ВУЗ:
Составители:
Столкновение растущих кристаллов приводит к потере ими правильной
огранки. Такие потерявшие правильную форму кристаллы называются зернами.
При очень маленькой скорости охлаждения (крайняя левая точка на
рис. 4) может возникнуть один-единственный центр кристаллизации, из
которого вырастет один кристалл (монокристалл). Необходимые в электронике
монокристаллы полупроводников выращивают путем очень медленного
вытягивания затравки из расплава.
При огромных скоростях охлаждения (крайняя правая точка на рис. 4)
достигаются такие большие степени переохлаждения, что тепловое движение
атомов в металле замедляется, атомы не успевают образовать дальний порядок,
выстроиться в кристаллическую решетку. Жидкое, неупорядоченное состояние
металла оказывается как бы «замороженным». Металл становится твердым, но
не имеет кристаллического строения. Это аморфный металл или
металлическое стекло. Аморфные металлы широко применяются в
современной аудиотехнике благодаря уникальным магнитным свойствам.
Поскольку структура металла определяет его свойства, рассмотренные
закономерности кристаллизации могут быть использованы для формирования
необходимых свойств металла при отливке деталей.
Мелкозернистый металл обладает более высоким сопротивлением
деформации и большей вязкостью. Дело в том, что границы зерен являются
барьером для развития деформации и для роста трещины. В мелкозернистом
металле суммарная поверхность зерен в единице объема больше, чем в
крупнозернистом. Поэтому и сопротивление мелкозернистого металла
деформированию и разрушению больше. Чтобы разрушить металл с мелким
зерном требуется затратить больше энергии.
Поэтому при отливке деталей, испытывающих значительные нагрузки
при эксплуатации, целесообразно проводить процесс кристаллизации при
высокой скорости охлаждения, чтобы получить мелкозернистую структуру.
Если необходимую скорость кристаллизации обеспечить не удается (в отливках
большой массы), то для измельчения зерна в жидкий металл вводят небольшие
добавки примесей в виде мелких нерастворимых в расплаве частиц, увеличивая
тем самым число центров кристаллизации. Такой процесс называется
модифицированием, а вводимые добавки – модификаторами.
В качестве модификаторов обычно применяются мелкие частицы
карбидов, оксидов (Сr
7
С
3
, VC, ТiC, Al
2
О
3
и др.) и некоторые вещества,
облегчающие образование зародышей в жидкости (В, Mg и др.). Измельчению
зерна способствует также вибрация кристаллизующегося металла.
Следует иметь в виду, что при получении отливок затвердевание металла
в форме происходит с разными скоростями охлаждения в различных ее частях.
Скорость охлаждения уменьшается от стенки формы к центральной ее части,
при этом меняется и направление теплоотвода в местах роста кристаллов. В
результате полученный слиток имеет неодинаковое строение по сечению, а
значит, и разные свойства (рис. 7). Поверхностный слой будет мелкозернистый
26
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- …
- следующая ›
- последняя »
