Главная Обратная связь

Дисциплины:






Схема процесу кристалізації за Д. К. Черновим



У 1878 році Д.К.Чернов виявив, що процес кристалізації складається з двох процесів: утворення зародків кристалів та їх росту.

 
 

Саме з зародків ростуть потім первинні, або головні, вісі наступних кристалів. Слідом за головними й перпендикулярно до них ростуть вісі другого порядку, а до них – вісі вищих порядків. Такі первинні деревоподібні кристали мають назву дендритів (від грецького слова – “дендрон” – дерево). Така форма кристалів пояснюється тим, що зародки в рідкому металі ростуть, головним чином, у напрямі з мінімальною відстанню між атомами.

В усадочній раковині 100-тонного зливка Д.К.Чернов знайшов дендрит довжиною 39 см. Подальший ріст дендритів у зливку та формування повнотілих кристалів відбувається за рахунок рідкого металу, що заповнює міжвісьовий об’єм. Зростаючи, кристали просуваються назустріч один одному, стикаються між собою, перешкоджаючи росту кожного, внаслідок чого набирають випадкової зовнішньої форми. Такі кристали називають зернами.

Розмір і форма зерна при первинній кристалі-зації залежать від багатьох факторів: температури нагрівання рідкого металу, часу витримки при цій температурі, способу заливки металу у форму, температури тощо. При швидкому охолодженні утворюються дрібні зерна, при вільному охолодженні метал матиме крупнозернисту структуру. При швидкому і однобічному охолодженні утворюються зерна, які мають видовжену форму.

Утворення зародків характеризується швидкістю зародження центрів кристалізації, ріст зародків − швидкістю їх росту.

Швидкість зародження − кількість зародків, які утворилися в одиниці об’єму за одиницю часу (кількість центрів (к. ц.), 1/мм3 с).

Швидкість росту − збільшення лінійних розмірів зростаючого кристала за одиницю часу (ш. р.), мм/с.

Тамман, вивчаючи процес кристалізації, встановив залежність кількості центрів кристалізації (к. ц.) та швидкості росту кристалів (ш. р.) у залежності від ступеня переохолодження (n = Т), який, у свою чергу, залежить від швидкості охолодження рідкого металу в процесі кристалізації.

При малих ступенях переохолод-ження утворюються небагаточислені великі кристали і при більших ступенях переохо-лодження утворюється велика кількість дрібних кристалів, тому що збільшення ступеня переохолодження викликає бурх-ливий ріст кристалів, а вони, розроста-ючись одночасно, обмежують розміри один одного. Якщо дуже сильно переохолод-жувати рідкий метал, то швидкість росту кристалів і кількість центрів кристалізації стають рівними нулю, і рідкий метал не кристалізується. Утворюється аморфне тіло. Для металів, які володіють малою схильністю до переохолодження, експери-ментально виявляються тільки висхідні гілки кривих швидкості росту і кількості центрів.



Поряд із ступенем переохолодження на розмір зерна впливає також темпе-ратура розливання металу, його хімічний склад і, особливо, наявність в ньому домішок, які стають джерелами зародків кристалів.

На виробництві при виготовленні виливків з чорних та кольорових металів широко застосовують процес штучного регулювання розмірів і форми зерен. Для цього у рідкий метал додають у вигляді дрібного порошку спеціальні речовини (алюміній, титан, цирконій, ванадій, магній, хром, кремній). Ці дрібні частки порошку збільшують кількість центрів кристалізації, завдяки чому метал після кристалізації має дрібнозернисту структуру. Такі речовини називають модифіка-торами, а процес – модифікацією.

Так, для модифікації чавуну застосовують порошок магнію (0,3 - 1,2% від ваги виливка). З модифікованого чавуну виготовляють, наприклад, гільзи циліндрів двигунів внутрішнього згоряння. Ці речовини не змінюють практично хімічного складу металу, проте поліпшують механічні власти-вості металу.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...