Ядрено центрове в присъствие на разтворени елементи - всички металургия

Зародишеобразуването центрове в отсъствието на втората фаза

При изливане на течния метал в матрицата преди зърно ядрено повърхност между течни и твърди фази е възможно само при достигане на критична стойност на температурен градиент, който зависи от концентрацията на разтвореното вещество. Следователно може да се очаква, че част от блока ще има фин и Полиедрични структура, а друга част - бар (Фигура 7). съотношение между тях в зависимост от температурните условия на кристализация от сплав и концентрация.

Пълна теория за образуването на полиедринни зърна с естествена зародиши не е развит и досега, въпреки че някои теоретични концепции и хипотези, описани и идентифицирани. Частичното или пълното отделяне на дендрити концентрация преохлаждане и хетерогенно нуклеиране центрове, ядреното центрове по стените на тигела до голяма степен зависят от термични свойства и естеството на сплавта. резултати Ранни изследвания показват съществуването на прости връзки между концентрацията, температурните условия на кристализация и структурата на блока. Въпреки това, по-скорошни изследвания потвърждават тези резултати Northcott, което показва, че големината на зоната на полиедрични зърна в слитък [% (об.)] Е много сложна функция на състав сплав и температурен градиент. Фиг. 8 илюстрира Northcott експлоатация на характера на тази зависимост.

Това показва, че концепцията за концентрация преохлаждане не може да се използва директно да се предскаже естеството на структурата на слитъци във всяка система сплав. Обяснение води Northcott е, че концентрацията, реакционната температура и областта придружаващи нормална колективно дендритни растеж при определени съотношения състав, температурен градиент и скорост на растеж променя своята природа, така че настъпва разделяне на обема на кристализиращ условия метал температура засягащи му макроструктура.
Когато леене много сплави важен параметър е степента на прегряване на течния метал: размер на гранулите обикновено намалява с намаляване на степента на прегряване. Един пример е връзката между степента на прегряване по време на леене и размера на зърната на сплавта на Al + 2% Cu (фиг. 9). Съотношението не е съвсем проста: както можете да видите, това зависи от големината на отливката.

Важна роля в образуването на структурата на блок играе горна повърхност на разтопения метал. Когато откритата повърхност на излъчване на топлина може да се увеличи до увеличаване на температурната разлика и да причини конвекционни потоци са в състояние да отделят малки дендрити на повърхността на твърди и течни фази, което води до образуването на нови зърна; Възможно кристален растеж надолу от отворената повърхност на метала, в резултат на загубата на дендрити или фрагменти в стопилката и нуклеиране на нови зърна. Фиг. 10 показва разликата на две слитъци структури: един от тях се кристализира в присъствие на мрежови прегради (Koloshnikov) Задържаните попадат в стопилката дендритите на втората - без такъв Koloshnikov.
Ако преди да настъпи леене изотермично избор стопи част от основната, фазите могат да бъдат лесно фин слитък. При изливане на суспензията в втвърдяване плесен настъпва много бързо, което води до структура фин сплав.

Ядрено центрове в присъствието на втора фаза

В повечето технически интересни сплави възникнат евтектична, monotectic или peritectic трансформация обикновено помогне центрове. При достигане на определена концентрация на разтвореното вещество в interdendritic пространство или в границите на зърното случи тук частици от втората фаза; в неговите сплави силно ядрено възниква в обогатена разтварят въглеродни атома слоеве в интерфейса на течни и твърди фази.

Процесът на образуване на активни центрове на втория фази частици за основната фаза не е напълно изяснен, но Mondolfo Sundqvist и изследван подробно в своите евтектични сплави. Установено е, че частиците на твърдата фаза от комплекса кристалната решетка трябва да са добри за фаза ядра с проста решетка; съответно частици с проста решетка - лоши ембриони за по-сложни фази с кристална решетка. Например, Pb-Sn система оловни частици едва причиняват зародиши на кристали на калай и калаени частици са ефективни като ядра от оловен кристал. Това е съгласен с това, че обемната фракция на полиедрични зърна (и тяхната стойност) в случай на присъствие в стопилката на първични кристали на олово се различава от обхвата на зоната на полиедрични зърна от стопилка сплав в присъствието на калай първични кристали.
Ефективност на зародиши катализатори зависи от редица фактори; може да бъде важно такива характеристики на тези образувания като нарушение на правилността на решетъчната структура, разликата в обем, електронни свойства и повърхностна енергия.
В peritectic реакцията за образуване на частици на нова твърда фаза от течен кристал съществува и първичната дифузия бариера; така че реакцията на амплификация на произход, както изглежда, е особено ефективен: зърна, образувани в резултат на такава трансформация, обикновено остават много малки. Възникване на твърди частици, заобиколени от течна фаза на променлив състав, действа като хетерогенни "зародиши", в която най-достатъчно малки стойности на температурния градиент възниква основната фаза. Важна характеристика на процеса на образуване на активни центрове от peritectic реакцията е, че ядрата на зърното са оформени в стопения метал, директно преди нето повърхност точка, на която произхожда матрица фаза - в резултат на блок формира зона с полиедрични зърна.
В много сплави има техническа изолация и чужди фази, такива като оксиди, карбиди или неметални включвания, които служат като нуклеотидни центрове катализатори процес на кристализация. Обикновено повърхността на тези частици е несъвършен съдържа пукнатини и кухини неизвестен форма, и ако в тези кухини има някои частици от твърдата фаза, ядреното може да се осъществи за предпочитане в тези места. В този режим показва ефекта на термична кристализация от размера на зърното произведени: с достатъчна степен на прегряване различни твърди ембриони трябва да изчезне преференциално центрове и места изчезват.
Способността на неметални включвания да причини зародиши центрове определя овлажняване включвания матрица фаза (течни или твърди); Става все по-очевидно, че това изисква специфично химическо взаимодействие между двете фази. Частиците освободени от стопилката спонтанно след това могат да действат като ядра, тъй като отделените частици имат ограничена разтворимост в течната фаза.