Плавление и кристаллизации чистых металлов часть 2
Дальнейшее состояние системы будет зависеть от измене¬ния температуры, т.е. от смещения системы от равновесного состояния. Для осуществления процесса кристаллизации тем¬пература должна быть ниже равновесной Ts (т.е. металл нужно переохладить), тогда уровень свободной энергии твердой фазы станет ниже, чем жидкой, и металл затвердеет. Таким образом, приняв Ts за температуру плавления и теоретическую темпера¬туру кристаллизации, можно сказать, что фактическая темпера¬тура кристаллизации будет всегда ниже ее, а разность между ними называется степенью переохлаждения, т.е. и = Т^ - Т ,п, и она напрямую зависит от скорости охлаждения.
Процесс кристаллизации начинается с образования так на¬зываемых центров кристаллизации или зародышей, представля¬ющих собой элементарную кристаллическую ячейку (рис. 5.16). Очевидно, что центры кристаллизации возникают в тех местах, где уровень свободной энергий твердой фазы, ниже, чем жидкой. По мере охлаждения количество центров кристаллиза¬ции возрастает. Одновременно происходит рост кристаллов правильной формы на основе ранее образованных центров кри¬сталлизации, так как ничто не мешает их формированию. В даль¬нейшем кристаллы начинают сталкиваться друг с другом
С увеличением скорости охлаждения число центров крис¬таллизации интенсивно возрастает, что приводит к образованию мелкозернистой» структуры с высокими механическими свой¬ствами. Это особенно важно для формирования структурыспла-вов на основе компонентов, имеющих аллотропические моди¬фикации, так как эти процессы идут не только при первичной кристаллизации, а также при превращениях в твердом состоя¬нии (вторичная кристаллизация). В частности известно, что дли¬тельное пребывание металла при высоких температурах приво¬дит к резкому увеличению размеров зерна и существенному снижению механических характеристик металла. Например, при сварке неоправданное увеличение размеров сварного шва не только не увеличивает прочностные характеристики соедине¬ния, а напротив, снижает их за счет перегрева и, следовательно, ухудшения структуры.
