Образования древовидной ветвящейся структуры.

Термин этот давнего происхождения, Вернер упоминал «дендритные формы» минералов ещё в г. На внесении необходимой однозначности в употреблении минералогических термина «дендрит» и уточнении его содержания настаивал Д. П. Григорьев . Дендрит представляет собой ветвящееся и расходящееся в стороны образование, возникающее при ускоренной или стеснённой кристаллизации в неравновесных условиях, когда кристалл расщепляется по определённым законам. В результате он утрачивает свою первоначальную целостность, появляются кристаллографически разупорядоченные блоки. Они ветвятся и разрастаются в разные стороны подобно дереву, тянущемуся к солнечному свету, кристаллографическая закономерность изначального кристалла в процессе его дендритного развития утрачивается по мере его роста. Дендриты могут быть трёхмерными объёмными (в открытых пустотах) или плоскими двумерными (если растут в тонких трещинах горных пород).

Процесс образования дендрита принято называть дендритным ростом.

В качестве примера дендритов можно привести снежинки, ледяные узоры на оконном стекле, живописные окислы марганца , имеющие вид деревьев в пейзажных халцедонах («моховой агат ») и в тонких трещинах розового родонита . А также веточки самородной меди в зонах окисления рудных месторождений, дендриты самородных серебра и золота , решётчатые дендриты самородного висмута и ряда сульфидов . Почковидные или кораллообразные дендриты известны для малахита , барита и многих других минералов, к ним относятся и так называемые «пещерные цветы» кальцита и арагонита в карстовых пещерах .

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Дендрит (кристалл)" в других словарях:

У этого термина существуют и другие значения, см. Дендрит (кристалл). В Викисловаре есть статья «дендрит» Дендрит … Википедия

Dendrite Дендрит. Кристалл, который имеет древовидную ветвящуюся модель, наиболее хорошо видимую в медленно охлажденных литых металлах. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал, НПО Мир и семья;… … Словарь металлургических терминов

- (греч. dendrites, от dendron дерево). Камень, преимущественно известняк, с природными древовидными изображениями на нем. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ДЕНДРИТ греч. dendrites, от dendron, дерево.… … Словарь иностранных слов русского языка

Агрегат, кристалл, отросток Словарь русских синонимов. дендрит сущ., кол во синонимов: 4 агрегат (34) … Словарь синонимов

- [δένδρον (δендрон) дерево] древовидные агр., б. ч. фигуры роста, состоящие из отдельных сросшихся друг с другом в параллельном или двойниковом положении кристаллических индивидов (иногда из скопления… … Геологическая энциклопедия

Друза, кристаллит, кристаллик, вискер, микролит, периморфоза, рафид, хрусталь Словарь русских синонимов. кристалл см. хрусталь Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова … Словарь синонимов

КРИСТАЛЛ ЧЕРНОВА - дендрит длиной около 400 мм, образовавшийся в усадочной раковине крупной отливки, когда жидкая сталь опустилась для питания тела отливки. Кристалл чернова имеет незаполненные промежутки между ветвями; его развитие идет прерывисто из мелких… … Металлургический словарь

ДЕНДРИТ - кристалл древовидной формы, состоящий из ствола (ось нулевого порядка), от которого идут ветви (оси второго и последующих порядков). Дендритный рост кристаллов реализуется в большинстве случаев, например, при литье слитков и отливок.… … Металлургический словарь

- (от греч. dendron дерево) кристалл древовидной, ветвистой формы (см. рис.). Д. характерны для литых сталей и др. металлов и сплавов (напр., для самородных меди, серебра, золота, ряда минералов пиролюзита, уранинита и др.), льда. Дендрит золота … Большой энциклопедический политехнический словарь

кристалл - ▲ твердое (состояние) с, порядок, располагаться, молекула кристалл твердое состояние с упорядоченным расположением молекул. кристаллический. кристальный. < > аморфный монокристалл кристалл с непрерывной кристаллической решеткой. друза.… … Идеографический словарь русского языка

Соответственно рассмотренным в разделе " " представлениям о жидком состоянии при небольшом перегреве сравнительно с температурой плавления структура близка к структуре кристаллов. Во время охлаждения при приближении к температуре кристаллизации в жидком металле протекают процессы, приводящие к увеличению продолжительности оседлой жизни частиц и большей стабильности квазикристаллов, из которых возникают зародыши новой фазы.

Возникновение и разрушение зародышей происходят непрерывно. Критерием того, образуется ли устойчивый зародыш, или он остается в метастабильном состоянии, является соотношение размеров самого крупного квазикристалла и критического зародыша. С увеличением степени переохлаждения уменьшается критический радиус зародыша.

Радиус атома железа равен 0,8-10^8 см, из чего следует, что даже при больших переохлаждениях критический зародыш будет состоять из сотен и тысяч атомов. Переохлаждения стали легче достигнуть в микрообъемах, в которых заведомо будут отсутствовать твердые включения, могущие быть центрами кристаллизации. М. П. Браун и Ю. Я. Скок на образцах железа массой 10 г, расплавленных в кварцевых тиглях, достигли переохлаждения на 290° С ниже температуры кристаллизации, а А. А. Духин в каплях диаметром 50-100 мкм достиг переохлаждения на 500-550° С.

В реальных слитках столь глубокое переохлаждение не достижимо. Необходимо иметь в виду, что переохлаждение, с одной стороны, увеличивает скорость и вероятность образования зародыша, с другой - уменьшает подвижность частиц в жидкости и замедляет образование кристалла. В присутствии в металле нерастворимых примесей, какими являются, например, неметаллические включения, центры кристаллизации возникают в первую очередь на этих примесях. В этом случае важную роль играет структурное соответствие примеси и кристаллизующегося металла. На легкоплавких металлах, например, обнаружено явление дезактивации нерастворимых примесей, структурно неоднородных с металлом при предварительном большом перегреве.

Растворимые в металле примеси способны изменять величину межфазной энергии. На уменьшении величины межфазной энергии, а следовательно, и снижении необходимой степени переохлаждения и одновременном уменьшении критического радиуса зародыша (в конечном счете уменьшении размера зерна в металле) основано действие модифицирующих добавок в стали. По данным В. Е. Неймарка, при оптимальной концентрации такие элементы, как Al, Ti,V, В и Са, действуют в углеродистой и как модификаторы, измельчающие кристаллическую структуру. В то же время такие добавки, как Zr, Nb и Mg, оказывают незначительное влияние на структуру слитка стали.

Некоторые из отмеченных модифицирующих добавок одновременно являются сильными раскислителями, и введение их в сталь сопровождается образованием окисной дисперсной фазы, которая сама по себе интенсифицирует кристаллизацию.

Рост кристалла и образование дендритной структуры. При кристаллизации чистых веществ, когда остаются постоянными степень переохлаждения расплава и его состав, а на границе кристаллизации сохраняются равновесные условия, кристалл должен расти в идеально ограниченной форме, присущей данному веществу, а в каждой точке кристалла должна сохраняться периодичность кристаллической решетки. В реальных же сплавах кристаллизация сопровождается появлением структурных несовершенств, и, что особенно характерно для сплавов на железной основе, образованием дендритов. Дендриты представляют собой непрерывную пространственную решетку, у которой от толстого ствола ответвляются ветви первого порядка, от них - второго, затем третьего и т. д. Все ветви имеют почти правильную кристаллографическую ориентацию.

Дендриты бывают разнообразных размеров. Чем менее стесненно они растут, тем большей величины они достигают. Масса знаменитого кристалла Чернова, найденного в усадочной раковине 100-т слитка, составляет 3,45 кг, а высота 39 см.
Образование дендритной структуры литой стали было выявлено впервые Д. К. Черновым, и он считал это доказательством ее кристаллического строения. Изучение кристаллической структуры серых чугунов дало Д. К. Чернову основание полагать, что причиной дендритного роста кристаллов являются примеси. Это предположение получило дальнейшее развитие в работах советских ученых. В предложенной Д. Д. Саратовкиным схеме роль примесей в образовании дендритов сводится к блокированию грани кристалла и прекращению ее роста, вызывающему выбрасывания осей нового порядка.

Рис.2

При перемещении граней СВ и АВ со скоростями vc и vx через промежуток времени Т в положения СгО и АгО (рис.2 а) возрастает градиент концентрации примесей перед гранями АВ и СВ, в то время как в вершине кристалла по линии ВО градиент концентрации примесей ниже и имеет минимальное значение в направлении роста ребра О. При блокировании участков АгВг и СгВ2 мономолекулярным слоем примеси рост грани прекращается, кристалл

За к. 824 289 растет в виде иглы в направлении ВО (рис. 2, б). На грани образуются выступы и зубцы, некоторые из них начинают расти как основная игла (рис. 2, в).

При больших скоростях охлаждения, когда исключаются условия скопления примесей у растущих граней кристалла, дендритная структура кристаллов металла заменяется ячеистой, характеризующейся отсутствием осей второго порядка, а кристаллы имеют вид параллельных стволов, прилегающих друг к другу (рис. 3).

Ячеистая структура, например, наблюдается при охлаждении пластин кремнистой стали (1,5-2,0% Si) толщиной от 1 до 0,1 мм со скоростью 104-106°С/с. Средний диаметр ячейки в этом случае тем меньше, чем выше скорость , и в наиболее быстрозатвердевающих пластинах он составляет 2-2,5 мкм.

В условиях кристаллизующихся слитков ячеистая структура практически не образуется, и для реального стального слитка стали характерна дендритная структура.

"""""""~-~-~-~"~&~"~-~-~-~"""""""

Дендриты - это расщеплённые скелетные кристаллы (в строгом смысле слова, как корректное определение термина). Но термин часто используют в более широком контексте, подразумевая под ним любые древовидные разветвленные формы роста кристаллов и агрегатов До сих пор разные авторы не всегда придерживаются достаточно четкого разделения между кристаллами скелетными и дендритными, и эти термины часто используются как идентичные. В то время как еще в 1961 г. И.И. Шафрановский обратил внимание на неопределенность термина дендрит, отделив его от понятия "скелетный кристалл". С учетом более поздних уточнений , , к кристаллическим дендритам следует относить расщепленные скелетные (иногда - антискелетные) кристаллы, именно расщепление скелетного кристалла приводит к образованию объемных древовидных ветвящихся образований. В тонких трещинах развиваются плоские "двумерные" дендриты.
Термин этот давнего происхождения, Вернер упоминал "дендритные формы" минералов еще в 1774 г. На внесении необходимой однозначности в употреблении терминов "скелет" и "дендрит" и уточнении их содержания настаивал Д.П. Григорьев.
Дендрит (от греч. дерево) представляет собой ветвящееся и расходящееся в стороны образование, возникающее при ускоренной или стесненной кристаллизации в неравновесных условиях, когда ребра или вершины скелетного кристалла расщепляются по определенным законам . В результате кристаллическая структура объекта утрачивает свою первоначальную целостность, появляются кристаллографически разупорядоченные субиндивиды. Они ветвятся и разрастаются в направлении наиболее интенсивного массопереноса (поступления питающего материала к их поверхности), кристаллографическая закономерность изначального кристалла в процессе развития из него дендрита всё более утрачивается по мере его роста. В случае зарастания промежутков между ветвями дендрита может возникнуть сложнопостроенное образование с постепенным переходом от индивида к агрегату (но не единый кристалл, что принципиально отличает "дендрит" от "скелета"). Процесс образования дендрита принято называть дендритным ростом.
Наряду с кристаллическими дендритами известны дендриты сферокристаллические, образованные ветвящимися диссимметричными сферокристаллическими сферолитами - сфероидолитами .
В качестве примера кристаллодендритов можно привести ледяные узоры на оконном стекле, живописные окислы марганца в тонких трещинах, самородную медь в зонах окосления рудных месторождений, дендриты самородных серебра и золота, решетчатые дендриты самородного висмута и ряда сульфидов. Сфероидолитовые дендриты известны для малахита, гроздевидного тодорокита, барита и др. минералов, к ним следует отнести также кораллитовые агрегаты кальцита в карстовых пещерах.
Классическая строго симметричная снежинка - наглядный пример скелетного кристалла . А дендриты льда хорошо известны в ледяных пещерах, где могут достигать больших размеров. Ветвистые дендриты льда чаще других форм встречаются среди многих видов морозных узоров на оконных стёклах. Характер кристаллизации воды на стекле во многом зависит от условий охлаждения. При охлаждении от 0 до - 6°C и небольшой исходной упругости водяного пара на поверхности оконного стекла отлагается однородный слой непрозрачного, рыхлого льда. Для начального образования тонкого слоя такого льда в качестве затравок кристаллизации известную роль могут играть дефекты структуры поверхности, царапины. Однако в ходе дальнейшего развития процесса эти влияния полностью перекрываются общей картиной осаждения льда по всей охлаждающейся поверхности.
Если охлаждение поверхности оконного стекла начинается при положительной температуре и более высокой относительной влажности и в процессе охлаждения проходится точка росы, то на охлаждающейся поверхности сначала отлагается пленка воды, которая уже при отрицательных температурах закристаллизовывается в виде дендритов. Чаще дендритная кристаллизация начинается с нижней части оконного стекла, где вследствие действия силы тяжести накапливается большее количество воды. Размеры дендритных кристаллов зависят от имеющегося для их образования материала. В нижней части окна, где пленка воды толще, дендриты обычно имеют большие размеры По мере перехода к верхней части окна размеры дендритов уменьшаются, в случае равномерной увлажненности стекла размеры дендритов примерно одинаковы. Дальнейшее охлаждение способствует расщеплению субиндивидов с переходом кристаллических дендритов в сферокристаллические, либо отложению между дендритами, а затем и на дендритах тонких слоев пушистого льда. Быстрые и значительные по величине переохлаждения дают мелкомасштабную дендритную кристаллизацию. При недостатке влаги на стекле нарушается сплошной характер кристаллизации и дендриты растут островками.
Литература:
1). Григорьев Д. П. О различии минералогических терминов: скелет, дендрит и пойкилит. - Изв. вузов, геол. и разв., 1965, № 8
2). Шафрановский И. И. Кристаллы минералов. Кривогранные, скелетные и дендритные формы. М., Госгеолтехиздат, 1961, с. 332.
3). Григорьев Д. П., Жабин А. Г. Онтогения минералов. Индивиды. М., "Наука", 1975
4). Городецкий А. Ф., Саратовкин Д. Д. Дендритные формы кристаллов, образующиеся при антискелетном росте. В сб. «Рост кристаллов» (под ред. А. В. Шубникова и Н. Н. Шефталя), 1957, стр. 190 - 198
5). Дымков Ю. М. Парагенезис минералов ураноносных жил. М. "Недра", 1985, с. 62
6). Дымков Ю. М.

Настоящая статья рассматривает скрытые дефекты исходной поверхности металлов и влияние различных способов подготовки поверхности на качество хромового покрытия.

Исследования, описанные ниже, были проведены автором в 90-е годы и являются развитием открытий, сделанных американскими учеными (перевод статьи из журнала «Plating and surface finishing» см. на портале www.galvanicworld.com в разделе «статьи»).

Скрытые дефекты исходной поверхности, незаметные при визуальном осмотре, могут проявляться при последующем зеркальном хромировании. В данном случае представлены фотографии из видеофильма хромированных штоков амортизаторов АвтоВАЗ. Все штоки имели равномерную блестящую поверхность без видимых дефектов. После зеркального хромирования проявилась действительная структура поверхности штока.

Это явление имеет несколько объяснений. Во-первых, при закалке поверхности ТВЧ, процесс проходит по винтовой линии, т.е. на поверхности чередуются закаленные и незакаленные слои.

При этом на закаленной поверхности осаждается более блестящий и более твердый хром. См. рис. 1.

Во-вторых, при последующем шлифовании закаленной поверхности ТВЧ ее качество на каждом участке будет различным. На закаленном участке чистота поверхности выше, а на незакаленном участке, которая имеет меньшую твердость, при нарушении технологии шлифования возможны дефекты: прижоги, вкрапления продуктов шлифования и т.д. Как правило, на таких дефектных участках при хромировании образуются поры. См. рис. 2.

Нарушением технологии шлифования может быть плохо заправленный круг шлифования, который на обрабатываемой поверхности создает четкие кольцевые риски с точечными дефектами. См. рис. 3.

Некачественная подготовка поверхности также возможна в случае биения штока при шлифовании, когда возникает неравномерная обработка поверхности по диаметру. На стороне, где имела место более интенсивная обработка, на поверхности образуются выемки, возможны частичный наклеп поверхности, точечные прижоги, вкрапления продуктов шлифования и другие дефекты. См. рис. 4.

При шлифовании штока в центрах также наблюдаются различия в структуре поверхности, как в средней части, так и по краям детали. См. рис. 5.

Другие дефекты поверхности могут иметь различную природу происхождения: закалочные трещины, пористость исходного металла и мн. др.

Влияние подготовки поверхности на качество хромового покрытия

Сотрудниками лаборатории НПП «Гальванус» были разработаны технология и инструмент для нанесения толстослойных хромовых покрытий (около 700 мкм). Решения оказались достаточно эффективными.

На рис. 6а показан внешний вид хромового покрытия толщиной 400 мкм, полученного на поверхности, подготовленной по традиционной технологии (исходная поверхность хонингования Rа=0,7-0,8 мкм). Как видно, дендриты располагаются четко по хонинговальным рискам.

На рис. 6б показан поперечный разрез осадка по дендриту. Как видно, центром образования дендрита является именно риска, оставленная после хонингования.

На этой же детали был обработан участок специальным инструментом. Шероховатость поверхности практически не изменилась, но стала стабильной (Rа=0,7 мкм). Толщина покрытия 400 мкм. Поверхность хромового покрытия имеет незначительные по размеру дендриты, расположенные хаотично. На рис. 6в представлен внешний вид данного образца.

Дальнейшее совершенствование технологии подготовки поверхности заключалось в дополнительном шлифовании хонингованной поверхности (Rа=0,36-0,66 мкм) и обработке специальным инструментом (Rа=0,27-0,39 мкм).

Получено покрытие толщиной 700 мкм с незначительными дендритами. Внешний вид хромового покрытия представлен на рис. 6г.

Разработанная технология подготовки поверхности позволяет получать качественные толстослойные хромовые покрытия даже на очень грубо обработанной исходной поверхности. На рис. 6д изображен участок с грубо обработанной поверхностью Ra=3,93 мкм (5 кл. чистоты). Хромирование проводилось при плотности тока 90 А\дм2. Получено качественное покрытие толщиной 500 мкм.

Таким образом, при соответствующей механической подготовке поверхности возможно получение качественных хромовых покрытий значительной толщины (без пор и дендритов), качество которых определяется не макро- и микрогеометрией поверхности, а ее наногеометрией. Получение поверхности под гальванопокрытие с заданной наногеометрией возможно по определенной технологии, известной как гальваномеханическое хромирование, которая позволяет избежать многих дефектов хромового покрытия, обусловленных исходной поверхностью.

Кафедра технологии металлов и материаловедения

Материаловедение

Методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов всех специальностей

Тверь 2006

Изложена методика выполнения лабораторной работы по макроструктурному методу исследования металлов. Приведены рекомендации по выполнению и требования к оформлению отчета по лабораторной работе. Даны контрольные вопросы для самостоятельной подготовки студентов по теме работы.

Составитель: Л.Е. Афанасьева

© Тверской государственный

технический университет, 2006

МАКРОСТРУКТУРНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ (МАКРОАНАЛИЗ)

Цель работы : ознакомиться с методикой проведения макроструктурного анализа. Изучить характерные виды изломов, макроструктуру литой и деформированной стали на макрошлифах. Изучить связь характера макроструктуры с условиями ее формирования и механическими свойствами стали.

Теоретическое введение

Макроструктурный анализ – изучение строения металлов и сплавов невооруженным глазом или при небольшом увеличении, с помощью лупы.

Макроанализ проводят путем изучения изломов, макрошлифов или внешних поверхностей заготовок и деталей.

Макроанализ позволяет выявить наличие в материале макродефектов, возникших на различных этапах производства литых, кованных, штампованных и катаных заготовок, а также причины и характер разрушения деталей.

С помощью макроанализа устанавливают вид излома (вязкий, хрупкий); величину, форму и расположение зерен литого металла; дефекты, нарушающие сплошность металла (усадочную пористость, газовые пузыри, раковины, трещины); химическую неоднородность металла, вызванную процессами кристаллизации или созданную термической и химико-термической обработкой; волокна в деформированном металле.

Методы испытаний и оценки макроструктуры стальных изделий установлены ГОСТ 10243-75.

Изучение изломов.

Изломом называется поверхность, образующаяся вследствие разрушения металла. В зависимости от состава, строения металла, наличия дефектов, условий обработки и эксплуатации изделий изломы могут иметь вязкий, хрупкий и усталостный характер.

Хрупкое разрушение протекает без заметной предшествующей пластической деформации. Форма зерна не искажается и на изломе виден исходный размер зерен металла. Поверхность хрупкого излома (рис. 1, а) блестящая, кристаллическая. Разрушение может происходить через зерна (транскристаллический излом), либо по границам зерен (интеркристаллический или межкристаллический излом). Разрушение по границам зерен имеет место при наличии на границах неметаллических включений (фосфиды, сульфиды, оксиды) или других выделений, снижающих прочность границ зерна. Хрупкое разрушение наиболее опасно, так как происходит чаще всего при напряжениях ниже предела текучести материала.

Вязкий (волокнистый) излом (рис. 1, б) имеет бугристо-сглаженный рельеф и свидетельствует о значительной пластической деформации, предшествующей разрушению. Поверхность излома матовая, с мелким, неразличимым глазом, зерном. По виду вязкого излома нельзя судить о форме и размерах зерен металла.

Усталостный излом (рис.2) образуется в результате длительного воздействия на металл циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций. Разрушение начинается на поверхности (или вблизи нее) локально, в местах концентрации напряжений (деформации). Усталостная трещина возникает в местах, где имеются концентраторы напряжений или дефекты (шлаковое включение, поры и т.п.). Излом состоит из очага разрушения (места образования микротрещин) и двух зон – усталости и долома.

Очаг разрушения примыкает к поверхности и имеет небольшие размеры и гладкую поверхность. Зону усталости формирует последовательное развитие трещины усталости. Зона усталости развивается до тех пор, пока в уменьшающемся рабочем сечении напряжения возрастут настолько, что вызовут его мгновенное разрушение. Эту последнюю стадию разрушения характеризует зона долома.

Метод визуального (или при небольших увеличениях) наблюдения изломов называют фрактографией. На изломах макроструктуру оценивают путем сравнения с нормативными макроструктурами, приведенными в ГОСТ 10243-75, по 25 параметрам. Определение вида, формы и цвета излома позволяет характеризовать многие особенности строения и обработки материала.

Изучение макрошлифов.

Макрошлиф – это образец с плоской шлифованной и протравленной поверхностью, вырезанный из исследуемого участка детали или заготовки. Его получают следующим образом. На металлорежущем станке или ножовкой вырезают образец, одну из плоских поверхностей которого ровняют напильником или на плоскошлифовальном станке. Затем образец шлифуют вручную или на шлифовально-полировальном станке шлифовальной шкуркой разной зернистости. Шлифование одной шкуркой нужно проводить в одном направлении, после чего следует смыть остатки абразива водой. Переходя на более мелкую шкурку, поворачивают образец на 90 о и проводят обработку до полного исчезновения рисок, образованных предыдущей шкуркой. Образец промывают водой, просушивают и подвергают глубокому или поверхностному травлению. Состав некоторых реактивов для травления приведен в Приложении 1.

Перед травлением образец обезжиривают и очищают, как правило, этиловым спиртом. Травление большинством реактивов осуществляют, погружая в них образец. При этом следует строго соблюдать правила техники безопасности. Реактив, активно взаимодействуя с участками, где имеются дефекты и неметаллические включения, протравливает их более сильно и глубоко. Поверхность макрошлифа получается рельефной. Такое травление называется глубоким .

Поверхностное травление, проводимое менее агрессивными реактивами, позволяет выявить в сталях, чугунах и цветных сплавах ликвацию, т.е. химическую неоднородность материала, возникающую при его производстве, макроструктуру литого или деформированного металла, структурную неоднородность материала, подвергнутого термической или химико-термической обработке.

Изучение дендритной макроструктуры литого металла после глубокого травления.

Форма и размер зерен в слитке зависят от условий кристаллизации: температуры жидкого металла, скорости и направления отвода тепла, примесей в металле. Рост зерна происходит по дендритной (древовидной) схеме (рис. 3).

Рис. 4. Строение металлического слитка. а) Зависимость числа центров кристаллизации (ч.ц.) и скорости роста кристаллов (с.р.) от степени переохлаждения DТ. б) Макроструктура слитка: 1 – мелкие равноосные зерна (корковая зона), 2 – столбчатые дендриты, 3 – крупные равноосные зерна, 4 – усадочная раковина, 5 – усадочная рыхлость, 6 – ликвационная
зона.

Размеры образовавшихся кристаллов зависят от соотношения числа образовавшихся центров кристаллизации и скорости роста кристаллов при температуре кристаллизации.

При равновесной температуре кристаллизации Т пл число образовавшихся центров кристаллизации и скорость их роста равняются нулю, поэтому процесса кристаллизации не происходит.

Если жидкость переохладить до температуры, соответствующей DТ 1 , то образуются крупные зерна (число образовавшихся центров небольшое, а скорость роста – большая). При переохлаждении до температуры соответствующей DТ 2 – мелкое зерно (образуется большое число центров кристаллизации, а скорость их роста небольшая).

Если металл очень сильно переохладить, то число центров и скорость роста кристаллов равны нулю, жидкость не кристаллизуется, образуется аморфное тело.

Кристаллизация корковой зоны идет в условиях максимального переохлаждения. Скорость кристаллизации определяется большим числом центров кристаллизации. Образуется мелкозернистая структура.

Рост кристаллов во второй зоне имеет направленный характер. Они растут перпендикулярно стенкам изложницы, образуются древовидные кристаллы – дендриты. Растут дендриты в направлении, близком к направлению теплоотвода. Так как теплоотвод от не закристаллизовавшегося металла в середине слитка в разные стороны выравнивается, то в центральной зоне образуются крупные дендриты со случайной ориентацией.

В верхней части слитка образуется усадочная раковина, которая подлежит отрезке и переплавке, так как металл более рыхлый (около 15…20 % от длины слитка).

Слитки сплавов имеют неодинаковый состав. В процессе кристаллизации все легкоплавкие примеси оттесняются в центр слитка. Химическая неоднородность по отдельным зонам слитка называется зональной ликвацией.

Похожая информация.