logo
Конструкционные материалы

1.4. Кристаллизация металлов

Как известно, металлы и сплавы находятся в трех агрегатных состояниях  твердом, жидком и газообразном. Переход металла из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называется кристаллизацией, в газообразное  сублимацией.

На рис. 6 приведена схема кристаллизации металла. До тех пор, пока формирующийся вокруг центра кристаллизации кристалл окружен жидким расплавом металла, он имеет правильную геометрическую форму, но при столкновении и срастании кристаллов их правильная форма нарушается и образуются так называемые кристаллиты  зерна. Величина зерна зависит от числа центров кристаллизации и скорости роста. Чем больше степень охлаждения, тем больше центров кристаллизации и меньше размер зерна. Чем мельче зерно, тем выше механические свойства металла (сплава); о собенно это сказывается на пластичности.

Обычно механизм образования кристаллов носит дендритный характер. Это связано с тем, что развитие зародышей протекает, главным образом, в тех направлениях решетки, которые имеют наибольшую плотность упаковки атомов и минимальное расстояние между ними. В этих направлениях образуются ветви  оси первого порядка I (рис. 7).От осей первого порядка начинают расти новые оси второго порядка II, от осей второго порядка  оси третьего порядка III и т.д.

Н а рис. 8 показана схема строения металлического слитка.

П

3

ри кристаллизации слитка в результате соприкосновения металла с холодной стенкой изложницы, образуется зона мелких равноосных кристаллов 1. Зона столбчатых кристаллов 2 имеет направленный характер в связи с тем, что они растут от стенки изложницы к центру по направлению отвода тепла. Зона 2 еще более замедляет отдачу тепла наружу, скорость охлаждения еще более уменьшается, поэтому в центре слитка образуется зона крупных неориентированных кристаллов 3.