Процесс кристаллизации расплавов металлов

Размер зерна металла сильно влияет на его механические свойства

Кристаллизация-переход легированного металла из жидкого состояния в твердое-когда расплав переходит в термодинамически более стабильное состояние с меньшей свободной энергией, свободная энергия кристалла становится меньше свободной энергии жидкой фазы.

Показано влияние температуры на свободную энергию жидкой и твердой фаз.

При температуре плавления жидкая и твердая фазы присутствуют одновременно. Реальный процесс кристаллизации происходит, когда металл переохлаждается ниже теоретической температуры кристаллизации. Это значение называется степенью гипотермии.

Тепловые кривые, характеризующие кристаллизацию чистых металлов при охлаждении с разной скоростью.

Первоначально, когда металл находится в жидком состоянии, температура системы плавно падает. При достижении температуры Tm на кривой охлаждения появляется горизонтальная область, так как отвод тепла в окружающую среду компенсируется скрытой теплотой кристаллизации, выделяющейся в процессе кристаллизации.

• В конце кристаллизации температура снова плавно падает. При медленном охлаждении степень переохлаждения мала, а кристаллизация происходит при температуре, близкой к теоретической кристаллизации temperature. As скорость охлаждения увеличивается, степень переохлаждения увеличивается, а кристаллизация происходит при низких температурах.

Чем более жидкий металл»чист», тем выше температура переохлаждения. Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллического ядра в центре кристаллизации и продолжается процессом увеличения его количества и размеров. С увеличением степени гипотермии увеличивается количество ядер и скорость кристаллизации. Но при дальнейшем увеличении степени гипотермии скорость роста и кристаллизации ядер уменьшается.

Процесс кристаллизации может протекать только при переохлаждении металла

Рост кристаллов состоит из присоединения новых атомов из жидкой фазы к ядру.

Центр кристаллизации-Черный квадрат ядра — возникает естественным образом во время переохлаждения металла. Очень маленькие ядра неустойчивы, они возникают и растворяются. Чем больше степень гипотермии, тем более устойчиво ядро и тем меньше его критическое значение size. In кроме того, эмбрион растет в размерах, но одновременно появляется новый.

• Число ядер невелико, но кристаллы растут свободно и сохраняют правильную геометрическую форму. shape. In места, где отдельные кристаллы соприкасаются, рост отдельных граней прекращается, а грани развиваются в местах, где есть свободное пространство. liquid. As в результате кристаллы не имеют правильной геометрической формы.

Термические кривые

Такие кристаллы называются crystallites. As центр кристаллизации увеличивается, при заданном объеме образуется больше кристаллов, что приводит к уменьшению конечного размера кристалла. Однако уменьшение скорости нуклеации числа ядер при критической температуре ограничивает возможность регулирования размера за счет увеличения скорости.

• Для контроля размера частиц часто используется искусственное введение вещества, которое создает центр кристаллизации и превращает его в melt. In промышленные металлы, инородные включения, такие как включения шлака, частицы футеровки печи и оксиды металлов часто служат центром кристаллизации.

В большинстве случаев кристаллизация металла происходит с высокой скоростью, когда металл вводится в форму, и расплав кристаллизуется во время литья в форме.

Когда охлаждение металла ускоряется, кристаллы растут неравномерно. Рост ядра вдоль 1 оси в направлении максимального градиента температуры значительно превышает рост вдоль другой оси, и происходит так называемая кристаллизация дендрита.

Влияние температуры на свободную энергию

С ростом осей 4-го, 5-го высших порядков. Все промежутки, которые ранее занимал жидкий металл, постепенно заполняются-кристаллизация дендрита замедляется.

Реферат на тему	На заказ	Образец и пример
Процесс кристаллизации расплавов металлов	Чаще всего кристаллизация металлов происходит с высокой скоростью (кристаллизация при заливке металла в форму, кристаллизация расплава при заливке в форму).	Когда охлаждение металла ускоряется, кристаллы растут неравномерно.

Дендритная кристаллизация отчетливо выражается в присутствии примесей и посторонних атомов в жидком металле, дефиците усадочной оболочки, плавлении и кристаллизации реальных сплавов, заполняющих пространство поверхностного слоя.
Образовавшиеся кристаллы растут свободно, но имеют более или менее правильную геометрическую форму.

Однако, если кристаллы сталкиваются во время роста, они нарушают свою нормальную форму, так как в этих областях рост плоскости прекращается.

Кристаллизация металлов происходит с большой скоростью

Рост продолжится только в тех областях, где есть свободный доступ к liquid. As в результате кристаллы в процессе роста, изначально имеющие геометрически правильную форму, после затвердевания приобретают неправильную внешнюю форму, поэтому их называют микрокристаллами или зернами.

Рост ядра вдоль 1 оси (в направлении максимального градиента температуры) значительно превышает рост вдоль другой оси,и происходит так называемая кристаллизация дендрита.

Практический рекристаллизационный отжиг составляет 600-700°С для низкоуглеродистой стали, латуни и бронзы-560 … 700°с, алюминиевый сплав-350 … 450°с, титановый сплав-550 … Он производится при температуре 750°С.

Процесс кристаллизации протекает быстрее, и за единицу времени и за единицу объема образуется больше ядер в центре кристаллизации, а скорость их роста увеличивается.

• Чем выше скорость зарождения, тем медленнее рост, тем меньше размер кристаллов, выращенных из одного ядра, и, следовательно, тем тоньше структура металла.

Рефераты по материаловедению

Твердые растворы замещения.	Железо фаворит на все времена.
Твердые растворы внедрения.	Влияние легирования на свойства железоуглеродистых сплавов.