрическим размерам шва. [c.84]

Любое вещество, как известно, может находиться в трех агрегатных состояниях газообразном, жидком и твердом. В чистых металлах при определенных температурах происходит изменение агрегатного состояния твердое состояние сменяется жидким при температуре плавления, жидкое состояние переходит в газообразное при температуре кипения. Температуры перехода зависят от давления (см. рис. 2), но при постоянном давлении они вполне определенны. Температуры перехода наиболее распространенных в технике металлов для давления I ат приведены в табл. 8. [c.42]

Температура плавления — особенно важная константа свойств металла. Она колеблется для различных металлов в весьма широких пределах — от минус 38,9 С, для ртути — самого легкоплавкого металла, находящегося при комнатной температуре в жидком состоянии, до 3410°С для самого тугоплавкого металла — вольфрама. [c.42]

Процесс перехода металла из жидкого состояния в кристаллическое можно изобразить кривыми в координатах время — температура (рис. 26). [c.45]

Охлаждение металла в жидком состоянии сопровождается плавным понижением температуры и может быть названо простым охлаждением, так как при этом нет качественного изменения состояния. [c.45]

Посмотрим, как изменяется степень свободы однокомпонентной системы ()fe=l) для случая кристаллизации чистого металла. Когда металл находится в жидком состоянии, т. е. /= 1 (одна фаза — жидкость), число степеней свободы равно 1(с=Л—/+1 = = 1-1 + 1 = 1). [c.112]

Обратимся к реальному примеру. Предположим, что мы имеем систему из двух компонентов, взаимно нерастворимых в твердом состоянии п не образующих друг с другом химических соединений, но неограниченно растворимых в жидком состоянии, Можно принять с некоторым приближением, что такой системой является, например, система свинец — сурьма (фактически эти металлы ограниченно растворимы в твердом состоянии). Предположим далее, что имеется серия сплавов [c.115]

В зоне контакта кислородной струи с чугуном в первую очередь окисляется железо, так как его концентрация во много раз выше, чем примесей. Образующийся оксид железа растворяется в шлаке и металле, обогащая металл кислородом. Кислород, растворенный в металле, окисляет кремний, марганец, углерод в металле, и содержание их понижается. При этом происходит разогрев ванны металла теплотой, выделяющейся при окислении примесей, поддержание его в жидком состоянии. [c.36]

Для металлов, имеющих сильную склонность к переохлаждению до спонтанного образования центров затвердевания, таких, как галлий, олово, сурьма, описанного выше охлаждения гнезда термометра недостаточно. Получающееся при этом падение температуры стенки гнезда термометра не приводит к возбуждению кристаллизации, поскольку эти металлы могут оставаться в переохлажденном жидком состоянии в случае сурьмы примерно на 40 К ниже равновесной температуры затвердевания. Интенсивное охлаждение наружной стенки тигля потоком аргона или азота [21] позволяет преодолеть эти особенности металлов. В этом случае тигель, но не сколь-нибудь значительный участок печи, должен быть быстро охлажден на несколько десятков градусов. Этого достаточно для возникновения центров кристаллизации по всей внутренней стенке тигля. Выделяющейся теплоты перехода достаточно для повышения температуры образца и тигля до температуры затвердевания в течение нескольких минут. Достижение плато затвердевания образца происходит в результате быстрого роста дендритов, что всегда наблюдается при затвердевании из переохлажденного состояния. Затем рост дендритов прекращается и оставшийся металл затвердевает с гладкой поверхностью раздела фаз, медленно продвигающейся к гнезду термометра. Альтернативный метод [55] возбуждения центров кристаллизации таких металлов, как олово и сурьма, состоит в удалении тигля с образцом из печи при достижении в ней температуры затвердевания и помещении его в другую печь, имеющую температуру примерно на 90 °С ниже. Как только из-за выделяющегося при начале затвердевания тепла прекратится охлаждение тигля с образцом, он переносится в исходную печь, имеющую температуру лишь на несколько градусов ниже температуры затвердевания. Успех подобной процедуры ярко демонстрирует выделение энергии при переходе от жидкого состояния к твердому. [c.177]

Металлы в гвердом и отчасти в жидком состояниях обладают рядом характерных свойств [c.8]

Переход металла из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называется кристаллизацией. Кристаллизация протекает в условиях, когда система переходит к термодинамически более устойчивому состоянию с меньшей свободной энергией или термодинамическим потенциалом F, т. е. когда свободная энергия кристалла меньше жидкой фазы. Если превращение происходит с небольшим изменением объема, то f = Я — TS, где л — полная энергия системы Т — абсолютная температура S — энтропия [c.28]

Таким образом, жидкое состояние металлов от твердого отличается только временем оседлой жизни атома. Время оседлой жизни атома в жидком состоянии рассчитывается по формуле Я. И. Френкеля. Поданным Я. И. Френкеля, образующаяся жидкая фаза кристаллоподобна, поскольку при малом времени взаимодействия между атомами жидкий металл ведет себя как твердый. Поэтому в жидком металле атомы стремятся сблизиться. Электростатические силы, которые определяют межатомное расстояние в кристаллах, действуют и в жидкости. Наименьшее расстояние между атомами в жидкости близко к межатомному расстоянию в кристалле этого же металла однако число атомов, находящихся на этом расстоянии, неодинаково. Структура жидкого металла даже при температуре плавления менее упорядочена, чем структура твердого металла. Структуру жидкой фазы при температуре плавления можно представить состоящей из мгновенных закономерно ориентированных плотных группировок атомов, которые в результате теплового движения и столкновения с соседними атомами сразу же уничтожаются. [c.42]

На кафедре проводятся теоретические и экспериментальные исследования по вопросам взаимодействия газов с литейными сплавами. Разработаны теория и методика экспериментального определения водо-родопроницаемости, коэффициентов диффузии и массопереноса водорода в жидких металлах. Помимо расширения представлений о модели жидкого состояния металлов появилась реальная возможность использования явления переноса водорода для практического применения. На основании этих исследований разработаны методика и конструкции установок для экспресс-определения содержания водорода в жидких алюминиевых сплавах непосредственно в плавильных или раздаточных печах. [c.68]

Наиболее распространенный способ получения аморфных веществ сводится к замораживанию структуры жидкости. Например, такое хорошо известное аморфное вещество, каким является стекло (главный структурный элемент SiOa), получается при охлаждении расплава на воздухе. Точно также издавна получали и другие стекла, не только силикатные. Аморфное же состояние металлов и сплавов до недавнего времени реализовать не удавалось. Это связано с особенностями жидкого состояния металлов. [c.46]

Отметим, что совершенно необязательно последовательное затвердекание стали в слитке от поверхности к центру. При определенных условиях, зависящих от химического состава сплава, размеров слитка и скорости теплоотвода, возможно возникновение таких ситуаций, когда после затвердевания зоны, прилегающей к стенкам изложницы, начинается кристаллизация расплава осевой зоны. В этом случае кристаллизация расплава идет с двух сторон со стороны наружной поверхности и с осевой стороны расплав, расположенный в промежуточной части (между осевой и наружной зонами), кристаллизуется в последнюю очередь. Подобные условия могут возникать в тех случаях, когда расплав промежуточной зоны слитка сильно обогащается атомами растворенных элементов, заметно снижающих температуру солидуса. Этому в сильной степени способствует широкий температурный интервал кристаллизации сплава. Если же при этом интенсивность отвода тепла недостаточная (например, большая масса металла) , то температура конца затвердевания может оказаться заметно ниже температуры металла в этой зоне, и, следовательно, металл удет находиться в жидком состоянии. Металл же осевой зоны слитка при р.ассматриваемой ситуации, как менее обогащенный по сравнению с металлом промежуточной зоны и, следовательно, имеющий более высокую температуру конца затвердевания, закристаллизуется раньше, чем металл промежуточной зоны. [c.95]

Как известно, многокомпонентность пара приводит к возникновению в паре диффузионных сопротивлений. Кроме того, возможно снижение коэффициентов конденсации и, следовательно, увеличение сопротивлений фазового перехода. Рассмотрим бинарную смесь неограниченно смешивающихся в жидком состоянии металлов при давлении достаточно высоком, чтобы пренебречь сопротивлением фазового перехода. Диаграмма температура—состав (рис. 6) [c.12]

Большой цикл работ посвящен проблеме жидкого состояния металлов н сплавов. Это работы Б. А. Баума, Е. А. Клименкова и соавторов о межионном взаимодействип в жидких металлах группы железа, С. П. Довгопола и др. о плотности металлов триады железа. К этому же циклу относятся электронографн-ческие исследования аморфных пленок, выполненные Е. С. Левиным, и статьи А. А. Фролова по выращиванию монокристаллов. [c.3]

Чтобы достигнуть полностью жидкого состояния, нужен некоторый перегрев на величину ДГп (разница в свободной энергии Однако жидкое состояние металла, особенно при температуре, не на шого превышающей равновесную температуру плавления, нельзя представлять как состояние при полностью разрушенной aтo цюй кристаллической решетке. Существует даже мнение, что в жидком состоянии металл сохраняет кристаллическую решетку, но с сильно возросшим чпслом вакансий. В качестве доказательства приводится то обстоятельство, что при переходе из твердого состояния в жидкое нтотность больпшнства металлов изменяется всего на 3. Этой величиной и оценивается доля вакансий у жидкого мета.тла, в то же время у твердого она составляет 0,1 %. [c.27]

При переходе металла из одного агрегатного состояния в другое внутренняя энергия его остается неизменной, а свободная энергия имеет разные значения. Для расплавленного металла она значительно больще, чем для кристаллического состояния, поэтому жидкое состояние металла является менее устойчивым. Изменение внешних условий —охлаждение жидкого металла — приводит к уменьшению собственной энергии и при достижении некоторого, определенного для данного значения температуры происходит его переход в кристаллическое состояние. Этот процесс носит название кристаллизации. [c.18]

Усадочные раковин ы — сравнительно крупные полости, расположенные в местах отливки, затвердеваюп их последними (рис. 4.4, а). Сначала около стенок лите 1ной формы образуется корка 1 твердого металла. Вследствие того что усадка расплава при переходе из жидкого состояния в твердое превышает усадку корки, уровень металла в незатвердевтей части отливки понижается до уровня а—а. В следующий mo.wht времени на корке / нарастает новый твердый слой 2. а уровень жидкости опять понижается до уровня [c.124]

Горячие трещины в отливках возникают в процессе кристаллизации и усадки металла при переходе из жидкого состояния в тве при температуре близкой к температуре солидуса. Горячие трещ..иы проходят по границам кристаллов и имеют окисленную поверхность. Склонность сплавов к образованию горячих трещин увеличивается при наличии неметаллических включений, газов (водорода, кислорода), серы и других примесей. Кроме того, образование горячих трещин вызывают резкие переходы от тонкой части отливки к толстой, острые углы, выступающие части и т. д. Высокая температура заливки способствует увеличению зерна металлической структуры и увеличению перепада температур в отдельных частях отливки, что повышает вероятность образования трещин. [c.126]

Горячие трещины образуются в пе1)иод кристаллизации сварного нша, когда металл находится в двухфазном гвердо-жидком состоянии. В этом состоянии металл имеет очень малые прочность и пластичность. В результате развития внутренних сварочных деформацн11 растяжения возможно разрушение по незатвердевшим жидкн.м прослойкам между кристаллитами. Как правило, горячие трещины образуются вдоль оси сварных швов в зоне стыка столбчатых кристаллитов, где завершается кристаллизация шва (рис. 5.49, а). Склонность к горячим трещинам повышается нри наличии в металле шва вредных примесей, которые обладают повышенной способностью к ликвации и образованию легкоплавких соединений. Последнее равносильно увеличению интервала кристаллизации, т. е. времени пребывания металла в двухфазном состоянии. [c.231]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...