МОД ЕЛЬ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Характеристики процесса кристаллизации ч.з. (n) – число центров крис таллизации; с.р. (с) – линейная скорость роста.

Si

 

^		*J
/
/	f
	JA	j^S
? .	L^		jr

С увеличением ∆Т растет разность энергии Гиббса ∆F_v, что способствует образованию новых зародышей и их росту.

Однако снижение Т⁰ приводит к за­медлению диффузии, что замедляет процесс.

Величина образовавшихся кристал­лов зависит от ∆Т – чем выше ∆Т, тем больше зародышей, способных к рос­ту , тем меньше кристаллы. Кристаллы имеют форму дендритов – разветвленных кристаллов.

Самопроизвольное образование зародышей в однородной (гомо­генной) системе – гомоген ное об­разование зародыш ей. В неоднородной системе (много примесей) зародыши образуются на примесях – гетерогенное обра­зование зародышей. Модифицирование – ис пользова­ние специально вводимых в жид­кий металл примесей (модифика­торов) для получения мелкого зерна.

не модифиц. модифициров. Схема структуры литого металла.

Строение слитка после процесса кристаллизации зависит от степени переохлаждения, направления отвода тепл а , наличия готовых центров крис таллизации.

СТРОЕНИЕ СЛИТКА

степень

Небол ьш ая

переохлаждения (∆Т) (нормальное охлаж­дение)

1 – зона мелких рав­ноосных кристаллов;

2 – зона столбчатых кристаллов;

3 – зона равноосных кристаллов;

4 – усадочная ракови­на.

 

и

Сильный перегрев быстрое охлаждение (большая ∆Т)

2 – зона столбчатых кристаллов; 4 – усадочная ракови­на. Явление тр а нс к р и -сталлизации.

Очень медленное ох­лаждение (малая ∆Т)

3 – зона равноосных кристаллов;

4 – усадочная ракови­на.

Жидкий металл имеет больший объем, чем тв ер дый, поэтому в верхней части слитка, которая застывает последней, образуется пустота – усадочная раковина.

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ

1. Что называется кристаллизацией?

2. Условия прохождения процесса кристаллизации.

3. Что так о е критический зародыш, от чего зависит его размер?

4. Почем у величина кристаллов зависит от степени переохлаждения?

5. Характеристики процесса кристаллизации.

6. Гомогенное и гетерогенное образование зародыша.

7. Что так о е модификаторы и для чего они применяются?

8. Что та к о е дендрит?

9. Как влияют условия кристаллизации на строение слитка?

ЗАДАЧИ

Задача № 1

Теоретическая температура плавления свинца 327⁰С. К началу кристалли­зации жидкий металл переохладили до 200⁰С. Чему равна степень переохлаж­дения ∆Т?

Задача № 2

Ис по л ьз у я зависимость изменения свободной энергии Гиббса от те м пер а -туры, определить, какая фаза будет находиться в металле при температуре Т₁, Т₂, Т₃? (рис. 4).

Рис. 4

Задача № 3

Температура кристаллизации меди 1090⁰С. Один слиток меди затвердевал с переохлаждением 100⁰С, другой – 500⁰С. Зарисовать образовавшуюся струк­туру слитка и объяс нить результат.