6 Вопрос
Явление отталкивания инородных частиц гранями растущего кристалла было отмечено очень давно Лавалем. Однако до последнего времени еще не существовало единого мнения ни о природе этого явления, ни о порядках величин давлений, которые могут при этом возникнуть.
Кристаллизационным давлением называется максимально возможное при данном пересыщении (или переохлаждении) давление грани на препятствие.
Кристаллолюминесценция
Явление свечения при кристаллизации известно уже около ста пятидесяти лет. Так, если приготовить пересыщенный раствор из смеси сернокислого калия и сернокислого натрия с содержанием этих солей, отвечающих отношению 2K2SO4: Na2S04*10H2O, то после выпадения довольно значительного количества двойной соли состава NaK(S04) образование каждого нового кристалла сопровождается появлением искры и одновременно сопровождается звуком, который можно легко слышать. Кристаллолюминесценцию можно наблюдать при выпадении кристаллов хлорноватокислого бария Ва(Сl3)2 из водного раствора, при быстрой кристаллизации поваренной соли из водного раствора (если к нему прибавлять соляной кислоты) и при выделении кристаллов мышьяковистого ангидрида (As2S3) из солянокислого раствора. До сих пор не известны причины свечения при кристаллизации.
Кристаллизация NaCi на поверхности раствора
Интересен случай кристаллизации на поверхности раствора поваренной соли NaCI, когда она происходит вследствие нагревания солнечными лучами и испарения соляных водоемов. Часто соль выделяется в форме полой пирамидальной четырехгранной воронки, состоящей из сросшихся друг с другом кубов. Такие сростки плавают на поверхности озера, как лодочки (рис. 98). Это явление, не наблюдающееся для других солей — характерная особенность хлористого натрия, растворимость которого очень мало зависит от температуры.
Для большинства веществ растворимость быстро возрастает с повышением температуры и плотность насыщенного раствора при нагревании увеличивается. Поэтому при нагревании сверху таких растворов и при их испарении всегда насыщающиеся верхние слои будут опускаться на дно, где и будет происходить кристаллизация. При нагревании же сверху раствора NaCl наиболее теплые насыщенные слои остаются на поверхности и никаких конвекционных потоков создаваться не будет. При нагревании сверху и при испарении в верхнем насыщенном слое начинается кристаллизация. Образовавшийся маленький кристаллик будет плавать на поверхности. Со временем кристалл, разрастаясь по сторонам и одновременно несколько погружаясь, примет форму кристаллической воронки. Плавая на поверхности, воронка постепенно увеличивается в объеме.
УСАДКА
Обычно объем кристаллического вещества меньше, чем объем жидкого или газообразного, за исключением воды, висмута и некоторых других веществ, которые в твердом состоянии занимают больший объем, чем в жидком. Уменьшение объема называется усадкой. При неумелом ведении кристаллизации металла, налитого в изложницу, может образоваться очень глубокая усадочная раковина, портящая весь слиток. В практике металлолитья обычно ведут борьбу с вредным влиянием осадочной раковины. Если в плоском сосуде расплавить свинец, и, когда на его поверхности образуется тонкая корочка кристаллического металла, коснуться тонкой стружкой олова в какой-либо точке, то так как олово плавится при более низкой температуре, чем свинец, оно расплавится и в точке касания растворится в свинце. Образовавшийся сплав олова и свинца имеет еще более низкую температуру кристаллизации, и таким образом на застывшей поверхности свинца возникает участок, который будет оставаться жидким до тех пор, пока не закристаллизуется весь свинец. Точкой прикосновения олова к свинцу будет определяться и положение усадочной раковины, которую таким приемом можно загнать в наиболее благоприятное по условиям литья место отливки.