4. Механизм кристаллизации. Связь между величиной зерна, скоростью зарождения и роста кристаллов, степенью переохлаждения. Строение слитка. Ликвация.
Ф
орма
и р-ры зёрен, обр-ся при крист-ции из
жид.фазы, зависят от условий их роста,
скорости и напр-ния теплоотвода, тем-ры
жид. металла и хим. состава, содержания
примесей. Чаще в процессе кристаллизации
обр-ся разветвлённые кристаллы –
дендриты.
На форму обр-ся зёрен при крист-ции из жид.металла большое влияние оказывают условия теплоотвода. Кристаллы растут преимущественно в напр-ии противоположном напр-ию отвода тепла.
Стр-ра металла в слитках зависит от хим. состава жид.сплава, температ. заливки в форму, условий охлаждения при крист-ции, геом. формы детали, теплопроводности и состояния внутр. пов-тей форм.
Зона 1 - крист-ция у пов-ти формы в тонком сильно переохл-нном слое, обр-ся большое кол-во равноосных мелких кристаллов.
Зона 2 – рост кристаллов, обр-ние столбчатых стр-р.
Зона 3 – равновесная крист-ция.
Осн. дефекты слитка: усадочные раковины, пористость и ликвация.
Хим. неоднородность по отд. зонам назыв. зональной ликвацией.
---------------------------------------------------------------------------------------
6. Механические свойства материалов (σв, σ0,2 ,σ 0,01, σпц, φ,ε ,ν , е, закон Гука).
В зав-ти от условия нагружения проводятся статические, динамические или циклические нагрузки.
Мех.св-ва,
опред. при статич. испытаниях: предел
прочности
,
предел пропорцио-нальности
,,
предел текучести
,
предел упругости
,
коэфф. Пуассона
,
пластичность, твёрдость, ползучесть.
– истинное
разрушение
=
–напряжение,
где
P-нагрузка;
-первоначальная
площадь..образца..в..месте…разрушения…
=
100%-относительноеудлиненияДиаграмма..«напряжение-деформация»…Закон
Гука:
E.–зав-ть.между
относит.удлинением и напряжением. Для
идеального упругого мат-ла коэфф.
Пуассона
=0,5
Твёрдость
– спос-ть мат-ла сопр-сяпластич. деф-ции
при контактномвзаимод-ии с др. тв.
телами. Ползучесть
– увеличение деф-ции мат-ла, протек.во
врем. под д-ем пост. нагрузки или
напряжения.
------------------------------------------------------------------------------
3. Энергетические условия кристаллизации (первый закон термодинамики, равновесная температура кристаллизации, самопроизвольная и гетерогенная кристаллизация). Полиморфные превращения.
Первый закон термодинамики свободная энергия или термодинамический потенциал системы выражается следующим уравнением: F=H-TS. Где Н= полная энергия системы, T – абсолютная температура, S – энтропия. С изменением температуры термодинамический потенциал вещества в твердом и жидком состоянии изменяется по разным зависимостям. При температуре Тпл величина свободной энергии жидкого и твердого агрегатного состояния системы равны. Эта температура называется равновесной температурой кристаллизации(плавления).
Самопроизвольная
кристаллизация:
при переходе жидкости в твердое состояние
с одной стороны свободная энергия
уменьшается на величину V
f,
а с другой стороны возрастает на величину
Sσ
в следствие образования поверхности
раздела
,
где
- объем зародыша кристаллизации,
- разность свободной энергии жидких и
твердых металлов, S
– суммарная величина поверхности
кристаллов,
- удельное поверхностное натяжение на
границе кристалл-жидкость.
Величина
критического зародыша:
Гетерогенная кристаллизация. Источниками являются оксиды, неметаллические включения и другие примеси. Для измельчения структуры металлов вводят модификаторы, которые измельчают зерно и улучшают механические свойства металлов. Чаще всего эти добавки в расплаве образуют карбиды, нитриды, оксиды.
Существование одного металла в нескольких кристаллических формах носит название полиморфизма. Полиморфные модификации элемента устойчивые при более низкой температуре обозначаются буквой ,,
Температура, при которой осуществляется переход из одной модификации решетки в другую, называется температурой полиморфного превращения.
Полиморфные превращения при нагреве сопровождаются поглощением, а при охлаждении выделением теплоты, и происходят они при постоянной температуре.
------------------------------------------------------------------------------