Структура при кристаллизации ячеистая

Из рисунка видно, что при кристаллизации металлов с малым содержанием примесей в случае больших значений Ф в шве образуется ячеистая структура. При Ячеисто- сварке сплавов в зоне сплавления [c.454]

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]

Характер кристаллизации в зоне сплавления изменяется в зависимости от величины зазора, определяющего количество жидкой фазы. Так, при пайке железа Армко медью в среде водорода в больших зазорах порядка 0,5—2 мм кристаллизация происходит с образованием развитой дендритной структуры. При зазорах 0,4—0,3 мм затвердевание идет путем образования и роста крупных ячеистых кристаллов на границе с железом и разветвленных кристаллов в центре шва. С уменьшением зазора преобладающей становится [c.114]

Наименьшая химическая неоднородность возникает при гладком росте примеси вследствие малой скорости кристаллизации оттесняются фронтом затвердевания, границы между кристаллитами тонкие. Больше примесей остается на границах кристаллитов и на субграницах ячеек при ячеистом росте. Наибольшая химическая неоднородность образуется при дендритном росте. Между автономными кристаллитами также образуются ликвационные прослойки, но здесь они менее опасны. Эти кристаллиты не имеют преимущественного направления роста, прослойки равномерно распределены в затвердевшем металле. Таким образом, наиболее опасны для качества сварного шва дендритные кристаллиты. Поэтому важно, чтобы первичная структура металла шва была мелкозернистой с незначительной химической неоднородностью. Этого можно добиться, вводя в сварочную ванну элементы-модификаторы или твердые частицы, которые послужат центрами для автономных кристаллитов. [c.28]

На форму роста кристаллов затвердевающего сплава величина переохлаждения оказывает решающее влияние. Гладкий фронт кристаллизации устойчив при малом термическом переохлаждении расплава перед фронтом кристаллизации. С развитием зоны концентрационного переохлаждения гладкая форма фронта кристаллизации становится неустойчивой, появляются выступы, вершины которых продвигаются через обогащенный примесью слой расплава. Возникает дополнительный диффузионный поток (параллельный фронту), что снижает концентрацию примеси в этих местах и тем самым повышает температуру кристаллизации на вершинах выступов. Все ЭЮ обеспечивает устойчивость системы выступов, образуется ячеистая структура. [c.100]

Структура паяного шва в значительной мере определяется величиной капиллярного зазора [41—43]. При малых зазорах порядка сотых долей миллиметра идет направленная послойная кристаллизация. С увеличением зазора до десятых долей миллиметра (0,15—0,3 мм) идет ячеистая кристаллизация. С дальнейшим увеличением зазора до 0,5 мм получают развитие дендритные формы роста. В некоторых случаях создаются такие значительные переохлаждения, что становится возможным самопроизвольное образование зародышей перед фронтом [c.101]

НИИ кристаллогидратов возможно разделение смеси и ее переохлаждение, вызывающие нестабильность этих недорогих веществ и снижающие число рабочих циклов. Для устранения этих недостатков к теплоаккумулирующему материалу добавляют специальные вещества, которые обеспечивают равномерную кристаллизацию расплава и способствуют длительному использованию материала в многократных циклах плавления — затвердевания. Для организации эффективного теплообмена используются сребренные поверхности, капсулы, заполненные теплоаккумулирующим материалом, а также теплопроводные матрицы (ячеистые структуры), Это необходимо в первую очередь при использовании органических веществ, имеющих очень низкий коэффициент теплопроводности [0,15 Вт/ (м °С)]. [c.50]

Металлографически кристаллизация на оксидной пленке выявляется в виде ячеистой структуры только при микроисследованиях как со стороны самой [c.631]

Смена форм затвердевания вызывается изменением условий кристаллизации. Согласно существующим представлениям, кристаллизация сплавов определяется градиентом температуры расплава, а также величиной и протяженностью области концентрационного переохлаждения вблизи фронта кристаллизации. При прочих равных условиях уменьшение зазора, а следовательно, толщины 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. Следует отметить, что окончательная кристаллическая структура металла зоны сплавления не соответствует первоначальным формам роста кристаллов. Новые прямолинейные границы зерен в шве пересекают в произвольных направлениях дендритные и ячеистые кристаллы. [c.114]

Фронт кристаллизации и форма кристаллов. При затвердевании металлов и сплавов типа твердых растворов фронт кристаллизации может быть плоским и дендритным. Дендритная структура сплавов сходна со структурой дендритов в чистых металлах. Отличие состоит лишь в том, что в дендритах сплавов имеется субструктура, напоминающая ячеистую. В сплавах, кроме того, ячеистым может быть и фронт кристаллизации. Структура сплава при ячеистой кристаллизации состоит из параллельных элементов, имеющих форму стержней, расположенных в направлении кристаллизации. С увеличением термического или концентрационного переохлаждения ячеистая структура может переходить в дендритную, и наоборот. В условиях незначительного переохлаждения как в чистых металлах, так и в сплавах фронт кристаллизации плоский. [c.115]

Рост кристаллов может происходить различными способами. Кристаллы могут расти слоями, причем каждый слой заполняется со скоростью по крайней мере не меньшей скорости образования новых слоев. Поверхность раздела кристалла можно представить либо в виде кристаллографических плоскостей, либо (если при выращивании существует градиент температур) в виде поверхностей, параллельных поверхностям изотермы. Если скорость заполнения слоев меньше скорости их образования, происходит радиальный рост древовидных образований —дендритов. Поверхности раздела в кристалле часто имеют ячеистую (в виде пчелиных сот) структуру. Попытки кинетического и термодинамического объяснения различного характера роста кристаллов имели больший или меньший успех, но к настоящему времени пока нет общей теории, объясняющей все особенности этого процесса. Недавно было обнаружено, что морфология кристаллов в значительной степени определяется величиной энтропии плавления. Вещества с большой энтропией плавления — к этой категории относится большинство органических соединений — имеют кристаллы с большими плоскими гранями, а если энтропия плавления мала — металлы и некоторые органические соединения со сферической симметрией,— кристаллизация сопровождается образованием поверхностей раздела, параллельных поверхностям изотермы, даже если поверхности раздела не совпадают с кристаллографическими. В этих веществах возможен также дендритный или ячеистый рост кристаллов в зависимости от чистоты соединения и температурного режима кристаллизации. На рис. 93 представлены некоторые из поверхностей раздела, наблюдаемых в визуально прозрачных кристаллах. Величина энтропии плавления определяет степень диффузности поверх- [c.202]

Концентрационное уплотнение, вызывая ячеистую кристаллизацию, одновременно приводит и к появлению ячеистой ликвации, которая может быть весьма значительной (концентрация примесей может измениться в 10 раз и более). Особенно сильно явление ликвации выражено в случае ячеисто-дендритных и дендрит- ,23, хема образования НЫХ структур при продвижении фрон- еждендритной химической нега кристаллизации в направлении за- однородности [c.465]

При горячей деформации эти включения в зависимости от температуры не изменяют или повышают сопротивление деформации. Сопротивление деформации повышается с увеличением содержания SiOg. При кристаллизации включения образуют гетерогенную (ячеистую) структуру и при исследовании в темном поле или поляризованном свете кажутся относительно прозрачными. [c.179]

Исследование влияния количества жидкой фазы в шве на формирование спая на примере пайки низкоуглеродистой электротехнической стали ОЗВД показало, что в среде водорода в больших зазорах (около 0,5—2 мм) кристаллизация в шве происходит с образованием развитой дендритной структуры. При зазорах 0,4—0,3 мм затвердевание идет путем образования и роста крупных ячеистых кристаллов на границе с железом и разветвленных кристаллов в центральной части шва. С уменьшением зазора преобладающей становится ячеистая форма затвердевания. При зазоре 0,05 мм кристаллизация происходит путем образования по [c.31]

Другим очень важным типом морфологии поверхности раздела является так называемая ячеистая структура, образующаяся при некоторых условиях при выращивании кристаллов из расплава, загрязненного примесями, или при кристаллизации сплавов. Фотографии подобной структуры приведены на фиг. 17 и 18. На фиг. 17 показана поверхность кристалла свинца после декантации расплава, а на фиг. 18 — фотография кристаллов льда, образующихся при росте из раствора К2СГО4. В 1953 г. Руттер и Чалмерс [13 J первыми высказали предположение, что эта ячеистая субструктура, которую можно наблюдать на поверхности раздела кристалл — расплав с помощью метода декантации, возникает вследствие образования в непосредственной близости от поверхности рйздела зоны концентрационного переохлаждения расплава. Несколькими годами раньше это явление было предсказано теоретически Иванцовым [91. Связано оно с накоплением примеси на фронте кристаллизации (фиг. 19). На основании диаграммы состояния и известного закона распределения примеси в расплаве можно рассчитать распределение равновесной температуры затвердевания Те взятой жидкости (фиг. 19). Кроме [c.181]

В случае больших степеней переохлаждения возникающие в чистых металлах кристаллы растут, не имея правильной кристаллографической огранки и приобретают разветвленную, дендритную форму. При кристаллизации сплавов в условиях возникновения концентрационного переохлаждения структура фронта кристаллизации может носить ячеистый или дендритный характер. При дендритном характере кристаллизации в местах стыков ветвей и соприкосновения растущих соседних дендри-тов, т. е. на границах образующихся зерен, как правило, скапливаются всякого рода примеси. В тех местах, где застывали последние участки жидкого металла, т. е. в междуосных пространствах и на границах соседних дендритов, обыкновенно образуются еще микроскопические усадочные раковины, или поры. Эти микроскопические поры и места скопления примеси — нежелательные последствия дендритного характера кристаллизации, так как могут привести к значительному понижению механической прочности металла. Введение ультразвука изменяет степень переохлаждения расплава и форму фронта кристаллизации, что затрудняет развитие дендритной структуры. [c.435]

Если протяженность зоны концентрационного переохлаждения 6з достаточно велика и переохлаждение больше некоторой критической величины, при которой еще происходит образование ячеистой структуры, то на всех ячейках начинают образовываться ветви и они превращаются в дендриты. Условием образования дендритной первлчной структуры (рис. 12.12, в) будет Фз<.АСо/к. Дендриты сплавов имеют субструктуру, напоминающую ячеистую. Образование такой структуры на дендритах, растущих в расплаве, содержащем примеси, связано с тем, что растущая ветвь дендрита отталкивает атомы примеси так же, как и плоский фронт кристаллизации. Скопление примесей и концентрационное переохлаждение приводят к образованию ячеек на ветвях дендритов. С увеличением переохлаждения размеры дендритов и их разветвленность возрастают. [c.445]

Под влиянием конкретных тепловых и кинетических условий кристаллизации металла шва, химического состава сплава, градиента температур, скоростей сварки и кристаллизации в различных зонах шва возможно образование разной первичной структуры — столбчатой, полиэдрической. Столбчатая и полиэдрическая структура, в свою очередь, могут быть ячеистыми, ячеисто-дендритными, дендритными. Все эти структуры в шве можно не только получить, но и управлять их развитием, изменяя условия роста, как это следует из теории концентрационного переохлаждения. Такие параметры роста кристалла, как скорость кристаллизации Укр и градиент температур в жидкой фазе grad 7ф, оказывающий наиболее существенное влияние на образующуюся структуру, можно рационально подбирать и изменять при сварке. Температурный градиент в жидкости может быть повышен увеличением тепловой мощности дуги путем повышения напряжения или силы тока или может быть понижен путем предварительного подогрева. Скорость кристаллизации можно регулировать изменением скорости сварки. [c.453]

Японские исследователи изучали полученные направленной кристаллизацией доэвтектические, эвтектические и заэвтектические чугуны с содержанием хрома 10, 15, 20, 30 и 40% при изменении содержания углерода соответственно 3,48—4,29 3,46—3,99 3,04— 3,69 2,43—3,40 и 2,26—2,79%. В чугунах с 20—40% Сг первичные и эвтектические карбиды имели формулу М7С3, а при содержании 107о Сг формулу МзС. В доэвтектических сплавах эвтектика зарождалась в расплаве независимо от первичных кристаллитов и в процессе роста приобретала ячеистую структуру. В доэвтектических и эвтектических сплавах эвтектика, кристаллизующаяся в виде колоний, состояла из матрицы, дисперсных пластинчатых карбидов в центре, пластинчатых карбидов, растущих по направлению к границе колоний, и крупных пластинчатых карбидов на границах колоний. Эвтектические колонии тем мельче, чем меньше содержание углерода в сплаве наиболее мелкие колонии в чугуне с содержанием 30% Сг. [c.58]

Рассмотрим кристаллизацию стержня, имеющего форму параболоида и растущего с постоянной скоростью в бесконечно большой ванне расплава. Поверхность такого стержня является изо-концентратой, а величина к при различных изменяется в зависимости от условий роста, как показано на фиг. 22, При многих значениях Fp/2D, встречающихся на практике, к к , так что большая часть примеси скапливается по сторонам стержня. Когда несколько таких стержней располагается рядом (образуя ячеистую структуру), примесные зоны отдельных стержней начинают [c.186]

Пустоты в кристаллах могут также образовываться (при ячеистой структуре поверхности раздела) по границам ячеек, особенно при больших скоростях затвердевания. Это происходит потому, что для питания жидкой фазой корней канавок, образующихся между ячейками, расплав должен протекать через длинные узкие каналы. При небольших скоростях затвердевания это происходит легко, однако при высоких скоростях кристаллизации возникают затруднения, связанные с конечной величиной кинематической вязкости жидкости V. Этот эффект наблюдается только в тех случаях, когда удельный объем твердой фазы меньше, чем жидкой (AFsl> 0). Количество образующихся пустот, по-видимому, возрастает с увеличением и V. [c.206]

Образование ячеистого рельефа наблюдали непосредственно на поверхности декантированных образцов как при однофазной [15], так и при многофазной [16] кристаллизациях. Оно обусловлено скоплением примесей у фронта кристаллизации и ростом концентрационного переохлаждения жидкой фазы, в условиях которого выступающие участки фронта получают преимущественное развитие. Погрубение эвтектики на границах ячеек объясняют рядом причин [17]. Как видно из рис. 4, а, погрубение структуры наблюдается прежде всего в центре передней грани колонии, где существуют наиболее благоприятные условия для скопления примесей и экранирования роста грани. [c.37]

При оценке макроморфологии ледебурита следует указать на ячеистое строение колоний. Наличие ячеистой субструктуры в ледебурите отмечено ранее [2] и объяснялось неодновременным зарождением участков сотовой структуры на базовой цементитной пластине. По-видимому, следует также учитывать топографию базовой пластины и влияние примесей на развитие ячеистого фронта многофазной кристаллизации [6, 7]. Общая схема формирования ледебуритной колонии, на которой отражены последовательные стадии роста и развитие ячеистой структуры, приведена на рис. 5. [c.106]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...