HomeПростые металлы › Первичная кристаллизация

Первичная кристаллизация

Первичная кристаллизацияПроцесс образования кристаллов из жидкости принято называть первичной кристаллизацией (в отличие от вторичной, происходящей в твердом металле). Начало образования кристаллов при охлаждении жидкого металла легко заметить, наблюдая так называемые кривые охлаждения, т. е. изменение температуры с течением времени.

 

Для построения такой кривой нужно иметь прибор для измерения температуры и счетчик времени. В качестве первого берется обычно пирометр, чаще всего термоэлектрический, в котором имеется термопара, погружаемая одним спаянным концом в испытуемый расплавленный металл, а другими концами приключаемая к зажимам прибора — милливольтметра (гальванометра), указывающего соответствующую температуру, пропорциональную возникающему термотоку.

 

 Погрузив термопару в жидкий (расплавленный) металл, охлаждая его и наблюдая в нем падение температуры с течением времени, получим кривые охлаждения,а показывает, что при температуре Т на кривой получается горизонтальный участок, свидетельствующий об остановке температуры при охлаждении. Это и есть температура затвердевания металла или температура перехода из жидкого состояния в твердое. Подобный переход тела из одного состояния в другое принято называть превращением.

Температура, при которой совершается превращение, называется критической точкой. Нетрудно догадаться, что подобную же критическую точку можно получить не только при охлаждении, но и при нагревании, когда твердый металл будет плавиться.

 

Так как при плавлении теплота поглощается, то в момент плавления постепенный подъем температуры нагреваемого тела должен прекратиться, и это заметно также по горизонтальному участку на кривой нагревания; следовательно, точка Т является критической точкой плавления металла, отвечающей превращению, обратному затвердеванию.

 

Это пример так называемого обратимого превращения, которое при одной и той же температуре может совершаться в ту или другую сторону в зависимости от того, происходит ли нагревание или охлаждение.

 

Температура при таком обратимом превращении должна быть одна и та же (Г), отвечающая моменту, когда свободная энергия жидкой и твердой фаз одинакова,

т. е. обе фазы термодинамически находятся в равновесии.

 

Такая температура может получаться только при чрезвычайно медленном нагревании и охлаждении; с ускорением же их может наблюдаться расхождение в температурах, так что приходится различать температуру плавления (Т„д) от температуры затвердевания (Т3): Тпл обычно незначительно превышает теоретическую температуру Т равновесного сосуществования фаз, а Та получается ниже Т. Такое явление называется тепловым гистерезисом.

 

Оно особенно сильно проявляется при превращениях в твердых сплавах. Но и при затвердевании жидкости может наблюдаться небольшое снижение температуры Т, против температуры плавления Тпл. Кроме того, при затвердевании (охлаждении) нужно еще обратить внимание на самый начальный момент кристаллизации.

 

Теория и исследования  показывают, что для затвердевания необходимо несколько переохладить жидкость, т. е. снизить ее температуру ниже температуры плавления (Тпя) на большую или меньшую величину, и тогда только начнется интенсивный процесс затвердевания, при котором выделение тепла повысит температуру до значения, близкого к температуре плавления, и будет держать ее неизменяемой вплоть до полного затвердевания жидкости.

 

Чтобы объяснить это явление, необходимо рассмотреть физическую сторону процесса возникновения кристаллов.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.