Kristályosítás - fém átmenet folyadék szilárd állapotban egy bizonyos

Az diszlokációk sűrűségének megérteni a teljes hossza ficamok Σ l

egységnyi térfogatú V a kristály. A dimenziója Diszlokációsűrűség cm / cm vagy 3 cm -2. A kezdeti állapotban a diszlokációk sűrűségének fémek mintegy 06-10 október 3. Miután a képlékeny Diszlokációsűrűség jelentősen megnőtt, és lehet, hogy november 10-december 10, ami megfelel körülbelül 1 millió km elmozdulások 1 cm 3!

A diszlokáció sűrűség meghatározása kísérleti úton speciális technikával és nagyon nagy nagyításban. Számítva a kimenetek száma ficamok egységnyi területen a fém felületén.

A használat zavar elmélet hagyjuk magyarázni sok a kapcsolódó kérdések változások erőssége fémek és ötvözetek.

Tekintsünk egy termodinamikai kristályosítási körülmények között. Energetikai állapotának bármilyen olyan rendszer jellemzi egy bizonyos mozgásteret a belső energia. A szabad energia egy ilyen komponens a belső energia, amely lehet alakítani munkát izotermikusan. Nagysága a szabad energia változás, ha a hőmérséklet-változás:

F - szabad energia, U - a teljes belső energia a rendszer, T - a hőmérséklet, S - entrópia.

Szerint a termodinamika második törvénye, minden rendszer hajlamos a minimális szabad energia. Minden spontán folyamat csak abban az esetben, ha egy új állam sokkal stabilabb, azaz Ez egy kisebb szabad energia tartalék. A kristályosodási folyamat ugyanazok a törvény. A fém megszilárdul, ha az alsó szabad energia van egy szilárd állapotban, és megolvasztjuk az esetben, ha az alsó szabad energia van egy folyékony állapotban.

A változás a szabad energia a folyékony és szilárd állapotban, amikor a hőmérséklet látható a 2.1 ábrán. A növekvő hőmérséklet, a szabad energia a két állam csökken, de a törvény változás a szabad energia a különböző szilárd és folyékony halmazállapot.

Ábra. 2.1. A hőmérséklet hatása a szabad energia megváltozása

folyékony és szilárd állapotok.

Megkülönböztetése az elméleti és a valós kristályosodási hőmérsékletét. TT - elméleti vagy egyensúlyi kristályosodási hőmérséklet, amelyen Fzh = FMV. Ezen a hőmérsékleten equiprobably fém létezik mind folyékony és szilárd állapotok. Az igazi kristályosodás csak akkor kezdődik, amikor ez a folyamat termodinamikailag kedvező rendszer

amely előírja bizonyos kihűléstől. A hőmérséklet, amelyen a kristályosodás gyakorlatilag úgynevezett valós kristályosodási hőmérséklet Tr. A különbség az elméleti és a tényleges kristályosítási hőmérsékletet az úgynevezett

A nagyobb mértékű a túlhűtés # 916; T, annál nagyobb a különbség a szabad energiáját # 916; F, annál intenzívebb fog kristályosodni.

A szekvenciát a kristályok képződését a kristályosítási folyamat ugyanaz minden fémes anyagok tekintet nélkül az összetételükre, és magában foglalja a következő lépéseket:

Egyetlen kristályosítási lépésben - nukleációs központok (magok) kristályosítással (Fig.2.2, a). Körül alakult ki a központ nőni kezdenek kristályok. Ezzel egyidejűleg, a folyékony fázis kialakulását az új kristályosítási központok.

Ábra 2.2. Az egymást követő kristályosítási lépés.

2 kristályosítási lépés - a kialakulását a fő tengely - a tengelye az első

érdekében (2.2 ábra b). Főoldal kristályosodás tengely irányát határozza meg a jövőben a kristály. Növelése a teljes súlya a megszilárdult fém miatt előfordul, hogy gócképződését új és meglévő rovására növekedés.

3 kristályosítási lépés - kristályosodási foka tengelyei érdekében a 2. és 3., merőlegesen a fő tengely (2.2 ábra, b és 2.3 ábra ...). Ez a szerkezet az alapja a jövőben a kristály. Ez az úgynevezett dendritikus (fa-szerű, fás).

4 utolsó kristályosítási lépéssel - kristályosítással mezhosnogo tér (2.2 ábra, 2.4 ábra és a g.).

Ábra. 2.3. Reakcióvázlat dendrites szerkezetben

(1, 2, 3 - kristályosítással tengely 1, 2, 3 nagyságrenddel).

Az első szakaszban a kristályosodás a képződött kristályokat (szemes) növekvő szabadon és már közel a megfelelő alakra. Ezután a kapcsolatot, növekvő kristályok szabályos alakú megbomlik. További kristálynövekedés végbe csak azokon a területeken, ahol a szabad hozzáférést a visszamaradó folyékony fém. Ennek eredményeként, a végső szakaszban a folyamat a kristályosítási kristályszerkezet (szemcsék) egy szabálytalan alakú (fig.2.2, r és Fig.2.4).

Ábra. 2.4. Reakcióvázlat fém kristályosítással.

Így, ennek eredményeként a kristályosodási fém képződött anyag szemcsés szerkezetű (2.3 ábra, Z és Fig.2.4).

Szemcseméret számától függ nukleációs és kristály növekedési üteme. Minél magasabb a magképződésnek a finomabb zernometalla.

Másfelől, a formáció nukleációs befolyásolja a hűtési sebesség és mértéke túlhűtés. Minél nagyobb a hűtési sebesség, annál finomabb a gabonát.

A tényleges termelési folyamat a fém nagy mennyiségben (úgynevezett bar) ábrán mutatjuk be 2.5.

Ábra. 2.5. A szerkezet a rúd.

Tekintsük a szerkezet a rúd szilárd állapotban. A kapott öntvényt hűtéssel fém öntőformák (öntőformák). A kristályosodás kezdődik a felszínen a penész, ahol a legnagyobb a hőátadás, és a legmagasabb fokú hypothermia. Ott vannak kialakítva a legkisebb kristályok. Ez a kristályosodási zóna I - szemcséjű héja (2.5 ábra, 1.).

II kristályosodási zóna - a zóna oszlopos kristályok (2.5 ábra, 2.) össze van kötve irányított hőelvezetés - merőleges a présforma falaihoz. Amikor a hűtés sebessége csökken, és képződik nagyobb szemcséi.

III kristályosodási zóna - a zóna globulitos kristályok. Ezek fő tengelye azonos orientációjú, és ezeket a szemcséket a legnagyobb szempontjából a rúd a rúd közepén a legalacsonyabb hűtés.

Így, a fém A kristályosodás befejeződése után (az úgynevezett öntött fém), függetlenül a fém térfogatát heterogén szerkezetű. Ez a fém az úgynevezett zonális heterogenitást.