Процесс кристаллизации расплавов металлов

Переход металла из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называется кристаллизацией.

При переохлаждении сплава ниже температуры плав­ления во многих участках жидкого сплава образуют­ся устойчивые, способные к росту кристаллические за­родыши.

Пока образовавшиеся кристаллы растут свободно, они имеют более или менее правильную геометриче­скую форму. Однако при столкновении растущих крис­таллов их правильная форма нарушается, так как в этих участках рост граней прекращается. Рост продолжается только в тех направлениях, где есть свободный доступ жидкости. В результате растущие кристаллы, имевшие сначала геометрически правильную форму, после за­твердевания получают неправильную внешнюю форму и поэтому называются зернами.

При небольшой степени переохлаждения (малой скорости охлаждения) число зародышей мало. В этих условиях будет получено крупное зерно. С увеличени­ем степени переохлаждения скорость образования заро­дышей возрастает и размер зерна в затвердевшем метал­ле уменьшается.

Размер зерна металла сильно влияет на его механи­ческие свойства. Эти свойства, особенно вязкость и пла­стичность, выше, если металл имеет мелкое зерно.

На размер зерна оказывают влияние:

—температура нагрева и разливки жидкого металла,

—химический состав и особенно присутствие в ме­талле посторонних примесей.

В технических металлах всегда присутствует большое количество различных примесей (окислов, неметалли­ческих включений и т. д.), которые облегчают образова­ние зародышей, когда

—примесь имеет более высокую температуру плав­ления, чем основной металл;

—кристаллические решетки примеси и основного
металла одинаковы и примерно одинаковы пара­
метры решеток.

Чем больше примесей, тем больше центров кристал­лизации, тем мельче получается зерно. Для получения мелкого зерна создают искусственные центры кристал­лизации. Для этого в жидкий металл вводят специаль­ные примеси, называемые модификаторами. Эти приме­си, практически не изменяя химического состава сплава, вызывают при кристаллизации измельчение зер­на и, в итоге, улучшение механических свойств.

Дата добавления: 2014-01-07