Рассмотрели структуру литого металла
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССАА КРИСТАЛИЗАЦИИ И СТРОЕНИЯ ЛИТОГО МЕТАЛЛА
Задание
1.1. Изучить процесс кристаллизации растворов солей: описать последовательность кристаллизации на примере затвердевающей капли раствора соли.
1.2. Ознакомиться со строением литого металла и выявить различия в его строении в зависимости от условий кристаллизации.
Ход работы
Изучили этапы кристаллизации.
Кристаллизацией называется процесс образования твердых кристаллов из жидкости или газа. Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое является фазовым превращением.
Механизм кристаллизации заключается в образовании центров кристаллизации и роста кристаллов из образовавшихся центров.
Первым этапом является зарождение центров кристаллизации, который заключается в следующем: при приближении в процессе охлаждения к температуре равновесия в жидкости образуются группы атомов с упорядоченным строением. Эти группы неустойчивы, они распадаются и вновь образуются в различных участках жидкой фазы. При охлаждении жидкой фазы ниже температуры только некоторые наиболее крупные из них могут стать устойчивыми. Они и являются самопроизвольно возникшими зародышами или центрами кристаллизации.
Вторым этапом является рост кристаллов, который заключается в одновременном присоединении определенной группы атомов к какой-либо грани.
Рассмотрели факторы, влияющие на процесс кристаллизации
1) Содержание примесей, мельчайших частиц нерастворимых фаз, окислов, что приводит к сильному ускорению образования зародышей и кристаллизации в целом;
2) Наличие теплоотвода - способствует увеличению степени переохлаждения.
3) Модифицирование - введение в расплав специальных добавок, которые, не изменяя химического состава, создают дополнительные центры кристаллизации, тем самым способствуя измельчению структуры.
4) Природа металла. Влияет на величину степени реально достигаемого переохлаждения или перегрева.
5) Специальное оборудование. с помощью которого можно достичь очень больших скоростей охлаждения (107-109 ОС/с), при которых жидкий металл может быть переохлажден до твердого состояния практически без его кристаллизации. В результате металл имеет либо нанокристаллическую структуру, либо даже оказывается в аморфном, или стеклообразном состоянии с необыкновенными механическими и физическими свойствами.
Рассмотрели структуру литого металла.
Металлические слитки, получаемые в промышленных условиях, обычно состоят из трех зон (рисунок 1). В наружном слое при контакте жидкого металла со стенками формы возникает высокая степень переохлаждения, ведущая к образованию большого числа центров кристаллизации, поэтому наружный слой имеет мелкозернистое строение. После образования наружного слоя скорость охлаждения, соответственно и ΔТ, уменьшаются, уменьшается число центров и скорость роста.
Рисунок 1 - Строение металлического слитка. 1 - зона мелких кристаллов, 2 - зона столбчатых кристаллов, 3 - зона равноосных кристаллов
Однако линейная скорость роста кристаллов уменьшается в меньшей степени, и в условиях направленного теплоотвода образуется вторая зона - столбчатых кристаллов, имеющих дендритное строение. В центре слитка ΔТ обычно невелика, направленного теплоотвода нет, образуется зона крупных равноосных зерен, имеющих также дендритное строение.
Вывод
В ходе выполнения данной работы мы изучили процесс кристаллизации, ознакомились со строением литого металла и выявили различия в его строении в зависимости от условий кристаллизации.
Контрольные вопросы
1.