Cristalizarea - un metal de tranziție de la lichid la starea solidă la o anumită

Sub densitatea dislocațiilor înțeleg lungimea totală a dislocațiilor Σ l

per unitate de volum V a cristalului. Dimensiunea densității de dislocare cm / cm sau 3 cm -2. În starea inițială, densitatea dislocațiilor din metale de aproximativ 6-10 octombrie 3. După deformarea plastică densitatea dislocare este semnificativ crescută, și poate fi 11-10 octombrie 12, care corespunde la aproximativ 1 milion de dislocații kilometri în 1 cm 3!

Densitatea de dislocare este determinată experimental prin tehnici speciale și la o mărire foarte mare. Numărarea numărul ieșirilor dislocații per unitate de suprafață a suprafeței metalice.

Teoria utilizarea dislocare a permis de a explica multe dintre problemele legate de schimbările în puterea de metale și aliaje.

Luați în considerare condițiile de cristalizare termodinamice. starea de energie a oricărui sistem este caracterizat de o anumită marjă de energie internă. Energia liberă a unei astfel de componente este energia internă, care poate fi transformată în muncă izoterm. Amploarea modificărilor de energie libere, atunci când modificările de temperatură:

F - energie liberă, U - energia internă totală a sistemului, T - temperatura, S - entropie.

În conformitate cu a doua lege a termodinamicii, orice sistem tinde la energia liberă minimă. Orice proces spontan este numai în cazul în cazul în care un nou stat este mult mai stabil, adică, Ea are o rezervă de energie liberă mai mică. Procesul de cristalizare se supune aceleiași legi. Metalul se solidifică dacă energia liberă inferioară are o stare solidă și topite în cazul în care energia liberă inferioară are o stare lichidă.

Schimbarea de energie liberă a stării lichide și solide, atunci când temperatura este prezentată în figura 2.1. Cu creșterea temperaturii, energia liberă a celor două state este redus, dar legea de schimbare a energiei libere pentru diferitele stări solide și lichide ale materiei.

Fig. 2.1. Efectul temperaturii asupra schimbării energiei libere

lichide și stări solide.

Distinge temperatură teoretică și reală cristalizare. Tt - temperatura teoretică sau de echilibru cristalizare la care FZH = Fmv. La această temperatură equiprobably de metal există în ambele stări lichide și solide. Adevărata cristalizare începe numai atunci când acest proces este un sistem termodinamic favorabil

care necesită o anumită subrăcirii. Temperatura la care cristalizare se numește practic temperatură Tr reală cristalizare. Diferența dintre temperaturile teoretice și cele reale de cristalizare numite

Cu cât gradul de subrăcire # 916 T, cu atât mai mare diferența energiilor libere de # 916 F, cu atât mai intensă va veni cristalizarea.

Secvența de formare a cristalelor în procesul de cristalizare este aceeași pentru toate materialele metalice, indiferent de compoziția acestora, și include următoarele etape:

Un pas de cristalizare - Centre de nucleație (nuclee) cristalizare (fig.2.2, a). Formată în jurul centrului începe să crească cristale. Concomitent, formarea fazei lichide de noi centre de cristalizare.

Figura 2.2. etapa de cristalizare succesivă.

2 cristalizare pas - formarea axei principale - axa primului

comandă (Figura 2.2 b). axa Acasă cristalizarea determină direcția viitorului cristalului. Creșterea din greutatea totală a metalului solidificat se produce datorită nucleație noi și existente în detrimentul creșterii.

3 cristalizare pas - Axele gradul de cristalizare de ordinul 2 și 3, perpendicular pe axa principală (Figura 2.2 a, b și Figura 2.3 ...). Această structură constituie baza pentru viitorul cristalului. Este numit dendritice (copac-cum ar fi, lemnoase).

4 etapă finală de cristalizare - cristalizare spațiului mezhosnogo (Figura 2.2, Figura 2.4 și g.).

Fig. 2.3. Schema de structură dendritică

(1, 2, 3 - axa de cristalizare 1, 2, 3 ordine de mărime).

In primele faze ale cristalizării cristalelor formate (granule), în creștere în mod liber și au aproape forma corectă. Apoi, în contact cristale în creștere de formă regulată perturbat. creșterea în continuare cristal are loc numai în acele zone în care există acces liber al metalului lichid rămas. Ca urmare, în etapa finală a procesului de cristalizare structurii cristalului (granule) este o formă neregulată (fig.2.2, r și Fig.2.4).

Fig. 2.4. Schema de metal cristalizare.

Astfel, ca rezultat al cristalizare din materiale metalice formate structură granulară (Figura 2.3, z și Fig.2.4).

Granulație depinde de numărul de nucleația și cristal rata de creștere. Cu cât nucleatiei, The zernometalla mai fine.

La rândul său, formarea nucleația afectează viteza de răcire și gradul de subrăcire. Cât este mai mare viteza de răcire mai fină boabelor.

Procesul actual de producție a metalului în volume mari (numite bare) este prezentată în Figura 2.5.

Fig. 2.5. Structura lingoului.

Luați în considerare structura lingoului în stare solidă. Lingourile obținute prin răcirea în matrițe metalice (turnare). Cristalizarea începe la suprafața matriței, unde cel mai mare transfer de căldură și cel mai înalt grad de hipotermie. Sunt formate cele mai mici cristale. Această zonă de cristalizare I - coaja granulată (Figura 2.5, 1).

zona de cristalizare II - zona cristalelor columnare (Figura 2.5, 2) este conectat cu o disipare a căldurii direcțional - perpendicular pe pereții matriței. Când viteza de răcire este redusă și a format granule mai mari.

zona de cristalizare III - zona de cristale echiaxiali. Axul principal lor au aceeași orientare, iar aceste cereale sunt cele mai mari din punct de vedere al lingou ca lingou în centrul cea mai mică rată de răcire.

Astfel, metalul după terminarea cristalizării (numite de metal turnat), indiferent de volumul de metal are o structură eterogenă. Acest metal se numește eterogenitate zonală.