Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лаб.р.3.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
09.11.2018
Размер:
156.67 Кб
Скачать

Лабораторна робота № 3 Кристалізація металів

Мета роботи: I. Ознайомитися з будовою зливків різних металів і сплавів і встановити кристалізації цих відливань.

2. Вивчити процес кристалізації різних солей з водних розчинів. 3. Вивчити ступені переохолодження на величину зерна і властивості металів і сплавів.

Обладнання: Мікроскоп біологічний, водні розчини наступних солей: Pb(NO3)2 азотнокислий свинець і К2CrO7 – хромпік.

Теоретична частина.

Перехід металу з рідкого стану в тверде називають первинною кристалізацією. Перетворення, що відбуваються в металах у твердому стані, називають перекристалізацією.

Гомогенна (мимовільна) кристалізація.

Процес кристалізації чистих металів є мимовільним процесом, а за другим законом термодинаміки - всі перетворення, що мимовільно протікають в природі, викликаються прагненням системи до переходу із нестійкого стана в більш стійкий з меншим запасом вільної енергії.

Вільна енергія розглянути на графіку:

G

Gтв

T, oC

Tкр ТS

Точка перетину цих кривих відповідає рівноважній температурі кристалізації( ТS ) .В цій точці спостерігається рівність вільних енергій( =Gтв )тому при цій температурі ні процес кристалізації, ні процес топлення протікати до кінця не можуть.

Для розвитку процесу кристалізації необхідно створити такі умови, при яких вільна енергія твердої фази буде < ніж Gж, а для процесу топлення <Gтв.

Графік показує, це можливо тільки при деякому переохолодженні сплаву.

Ступенем переохолодження T називається різність між рівноважної (теоретичної) і фактичної температурами кристалізації.

T =Ts-Tкр

Ніж > T, тим >G і тим вірогідніше існування твердих кристалів.

Для розвитку процесу топлення необхідна деяка міра перегріву металу.

Т' = Тт -Тs

Механізм процесу кристалізації:

Д.Чернов встановив що процес кристалізації протікає в декількох стадіях:

1.Зародження центрів кристалізації:

Крісталіти або зерна, стійкі, здібні до росту зародки

При температурах, близьких до Тт, створюються умови для появи в рідкому металі певних угруповань атомів ближнього порядку. Такі угруповання можуть виникати в певних об'ємах, існувати якийсь час, руйнуватися і знову виникати в ін. місці. В твердому тілі атоми зберігають равенство а=в=с і дальній порядок. Переміщення атомів в рідкому металі пов'язано з наявністю вільних вузлів. Атоми, що вирвалися із свого атомного оточення, переміщаються у вільні вузли або міжвузловину, звільняючи місце для другого атома. Утворенню атомних угруповань у рідкому металі сприяють, так звані флуктуації, тобто випадкові тимчасові місцеві відхилення від середніх значень розподілу енергії. Чим нижче температура, тим більше розвиток отримують флуктуації угруповань, що є основою для зародження майбутніх центрів кристалізації.

Якщо центр кристалізації, що утворився, виявиться термодинамічно стійким, то він збережеться, а якщо немає – то центр кристалізації розчиниться в рідкому металі.

Найменший зародок, здібний до росту, називається критичним (r*). Він не стійкий і росте унаслідок зменшення своєї енергії: енергія Гібса сама min для дрібного зерна.

Щоб йшов процес кристалізації, треба r>r*, тобто зменшувати G. якщо ж r< r*, то зародок розчиниться.