Кристаллизация металлов и аллотропические превращения в них

Теплота кристаллизации и аллотропического превращения металлов [c.18]

Образовавшиеся в затвердевшем металле шва в результате первичной кристаллизации столбчатые кристаллиты имеют аустенитную микроструктуру (диаграмма состояния системы Fe- сплавов на рис. 6.2, справа). При дальнейшем охлаждении металла, при температуре аллотропического превращения Асз начинается процесс перестройки атомов пространственной решетки - перекристаллизация. В результате перекристаллизации происходит распад части аустенита и превращение его в феррит. Так как растворимость углерода в феррите меньше, чем в аусте-ните, выделяющийся углерод вступает в химическое соединение с железом, образуя цементит. [c.257]

На рис. 36, а -представлена диаграмма состояния двух металлов, полностью взаимно нерастворимых в твердом состоянии. Металл А может иметь две аллотропических модификации при низких температурах А а., при высоких Ац. Верхняя часть диаграммы состояния такая же, как у двух взаимно нерастворимых металлов, не имеющих аллотропических превращений. Она соответствует первичной кристаллизации из жидкого сплава. Линия АСВ — ликвидус, линия M N — солидус. [c.53]

Термический метод является основным наиболее распространенным методом изучения сплавов, особенно при затвердевании их из жидкого состояния, сопровождающемся значительным выделением теплоты кристаллизации, что позволяет надежно определять критические точки. При наличии аллотропических превращений в твердом состоянии переход металла от одной кристаллической решетки к другой, особенно при изменении растворимости в твердом состоянии, может сопровождаться незначительным выделением тепла и термическим методом определяется очень плохо. Поэтому превращения в твердом состоянии лучше исследовать по изменениям в структуре, объемным изменениям, изменениям магнитных и электрических свойств, твердости и т. д. [c.90]

В случае аллотропического превращения, как и при затвердевании жидкого сплава, выделяется тепло, и, на кривых охлаждения наблюдаются температурные остановки в виде горизонтальных площадок. Однако тепла здесь выделяется в несколько раз меньше, чем при затвердевании. Изменение кристаллической структуры при аллотропическом превращении совершается в твердом состоянии, поэтому называется вторичной кристаллизацией. В простейших случаях, например, когда аллотропическое превращение происходит в чистом металле, входящем в структуру затвердевшего сплава, оно происходит для любого состава сплава при постоянной температуре (фиг. 65, б) на горизонтальной линии NM. [c.105]

Для медленно охлаждающегося чистого металла кривая охлаждения будет иметь вид, показанный на рис. 1.8, а. Кривая охлаждения свидетельствует о том, что жидкий металл охлаждается равномерно до точки А. В точке А понижение температуры прекращается. Между точками А и Б находится участок так называемой критической температуры, при которой начинается и заканчивается кристаллизация металла. Далее температура вновь понижается равномерно. Кривая охлаждения сплава показана на рис. 1.8, в (она станет понятна после изучения аллотропических превращений). Охлаждение аморфного тела протекает плавно (рис. 1.8, б), так как оно постепенно отвердевает вследствие уменьшения подвижности частиц. Кажущееся твердым аморфное тело по структуре представляет собой переохлажденную жидкость. [c.13]

Аллотропические превращения, как и кристаллизация металла, протекают с поглощением или выделением теплоты, поэтому на кривых охлаждения можно наблюдать небольшие горизонтальные площадки. Температуры, соответствующие этим площадкам, называются критическими (как и при кристаллизации). [c.14]

Переход металла из жидкого состояния в твердое называют первичной кристаллизацией, аллотропические превращения — вторичной кристаллизацией. [c.14]

Эта способность металлов названа вторичной кристаллизацией, или аллотропией (по-гречески — иной вид ), а изменения, происходящие в расположении атомов в кристаллах, — аллотропическими превращениями. Одновременно с изменением кристаллической решетки изменяются. свойства мета-лла. [c.17]

Аллотропическое превращение представляет собой вторичную кристаллизацию металла и аналогично процессу первичной кристаллизации его из жидкости для начала аллотропического пре-врашения требуется переохлаждение, образование но вых зерен происходит из центров кристаллизации за счет их последующего роста. [c.40]

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ МЕТАЛЛОВ И АЛЛОТРОПИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В НИХ [c.73]

Аллотропические превращения металлов представляют собою процесс вторичной кристаллизации, или перекристаллизации. Последняя осуществляется аналогично кристаллизации из жидкого состояния. [c.76]

Эта способность металлов названа вторичной кристаллизацией, или аллотропией (по-гречески значит иной вид ), а изменения, происходящие в расположении атомов в кристаллах, — аллотропическими превращениями. [c.17]

Переход металлов из жидкого состояния в твердое носит название первичной кристаллизации. У металлов, не имеющих аллотропических превращений, происходит только первичная кристаллизация. У металлов, существующих в различных модификациях, наблюдается два вида кристаллизации первичная и вторичная (перекристаллизация). Вторичная кристаллизация протекает в металле, находящемся в твердом состоянии, при переходе его из одной кристаллической (аллотропической) формы в другую. [c.103]

Вторичная кристаллизация. При кристаллизации металлов, имеющих аллотропические модификации, в них происходит вторичная кристаллизация (перекристаллизация). В сплавах также наблюдается перекристаллизация, которая может быть связана или с аллотропическими превращениями их компонентов, или же с частичным или полным распадом твердых растворов. При распаде твердых растворов могут образоваться новый твердый раствор, химическое соединение или механическая смесь. Превращения в сплавах в твердом состоянии протекают с образованием новых фаз и поэтому называются фазовыми превращениями. Температуры, при которых протекают эти превращения, называют температурами фазовых превращений. [c.116]

Переход металлов из жидкого состояния в твердое называется первичной кристаллизацией. У металлов, не имеющих аллотропических превращений, происходит только первичная кристаллизация, а у металлов с аллотропическими формами или модификациями происходит сначала первичная, а затем вторичная кристаллизация в твердом состоянии при переходе из одной модификации в другую при потере или получении тепла. На рис. 1-4 представлена кривая охлаждения металла с аллотропическими превращениями, на которой верхняя горизонтальная площадка соответствует температуре первичной кристаллизации, а нижняя — температуре вторичной кристаллизации. [c.12]

Диаграмма состояния сплавов, для случая с аллотропическим превращением. Как и при затвердевании жидкого сплава, при переходе из одного аллотропического состояния в другое при охлаждении выделяется тепло и на кривых охлаждения наблюдаются температурные остановки в виде горизонтальных площадок. Однако тепла здесь выделяется в несколько раз меньше, чем при затвердевании. Изменение кристаллической структуры при аллотропическом превращении совершается в твердом состоянии и поэтому также называется вторичной кристаллизацией. Диаграммы для случая аллотропического превращения являются сложными — двухэтажными . В простейших случаях, например когда аллотропическое превращение происходит в чистом металле или химическом соединении, входящем в структуру затвердевшего сплава, оно происходит для любого состава сплава при постоянной температуре (фиг. 32, а) на горизонтальной линии ЫМ [c.61]

Параллельно с разработкой методики одноступенчатых ускоренных расчетов равновесия реакций с участием полиморфных веществ была составлена классификация поли- морфных превращений металлов и неметаллов в зависимо-сги от числа модификаций их. Приведены подробные сводки вычисленных автором уравнений равновесия для каждого аллотропического превращения всех полиморфных металлов. Тем же одноступенчатым методом были рассчитаны уравнения равновесия для процессов плавления (кристаллизации), испарения и сублимации металлов. Составлены сводки таких уравнений почти для всех металлов и неметаллов. Полные сводки уравнений равновесия полиморфных превращений и процессов плавления, кипения и сублимации металлов в специальной литературе отсутствуют и составлены впервые. [c.11]

Термический анализ основан на выделении или поглощении тепла при внутренних превращениях, происходящих в металлах и сплавах. Так, при помощи термического анализа можно определить температуры фазовых превращений (критические точки), например, температуры кристаллизации, аллотропических превращений и др. При испытании в процессе нагрева и охлаждения металла регистрируются температура и время. В результате термического анализа получают кривые нагрев — охлаждение для данного металла или сплава горизонтальные площадки или перегибы на кривых нагрев — охлаждение, наблюдаемые при определенных температурах, соответствуют критическим точкам превращений. [c.23]

Переход металлов из жидкого состояния в твердое называют первичной кристаллизацией. Превращения, протекающие в металлах в твердом состоянии, называют вторичной к р и с т а л л и 3 а п, и е й, илн п е р е к р и с т а л л и-3 а ц и е й. Для чистых металлов перекристаллизацией является переход из одной аллотропической формы в другую. Таким образом, у металлов, не имеющих аллотропических превращений, происходит только первичная кристаллизация, а у металлов, имеющих различные аллотропические формы, наблюдаются оба вида кристаллизации. [c.37]

На рис. 17 приведена кривая охлаждения при аллотропическом превращении металла, полученная методом термического анализа. Нижний горизонтальный участок на кривой охлаждения соответствует температуре перехода металла из одной модификации в другую — из Р в а. Явление аллотропии также объясняется стремлением металла перейти из состояния с более высоким запасом свободной энергии в состояние с ее меньшим запасом. Для начала аллотропического превращения, так же как и для начала кристаллизации, необходимо переохлаждение образование новых зерен происходит путем кристаллизации и последующего роста [c.43]

Если металл претерпевает аллотропическое превращение, то при охлаждении в нем наблюдается вторичная кристаллизация (перекристаллизация). При вторичной кристаллизации имеют место перестройка кристаллической решетки и образование новых кристаллов из кристаллов прежней формации. Вторичная кристаллизация сопровождается выделением тепла и характеризуется соответствующей горизонтальной площадкой на кривой охлаждения металла. [c.62]

Термический метод основан на выделении или поглощении теплоты при внутренних превращениях, происходящих в металлах и сплавах. При помощи термического метода можно определить температуры фазовых превращений (критические точки), например, температуры кристаллизации, аллотропические превращения и др. При испытании в процессе нагрева и охлаждения металла регистрируют температуру и время, строят кривые нагрева и охлаждения и диаграммы состояния сплавов. [c.85]

Аллотропические превращения очень схожи с процессами первичной кристаллизации чистого металла. Для начала аллотропического превращения требуется переохлаждение образование новых зерен идет путем возникновения центров кристаллизации и их последующего роста число центров кристаллизации и скорость роста зависят от степени переохлаждения в процессе аллотропического превращения выделяется скрытая теплота. [c.27]

У сплавов на основе железа аллотропическое превращение у-железа в а-железо сопровождается изменением строения металла шва за счет появления новых образований в пределах первичного зерна аустенита. Этот процесс называется вторичной кристаллизацией или перекристаллизацией, а возникающая в результате структура — вторичной структурой. [c.528]

Для металлов и сплавов, претерпевающих при охлаждении аллотропические превращения (сплавы железа с углеродом и другие технические сплавы), первичная структура сохраняется до температуры аллотропического превращения. Для сплавов на основе железа аллотропические превращения проявляются в переходе у-железа в а-железо. Переход металла шва из одного аллотропического состояния в другое, происходящий в твердом состоянии, называется вторичной кристаллизацией. Структура металла шва, возникающая в результате вторичной кристаллизации, называется вторичной структурой. Характер вторичной микроструктуры зависит от химического состава металла шва, термического цикла и других причин. [c.91]

Кристаллизация металла сварочной ванны начинается у границы с не-расплавившимся основным металлом В зоне сплавления. Различают кристаллизацию первичную и вторичную. Первичной кристаллизацией называют процесс перехода металлов и сплавов из расплавленного (жидкого) состояния в твердое. Структура металлов, не имеющих аллотропических превращений, определяется только первичной кристаллизацией. Металлы и сплавы, имеющие аллотропические формы или модификации, после первичной кристаллизации при дальнейшем охлаждении претерпевают вторичную кристаллизацию в твердом состоянии — переход из одной аллотропической формы в другую (фазовые превращения). [c.42]

В металлах и сплавах могут иметь место следующие основные риды превращений 1) переход чистого металла из твёрдого состояния в жидкое и обратно 2) переход металла из одной аллотропической формы в другую 3) кристаллизация избыточного компонента (чистого металла, твёрдого раствора или химического соединения) из жидкого сплава, затвердевающего по соответствующей диаграмме плавкости 4) выпадение одного из компонентов из твёрдого раствора в случае его пересыщен-ности при данной температуре. Превращения (критические точки) могут быть обнаружены построением и анализом кривых нагревания и охлаждения металлов и сплавов. [c.188]

Различные аллотропические формы могут быть у обоих металлов, образующих систему сплавов. Допустим, что высокотемпературные модификации А и fip имеют одинаковые типы кристаллических решеток и неограниченно взаимно растворимы (рис. 36, г). Низкотемпературные модификации А а в Ва частично взаимно растворимы. Обозначим р-твердый раствор Л и а -твердый раствор Ва в А а а"-твердый раствор А в Ва. Верхняя часть диаграммы состояния такая же, как у сплавов с полной взаимной растворимостью, а нижняя — как у сплавов с ограниченной взаимной растворимостью при первичной кристаллизации. Превращение твердого раствора р в а и а" будет протекать так же, как кристаллизация из жидкого раствора. [c.55]

Нагрев или охлаждение металла в твердом состоянии может вызвать переход одного вида кристаллической решетки в другую, который называется аллотропическим (полиморфным) превращением и подчиняется законам кристаллизации. После перехода металла из жидкого состояния в твердое (перекристаллизация) изменяется его кристаллическое строение. Перекристаллизация как при нагреве, так и при охлаждении является очень важным фактором, влияющим на кристаллическую структуру, зернистость и свойства металлов. При сварке перекристаллизация позволяет нарушить неблагоприятное строение в виде вытянутых столбчатых кристаллов и создать более мелкозернистую структуру. Перегретые при сварке зоны основного металла можно за счет дополнительного нагрева с последующим охлаждением вновь сделать мелкозернистыми. [c.6]

Превращения, происходящие при расплавлении металла (или при его кристаллизации из жидкости), обычно характеризуются большим тепловым эффектом, чем превращения в твердом состоянии, как, например, аллотропические и др. (табл. 1). [c.13]

На рис. 3.21, II компоненты при переходе из жидкого состояния в твердое дают неограниченные твердые 7-растворы, а при дальнейшем охлаждении компонент Л претерпевает полиморфное превращение 7 а, а компонент Б — превращение 7 р- Новые аллотропические формы элементов дают эвтектоид Э — механическую смесь, образующуюся при вторичной кристаллизации, и ограниченные твердые а-растворы (Б в Л) и р-растворы (Л в Б). При сварке плавлением у кромок как со стороны шва, так и со стороны металлов Л и Б будут располагаться соответственно кристаллы твердых а- и Р-растворов, при удалении от кромки Л зона а-кристаллов с третичными выделениями р-фазы, а со стороны кромки металла Б — р-кристаллы с третичными вы- [c.55]

Железо—металл, широко распространенный в природе в земной коре его содержится 5,1%. Плотность железа 7,83, температура плавления 1535° С. Как было указано в главе I, железо имеет две аллотропические модификации a TjTpa рис. 39 приведена кривая охлаждения железа, на которой имеется несколько горизонтальных участков, соответствующих температурам кристаллизации и аллотропических превращений. [c.72]

Атомы, находящиеся на поверхности кристалла, остаются неуравновешенными со стороны внутренних атомов его кристаллической решетки. Силы атомной связи стремятся втянуть атомы, находящиеся на поверхности, внутрь, это и проявляется в поверхностном натяжении, величина которого определяется коэффициектом, равным избыточной поверхностной энергии, отнесенной к единице поверхности центра кристаллизации. О величине коэффициента поверхностного натяжения металлов с газом судят по теплоте испарения, или плавления, или аллотропического превращения, которые тем выше, чем выше силы атомной связи. Например, для железа этот коэффициент 1200, для цинка — 650. з/сл( , коэффициент поверхностного натяжения кристаллов с расплавом в несколько раз ниже, чем с газовой средой, и тем ниже, -чем плотнее укладка атомов на их поверхности. [c.40]

У металлов н сплавов е аллотропическими модификациями, например у сталей, в процессе охлаждения в твердом состоянии протекает вторичная кристаллизация или перекристаллизация. В этом случае свойства вторичной структуры определяются модификациями, стабильными при более низких температурах. Существует, однако, определенная связь между первичной и вторичной структурами, поэтому необходимы исследования первичной структуры н у сплавов е аллотропическими превращениями. Кроме того, первичная структура перед перекристаллизацией подвержена воздействию нагрузок, например усадочных напряжений. Образующиеся в сварных швах трещ.ины не могут быть объяснены вторичной кристаллизацией. Поэтому для металлографических исследований важно иметь представление о процессах первичной кристаллизации. [c.30]

Это превращение должно совершаться при- -18° (точка перехода), однако оно практически происходит при более низких температурах в силу обычно наблюдаемого сильного переохлаждения р-модификации. Поэтому при обыкновенной (комнатной) температуре получаются кристаллы -модификации олова известного вида, называемого обычно белым оловом. Хотя эта модификация в условиях ниже +18 является уже неустойчивой, но переход ее в модификацию а (так называемое серое олово) не происходит при комнатной температуре, что можно объяснить, основываясь на теории Таммана число зародышей и скорость превращения для кристаллов этой модификации в данных условиях весьма малы. С понижением температуры ниже +18° число зародышей и скорость кристаллизации возрастают, и при температурах градусов на 20 ниже нуля процесс перехода -модификации в а-модификацию совершается сравнительно быстро вплоть до полного завершения превращения. Кристаллы р-модификации, изменяя свое внутреннее строение из тетрагональной призмы в решетку типа алмаза (фиг. 8), вместе с тем резко изменяют удельный вес с 7,3 до 5,5 и внешние очертания. При этом кристаллы а принимают такую форму, что не укладываются в плотную массу тесно прилегающих друг к другу зерен. Плотный, тягучий исходный -металл превращается в столь хрупкий, что легко рассыпается в порошок. Конечно, всякое изделие из олова должно при этом стать негодным. В практике это явление известно под названием оловянной чумы . Здесь аллотропическое превращение сопровождается полным изменением вида первоначальных кристаллов и образозанием довых, совершенно иных по величине и форме. [c.35]

У сплавов лгслеза с углеродом первичная структура сохраняется до температуры аллотропических превращений, заключающихся в изменении строения металла, которое происходит в твердом состоянии и называехся вторичной кристаллизацией. Структуру металла наплавки называют вторичной структурой. Вторичная кристаллизация приводит к изменению микроструктуры почти не влияя на макроструктуруХарактер вторичной микроструктуры зависит от химического состава наплавленного металла и скорости его охлаждения. При вторичной кристаллизации в наплавленном металле могут возникать дефекты в виде холодных трещин. [c.25]

Центры кристаллизации новой фазы самопроизвольно зарождаются с заметной скоростью только при определенном значительном переохлаждении, что также связано с объемными изменениями при превращении и с необходимостью совершить работу против упругих сил и работу пластической деформации в момент образования зародыша, даже если он возникает на поверхности образца. Для возможности превращения необходимо выполнение условия ДФ > , где Е — упругая энергия и работа пластической деформации, связанная с образованием зародыша полиморфной модификации (отнесенная к грамм-атому металла) ДФ — разность свободных энергий исходной и образующейся аллотропических модификаций АФ = LATIT (L — скрытая теплота превращения АТ — переохлаждение Г, — температура равновесия фаз). Из этого условия следует, что температура переохлаждения, при которой могут возникать зародыши новой фазы, должна превышать АТ о = ETJL. [c.17]

В металлах и сплавах могут иметь место следуюшие основные виды фазовых превращений 1) переход чистого металла из твердого состояния в жидкое и обратно 2) переход металла из одной аллотропической формы вдругую 3) кристаллизация избыточной фазы (чистого металла, твердого раствора или химического соединения) при распаде твердого раствора в процессе охлаждения в случае его иересыщенности при данной [c.55]

Нагрев или охлаждение металла в твердом состоянии может вызвать переход одного вида кристаллической решетки в другой в соответствии с минимумом свободной энергии, отвечающем тому или иному расположению атомов (см. рис. 3.1). Такой переход при нагреве или охлаждении металла называют аллотропическим или полиморфным превращением. Процессы аллотропических изменений подчиняются законам кристаллизации (для их протекания требуется перенагрев или переохлаждение), рост зерен новой фазы (кристаллов с другой атомной решеткой) подчиняется законам образования и роста зародышей. [c.37]

Наблюдая момент изменения какого-нибудь из свойств металла, можно определить точку кристаллизации (плавления) металла. Помимо кристаллизации или плавления в чистых металлах возможны еще и превращения в твердом состоянии, к-рые состоят в переходе от одного типа расположения атомов в пространстве к другому и к-рые также сопровождаются скачками в изменении всех свойств. Такого рода превращения обычно называют аллотропическими. Из чистых металлов железо, кобальт, марганец 1 >лово имеют по несколько аллотропич. форм. Для чистых металлов характерно протекание всякого превращения при строго постоянной темп-ре, что обусловлено общим законом равновесия — правилом фаз. В сплавах двух металлов явления значительно сложнее и разнообразнее. Т. к. характер явлений, наблюдаемых при изменении темп-ры, в случае сплавов определяется тем, в какие взаимоотношения вступили при сплавлении компоненты, то надо прежде всего остановиться на классификации и характеристике типов взаимоотношения компонентов. Известны следующие основные случаи взаимоотношений компонентов 1) два компонента не смешиваются или смешиваются лишь частично в жидком состоянии 2) компоненты дают однородный жидкий сплав или раствор, к-рый при кристаллизации переходит в однородный твердый кристаллический раствор 3) компоненты дают однородный жидкий раствор, который при кристаллизации распадается на смесь двух видов кристаллических твердых растворов 4) компоненты образуют новое [c.376]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...