Судостроительные материалы. Мутылина И.Н. - 5 стр.

ных условиях (в зависимости от скорости охлаждения). При плавлении – ∆T перегрева, как
правило, не более нескольких градусов.




      Рис. 2. Термические кривые охлаждения при кристаллизации чистых металлов
                              с разной скоростью (v1 – v3)

    Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей (цен­
тров кристаллизации) и продолжается в процессе роста их числа и размеров.
    При переохлаждении сплава ниже Tпл плавления во многих участках жидкого сплава об­
разуются устойчивые, способные к росту кристаллические зародыши, называемые критиче­
скими.
    Образование зародышевых центров. В жидком металле сохраняется так называемый
ближний порядок, когда упорядоченное расположение атомов распространяется на очень не­
большое расстояние. Вследствие интенсивного теплового движения атомов ближний поря­
док динамически неустойчив. При температурах, близких к температуре плавления, в жид­
ком металле возможно образование небольших группировок, в которых атомы расположены
так же, как и в кристаллах.
    Такие группировки атомов называются фазовыми (или гетерогенными) флуктуациями.
В чистом от примесей жидком металле наиболее крупные гетерофазные флуктуации могут
превратиться в зародыши (центры кристаллизации). Рост зародыша возможен только при
условии, если он достиг определенной величины, начиная с которой его рост ведет к умень­
шению свободной энергии.
    Минимальный размер зародыша, способный к росту при данных температурных усло­
виях, называется критическим размером зародыша.
    Образованию зародыша способствует неравномерное распределение энергии между ато­
мами вещества. Эти случайные и временные отклонения энергии отдельных атомов или
группировок атомов от среднего значения для данной температуры называют флуктуациями
энергии. Эти флуктуации способствуют получению энергии, требуемой для образования за­
родыша критического размера. Зародыш, способный к росту, образуется там, где гетеро­
генные флуктуации в жидком металле размером не меньше критического обладают повы­
шенной энергией, которая не меньше определенного уровня.
    Рост зародышей кристаллизации происходит в результате перехода атомов из переохла­
жденной жидкости к кристаллам.
    Кристалл растет в результате:
    • образования двухмерного зародыша (т.е. зародыша одноатомной толщины) на плос­
        ких гранях возникшего кристаллика. Двумерный зародыш должен иметь размер не
        меньше критического, иначе зародыш не будет устойчив, т.к. вследствие образования
        дополнительной поверхности раздела свободная энергия системы возрастает;
    • наличия дислокации. В месте выхода на поверхность винтовой дислокации имеется
        ступенька, к которой легко присоединяются атомы, поступающие из жидкости.

                                           5