Кристализация - метален преход от течност към твърдо състояние в определено
Съгласно плътността на изкълчвания разбере общата дължина на изкълчвания Σ л
на единица обем V на кристала. Размерът на дислокация плътност см / см или 3 см -2. В първоначалното състояние, плътността на изкълчвания в метали от около 10 6-10 3. След пластичната деформация плътността на изкълчване се увеличава значително и може да бъде 10 11-10 12, което съответства на около 1 милион км размествания в 1 cm 3.!
Плътността на разместване се определя експериментално чрез специални техники и при много високо увеличение. Преброяване на броя на изходите на размествания на единица площ от повърхността на метал.
Теорията за ползване дислокация позволено да се обясни много от въпросите, свързани с промени в силата на метали и сплави.
Разполагате с термодинамични условия за кристализация. Енергийна състояние на всяка система се характеризира с известна свобода на вътрешна енергия. Свободната енергия на такъв компонент е вътрешната енергия, която може да се превърне в работа изотермично. Големината на безплатни енергийни променя При промяна на температурата:
F - свободна енергия, U - общата вътрешната енергия на системата, Т - температура, S - ентропия.
Според втория закон на термодинамиката, всяка система има тенденция да се минималната свободна енергия. Всеки спонтанен процес е само в случай, ако на новата държава е по-стабилна, т.е. Тя е с по-ниска енергия без резерв. Процесът на кристализация е предмет на същия закон. Металът се втвърдява ако долната свободната енергия е в твърдо състояние и се топи в случаите, когато по-ниска свободна енергия има течно състояние.
Промяната на свободна енергия на течност и твърдо състояние, когато температурата е показана на Фигура 2.1. С увеличаване на температурата, свободната енергия на двете държави е намалена, но правото на промяна на свободна енергия за различните твърди и течни състояния на материята.
Фиг. 2.1. Влияние на температурата върху промяната в свободна енергия
течни и твърди състояния.
Разграничаване теоретична и реална температура на кристализация. Tt - теоретична или равновесна температура на кристализация, при която Fzh = FMV. При тази температура equiprobably метал съществува в двете течни и твърди състояния. Истинският кристализацията започва само когато този процес е термодинамично благоприятни система
която изисква някои преохлажда. Температурата, при която кристализация е почти нарича реална кристализация температура Тг. Разликата между теоретични и действителните температури кристализация наречен
Най-голяма е степента на преохлаждане # 916; T, толкова по-голяма разлика в свободните енергии на # 916; F, на толкова по-интензивно ще дойде кристализация.
Последователността на образуването на кристали в процеса на кристализация е еднакъв за всички метални материали, независимо от техния състав и включва следните стъпки:
Една стъпка кристализация - зародиши центрове (ядра) кристализация (Фиг.2.2, а). Създадена около центъра да започне да расте кристали. Едновременно с образуването на течна фаза на нови кристализационни центрове.
Фигура 2.2. Последователно стъпка на кристализация.
2 кристализация стъпка - образуването на главната ос - оста на първата
за (фигура 2.2 б). Начало кристализация ос определя посоката на бъдещето на кристала. Повишаване на общото тегло на втвърдения метал се дължи на зародиши на нови и съществуващи за сметка на растежа.
3 кристализация стъпка - кристализация степен оси на ред 2 и 3, перпендикулярна на главната ос (фигура 2.2 А, В и Фигура 2.3 ...). Тази структура е в основата на бъдещето на кристала. Тя се нарича на дендритни (дървовидна, дървесен).
4 крайния етап кристализация - кристализация mezhosnogo пространство (Фигура 2.2 Фигура 2.4 и гр.).
Фиг. 2.3. Схема дендритни структура
(1, 2, 3 - кристализация ос 1, 2, 3 порядъка).
В първите етапи на кристализация на образуваните кристали (зърна) отглеждане свободно и имат почти правилна форма. След това, в контакт с растящите кристали на правилна форма прекъснато. Освен кристален растеж протича само в тези области, където има свободен достъп на останалите течния метал. В резултат на това в крайния етап на процеса на кристализация кристална структура (зърна) е неправилна форма (Фиг.2.2, г и Fig.2.4).
Фиг. 2.4. Схема метал кристализация.
По този начин, в резултат на кристализация в метални материали, образувани гранули структура (фигура 2.3, Z и Fig.2.4).
размер на зърната зависи от броя на растеж центрове и кристал. Колкото по-високо активни центрове, по-фини zernometalla на.
На свой ред, образуването на зародиши влияе на скоростта на охлаждане и степента на Недогряване на водата. Колкото по-висока скоростта на охлаждане златаря зърното.
Действителната процеса на производство на метала в големи обеми (наречени барове) е показана на Фигура 2.5.
Фиг. 2.5. Структурата на слитъка.
Да разгледаме структурата на отливката в твърдо състояние. Слитъците получени чрез охлаждане в метални форми (форми). Кристализацията започва на повърхността на леярската форма, където най-голямата трансфера на топлина и най-висока степен на хипотермия. Има се образуват най-малките кристали. Тази кристализация зона I - зърна кора (фигура 2.5, 1).
II кристализация зона - зоната на колонни кристали (фигура 2.5, 2) е свързан с посока разсейване на топлината - перпендикулярна на стените на формата. Когато скоростта на охлаждане се намалява и се образува по-големи зърна.
III кристализация зона - зоната на полиедрични кристали. Техните основни оси имат същата ориентация, и тези зърна са най-големите по отношение на блок като блок в центъра на най-ниската скорост на охлаждане.
По този начин, на метала след завършване на кристализация (наречена лят метал), независимо от обема на метал има хетерогенна структура. Този метал се нарича зонален хетерогенност.