Перевести страницу
0
Корзина пуста

Машиностроительное предприятие - цех металлообработки, станочные работы любой сложности

Первичная кристаллизация металлов

В процессе охлаждения расплавленного металла наблюдается равномерное понижение температуры. При достижении температуры кристаллизации на кривой кристаллизации появляется горизонтальный участок. Это означает, что отвод тепла в окружающую среду компенсируется выделяющимся скрытым теплом кристаллизации.

Фактически температура кристаллизации Tn всегда ниже теоретической Ts. Разность указанных температур называют степенью переохлаждения (ΔТ), которая обычно составляет 10 – 30°С и зависит от чистоты металла и скорости охлаждения. Чем чище металл и больше скорость охлаждения, тем она выше.

Процесс кристаллизации (первичной), как установил русский ученый Д. К. Чернов, состоит из двух стадий: 1) образование центров кристаллизации - Цк (кристаллических зародышей), 2) рост кристаллов из этих центров (↑КРИСТАЛЛ).

Для объяснения первой стадии кристаллизации следует предположить, что при понижении температуры объем упорядоченных атомов возрастает. При температуре, близкой к температуре кристаллизации, возможны сочетания атомов, превращающиеся в центры кристаллизации (зародыши). Затем вокруг зародышей растут кристаллы до тех пор, пока имеется жидкий металл. В затвердевшем металле кристаллы с геометрически правильной формой превращаются в зерна (кристаллиты).

Размер зерен в значительной мере определяет механические свойства металла. Крупность зерна (РАЗМЕР) зависит от ряда факторов: числа центров кристаллизации (ЧЦ), скорости роста кристаллов (СК), степени переохлаждения (ΔТ), наличия примесей, химического состава и др. При большем числе центров кристаллизации увеличивается количество кристаллов, в результате образуется мелкозернистое строение металла. При увеличении степени переохлаждения повышается скорость кристаллизации и уменьшается размер зерен.

Увеличение примесей в жидком металле приводит к росту числа центров кристаллизации и измельчению зерен. Для этих целей применяют модифицирование – введение в жидкий металл модификаторов. Например, для модифицирования стали используют алюминий, ванадий, титан, чугуна – магний; алюминиевых сплавов – титан, ванадий; магниевых сплавов – мел, графит, карбиды алюминия и др.

В процессе затвердевания металла могут образовываться кристаллы различной формы. Форма кристаллов (ФОРМА) зависит от степени переохлаждения, количества примесей. В процессе кристаллизации могут образовываться древовидные кристаллы – дендриты.

Мнемосхема