Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Кристаллизация металла
|
|
Когда металл переходит из жидкого состояния в твердое, этот процесс называется кристаллизацией. Необходимо знать, что основы теории кристаллизации разработаны основоположником науки о металлах – металловедения Д. К. Черновым. Онустановил, что кристаллизация состоит из двух процессов: зарождения мельчайших частиц кристаллов (зародышей или центров кристаллизации) и роста кристаллов из этих центров (рис. 8).
Рис. 8. Последовательные этапы процесса кристаллизации
В процессе роста кристаллов к их зародышам присоединяются все новые атомы жидкого металла. Сначала кристаллысвободны и сохраняют правильную геометрическую форму, но это происходит только до момента встречи растущих кристаллов друг с другом. В месте соприкосновения кристаллов рост отдельных их граней прекращается. В результате кристаллы не имеют правильной геометрической формы. Такие кристаллы называют кристаллитами или зернами. Величина зерен зависит от числа центров кристаллизации и скорости роста кристаллов. Чем больше центров кристаллизации, тем больше кристаллов образуется в данном объеме и каждый кристалл (зерно) меньше
| На практике это подтверждается в тонких сечениях литых деталей, охлаждающихся более быстро. На этих участках металл всегда получается более мелкозернистым, чем в толстых массивных литых объемах, охлаждающихся медленнее. Метод получения мелкого зерна при затвердевании металла заключается созданием искусственных центров кристаллизации. Для этого в расплавленный металл вводят специальные вещества, назы-ваемые модификаторами. Процесс искусственного регулированияразмеров зерен получил название модифицирования. Форма растущих кристаллов определяется не только условиями их столкновений между собой, но и составом сплава, наличием примесей и условиями охлаждения. В большинстве случаев при кристаллизации металлов механизм образования кристаллов носит так называемый дендритный характер. Дендритная кристаллизация характеризуется тем, что рост зародышей происходит с неравномерной скоростью. После обра-зования зародышей их развитие идет главным образом в тех направлениях решетки, которые имеют наибольшую плотность упаковкиатомов (минимальное межатомное расстояние). В этих направлениях образуются длинные ветви будущего кристалла – так называемые оси первого порядка (1 на рис. 10, б). В дальнейшем от осей первого порядка под определенными углами начинают расти новые оси, которые называют осями второго порядка 2, от осей второго порядка растутоси третьего порядка 3 и т. д. По мере кристаллизации образуются оси более высокого порядка (четвертого, пятого, шестого и т. д.), которые постепенно заполняют все промежутки, ранее занятые жидким металлом. |
В условиях, при которых не хватает жидкого металла для заполнения пространства между осями, например, при затвердевании последних объемов слитка, дендритное строение выявляется весьма отчетливо (рис. 10, а).В условиях, при которых не хватает жидкого металла для заполнения пространства между осями, например, при затвердевании последних объемов слитка, дендритное строение выявляется весьма отчетливо В условиях, при которых не хватает жидкого металла для заполнения пространства между осями, например, при затвердевании последних объемов слитка, дендритное строение выявляется весьма отчетливо
Степень переохлаждения зависит от природы и чистоты металла. Чем чище металл, тем при большей степени переохлаждения возникают зародыши твердых кристаллов.