Фазовые превращения

Любое вещество, любой элемент может находится в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком, газообразном. Только углерод может находится в двух состояниях твердом и газообразном.

Температура плавления металлов, сплавов важная константа. У каждого вещества, элемента она своя. определённая. У чистых металлов температура перехода из твердого состояния в жидкое точечная, у сплавов состоящих из 2-х и более компонентов в отдельных зонах имеется интервал расплавления, т.е. начало и конец плавления.

Есть специальные таблицы, справочники, где можно найти данные о температурах плавления, кипения, плотности металла и другие физические константы.

При переходе из жидкого состояния в твердое в металле образуются кристаллы, возникают кристаллические решетки. Этот процесс называется кристаллизацией.

Для начала кристаллизации необходимы условия, чтобы процесс был термодинамически выгоден системе и сопровождался уменьшением свободной энергии. Для начала кристаллизации необходимо переохлаждение металла, для расплавления – перегревание металла. На рисунке 7 показаны кривые охлажде- ния при кристаллизации. Величиной или степенью переохлаждения называют разность между теоретической и фактической температурами кристаллизации. Видно, что жидкость охлаждается и температура доходит до горизонтальной площадки (скрытая теплота кристаллизации). По окончании кристаллизации температура снова начинает снижаться и твердое вещество охлаждается.

Механизм процесса кристаллизации состоит в следующем:

  • − вначале зарождаются мельчайшие частички зародышей кристаллов на границе раздела фаз или мелких неметаллических включениях (центрах кристаллизации);
  • − далее кристаллики начинают расти, сталкиваясь в процессе роста друг с другом. По мере развития процесса образуется все больше кристаллов. Скорость всего процесса кристаллизации определяется:
  • − скоростью зарождения центров кристаллизации;
  • − скоростью роста кристаллов, которая в свою очередь определяется степенью переохлаждения.

При кристаллизации первостепенное значение имеют:

  • − скорость и направление отвода тепла;
  • − наличие неметаллических дисперстнейших частиц;
  • − наличие конвективных токов;
  • − интервал переохжладения.

 

Тэги: , , ,