To tylko jedna z 3 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
27
JW
2.5. Krystalizacja metali
Proces przejścia ze stanu ciekłego w stan stały, w czasie którego następuje krzepnięcie
ciekłego metalu w postaci kryształów, nosi nazwę krystalizacji. Aby krystalizacja mogła się
rozpocząć, procesowi temu musi towarzyszyć zmniejszenie się energii swobodnej układu. Jest to
możliwe wówczas, gdy temperatura ciekłego metali spadnie nieco poniżej temperatury
krystalizacji (Ts) tj. temperatury równowagi faz; ciekłej i stałej. Temperaturę, w której
praktycznie zaczyna się krystalizacja, nazywamy rzeczywistą temperaturą krystalizacji (Tp).
Natomiast różnicę między teoretyczną a rzeczywistą temperaturą krystalizacji nazywamy
stopniem przechłodzenia (p).
Krzywe chłodzenia. Rozpatrując krzywe przedstawiające zmianę temperatury w funkcji
czasu podczas chłodzenia ciekłego metalu (rys. 2.26) obserwujemy początkowo ciągły spadek
temperatury, natomiast po osiągnięciu temperatury krystalizacji na krzywej temperatura-czas
zjawia się poziomy odcinek, gdyż odpływ ciepła zaczyna być kompensowany przez
wydzielające się ciepło krystalizacji (pochłonięte w czasie procesu topnienia). Po zakończeniu
krystalizacji zakrzepły metal stygnie i temperatura ponownie zaczyna się obniżać w sposób
ciągły. Krzywa l na rys. 2.26 przedstawia teoretyczne zmiany temperatury w czasie krystalizacji,
natomiast krzywa 2 — rzeczywisty przebieg tego procesu wskazujący na występowanie
przechłodzenia p.
Rys.2.26. Krzywe chłodzenia (temperatura w funkcji czasu) podczas krystalizacji metalu
W przypadku niektórych metali może wystąpić silne przechłodzenie w stanie ciekłym i w
pierwszym momencie krystalizacji ciepło krystalizacji zaczyna gwałtownie się wydzielać, co
powoduje raptowne podwyższenie temperatury przechłodzonego metalu, która zbliża się do
temperatury teoretycznej (krzywa 3).
Zarodkowanie. W procesie krystalizacji wyodrębnia się dwa elementarne procesy: tworzenie
się zarodków krystalizacji oraz wzrost tych zarodków. Obydwa te procesy przebiegają
jednocześnie, a ich wynikiem jest utworzenie się kryształów. Ze względu na warunki pojawiania
się zarodków krystalizacji rozróżnia się zarodkowanie homogeniczne i heterogeniczne.
W przypadku zarodkowania homogenicznego, zarodkami krystalizacji są grupy atomów fazy
ciekłej, stanowiące zespoły bliskiego uporządkowania. Muszą one osiągnąć wielkość krytyczną,
co na ogół wymaga dużych przechłodzeń. W ciekłych metalach na ogół występują zbyt małe
przechłodzenia (ok. 1°C), aby możliwe było zarodkowanie homogeniczne. Jedynie metal
rozdrobniony na bardzo małe krople można silnie przechłodzić nawet o 300°C, dzięki czemu w
pojedynczych kroplach występują warunki umożliwiające zarodkowanie homogeniczne. W
czystych metalach zarodki i ciecz mają jednakowy skład chemiczny, natomiast w stopach
zagadnienie staje się bardziej złożone, ponieważ z warunków równowagi w danej temperaturze
wynika, że zarodki i roztwór ciekły różnią się znacznie składem.
W przypadku zarodkowania heterogenicznego, powstawanie zarodków następuje na
(…)
…, gdyż w środkowej części wlewka nie
zaznacza się już określony kierunek odpływu ciepła, a temperatura krzepnącego metalu niemal
całkowicie się wyrównuje.
Wzajemne rozmieszczenie wymienionych trzech stref w objętości wlewka ma duże znaczenie
praktyczne, gdyż wzdłuż miejsc styku np. stref kryształów słupkowych mogą często powstawać
pęknięcia podczas walcowania wlewka.
…
… identyczną strukturę krystaliczną i różnią się tylko kształtem
zewnętrznym.
Rys.2.28. Tworzenie się struktury pierwotnej podczas krystalizacji
29
JW
Krystalizacja wlewka. Proces krystalizacji przebiegający w warunkach rzeczywistych staje
się bardziej złożony wskutek wpływu różnych czynników ubocznych. Na przykład przy
odlewaniu dużych wlewków stalowych do wlewnicy kryształy rosną najszybciej w kierunku…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)