4.3. Гетерогенная кристаллизация

Всё, что рассмотрели ранее, относится к идеальным условиям. В реальных же условиях в расплавах имеются готовые центры кристаллизации.

Гетерогенной кристаллизацией называют несамопроизвольную кристаллизацию, которая обычно и происходит в реальных условиях.

В качестве готовых центров кристаллизации могут выступать тугоплавкие частицы неметаллических включений – оксиды, нитриды, т. е. атомы металла присоединяются к уже готовой поверхности. Стенки формы (изложницы) также могут играть роль зародышей кристаллизации. Наличие готовых центров кристаллизации приводит к измельчению структуры, особенно в случае размерного структурного соответствия кристаллов примеси и основного металла.

Измельчение зерна может происходить и за счёт снижения коэффициента поверхностного натяжения , так как это приводит к уменьшению r_кр . Так влияют поверхностно активные добавки.

Измельчение структуры улучшает механические свойства, поэтому на практике часто применяют такую технологическую операцию, как модифицирование. В расплав перед разливкой вводят специальные добавки - модификаторы. Это либо поверхностно активные вещества (Na в силуминах, В в сталях), либо элементы, образующие тугоплавкие мельчайшие частицы (Ti, Zr в алюминии, Al, Ti в сталях). Их количество невелико от 0,001 до 0,1 %.

Перед разливкой необходимо выдерживать температурный режим:

• перегрев приводит к дезактивации модификаторов и как следствие к росту зерна и ухудшению механических свойств;

• подстуживание способствует измельчению зерна.