Кристаллизация. Поверхностные несовершенства

Поверхностные несовершенства

Эти несовершенства, или дефекты кристаллического строения, обусловлены тем, что реальное металлическое изде­лие состоит не из одного кристалла, а из множества мелких кристаллов, соприкасающихся между собой, т. е. оно имеет поликристаллическое строение. Отдельные кристаллы, из которых состоит металл, называются зернами.

Поверхностные дефекты образуются на границах зерен, так как в пограничном слое атомы имеют менее правильное расположение, чем в объеме зерна (рис. 8.4, а). Зерна разориентированы, повернуты одно относительно другого на несколько градусов. По границам зерен скапливаются - дислокации (рис. 8.4,6), а также примеси и включения. Таким образом, реальный металл имеет сложную дислокационную структуру, которая влияет на его свойства. Под воздействием внешних факторов (тепла, механической нагрузки, электрического, химического и других видов воздействия) видоизменяется дислокационная структура, меняется количество и плотность дефектов, поэтому изменяются свойства металла.

Макро и микроскопическая структура металлических материалов состоит из частиц или зерен, образовавшихся как при затвердевании жидкого, расплавленного сплава, так и под воздействием механической силы, тепла и других воздействий в результате превращений при технологических операциях или при эксплуатации деталей.

Любое вещество может находиться в 4 агрегатных состояниях: твердом, жидком, газообразном и плазменном. Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым превращением.

Кристаллизацией называется процесс образования кристаллов (кристаллической решетки) из газообразной, жидкой (при охлаждении) или твердой аморфной быстрозакаленной фазы (при нагреве). Форма, величина, направление роста кристаллов определяют многие свойства металлов и сплавов. Основным методом получения сплавов является литье слитков.

Из термодинамики известно, что всякое фазовое превращение сопровождается понижением свободной энергии системы. При теоретической (равновесной) температуре кристаллизации Т₁ свободные энергии твердой и жидкой фаз равны. Процесс кристаллизации может идти лишь при переохлаждении металла ниже теоретической Т₁ на определенную температуру, называемую степенью термического переохлаждения DТ. Степенью термического переохлаждения DТ, называется разность между равновесной (теоретической) и фактической температурами кристаллизации (Рис. 8.5.).

Кристаллизация переохлажденной жидкой фазы начинается с образования центров кристаллизации твердой фазы и последующего их роста, как впервые установил Д.К.Чернов. Кристаллизационными параметрами процесса кристаллизации являются: скорость зарождения центров кристаллизации (1/[см³×с]; 1/[мм³×с]), которая определяет величину такой характеристики, как число центров кристаллизации (ч.ц.), и скорость роста кристаллитов (с.к.) (мм/с; см/с).

Дата добавления: 2014-01-14