Форма кристаллов. Строение металлического слитка

Как правило, возникший в жидкости кристалл растёт в первую очередь в направлении минимального расстояния между атомами. Таким образом, в первую очередь вырастают оси первого порядка. Одновременно под определённым углом к оси первого порядка начинают расти оси второго порядка, от которых растут оси третьего порядка и т.д. [6, рис.10]. В итоге вырастают кристаллы древовидной формы, получившие название дендритов. В зависимости от скорости охлаждения и условий теплоотвода их размеры и форма могут быть различны (могут быть равноосными или столбчатыми).

Металлический слиток образуется при кристаллизации металла в изложнице. Как правило, структура литого слитка состоит из трёх основных зон [6, рис.11].

1 – поверхностный слой равноосных кристаллов, образованных в условиях высокой скорости охлаждения металла при соприкосновении жидкого металла с холодными стенками изложницы.

2 – зона столбчатых кристаллов с развитой осью первого порядка (транскристаллитов), образованных в условиях пониженной скорости охлаждения и перпендикулярном стенкам изложницы теплоотводе.

3 – зона крупных неориентированных равноосных кристаллов, образованных в условиях наименьшей скорости охлаждения и ненаправленного теплоотвода.

В верхней части слитка расположена концентрированная усадочная раковина – полость, не заполненная металлом, образованная вследствие объёмной усадки металла при кристаллизации 4.

Также вследствие объёмной усадки по оси слитка образуется рыхлость. В слитке под усадочной раковиной и в донной части наблюдается заметное повышение содержания примесей: C, S, Р (ликвирующих). Это приводит к падению механических свойств.

Строение сплавов

В технике чаще применяются не металлы, а металлические сплавы, так как они имеют лучший комплекс свойств по сравнению с металлом. Сплавы получают сплавлением элементов, спеканием (порошковая металлургия), диффузией.

Металлический сплав – сложная система на основе металла. Сплавы содержат два и более компонентов.

Фазой сплава называется однородная часть сплава, отделенная от других границей раздела, при переходе через которую состав или структура резко изменяются. Меняются и свойства. Металл в жидком состоянии представляет собой однородную фазу. То же касается и сплавов. При кристаллизации металла образуется новая твердая фаза. При этом металл находится в двухфазном состоянии – в жидком и твердом. В сплаве твердой фазой могут быть зерна чистого металла, твердого раствора, химического соединения.

В расплавленном состоянии многие металлы неограниченно растворимы друг в друге. При кристаллизации компоненты сплава могут иметь различный тип взаимодействия, что определяет образование различных видов сплавов. Различают три основных вида сплавов, образующихся при кристаллизации двух компонентов.

Поиск по сайту: