Процеси кристалізації металів презентация

Кристалізація
Кристалізацією називають процес утворення кристалічних решіток при переході речовини з рідкого стану у твердий.
Процес кристалізації відбувається при певних температурах і зумовлюється тим, що при твердненні рідкий метал безперервно втрачає вільну енергію. Інтенсивність тверднення залежить від теплообмінних процесів між зливком і навколишнім середовищем та в самому зливку.
Енергетичний стан системи характеризується особливою термодинамічною функцією Е, яку називають вільною енергією.
F=u—Тs,
де u — внутрішня енергія системи; Т — абсолютна температура; s — ентропія.
Теоретична температура кристалізації характеризує стан рівноваги, при якому вільна енергія рідкого металу Ер і твердого металу Ехв між собою рівні.

Кристалізація металів
. Рідкий стан характеризується хаотичним, невпорядкованим розміщенням атомів, що знаходяться у безперервному русі. Перехід із рідкого стану в твердий пов"язаний з утворенням кристалічної гратки. При цьому атоми металів займають у просторі визначені місця. Таким чином, перехід металу із рідкого стану в твердий — кристалізація — пов"язаний з утворенням кристалів. І навпаки, плавлення, тобто перехід металу із твердого стану в рідкий, супроводжується руйнуванням кристалічної гратки.

Процес переходу металу з рідкого стану в твердий нази­вається кристалізацією. Він відбувається в два етапи. Спо­чатку, при зменшенні температури розплавленого металу ут­ворюється зародки, а потім ці зародки розростаються до ут­ворення зерен. Зародки — це перші елементарні комірки, які утворюються в розплавленому металі в центрах кристалізації. Центрами кристалізації є домішки, стінки посудини та ви­падково розташовані атоми у вигляді геометрично правильних фігур, ідентичних до елементарних комірок, які харак­терні даному металу. Оскільки атоми в розплавленому металі швидко рухаються і їх величезна кількість, то завжди є імовір­ність утворення таких фігур в значній кількості. Отже, в роз­плавленому металі є величезна кількість центрів кристалі­зації. При певній температурі, яка характерна для кожного металу (температура плавлення), біля центрів кристалізації утворюються зародки довільно орієнтовані у просторі.
Розростаючись, вони утворюють зерна (рис. 2). Отже, метал складається з великої кількості зерен, тобто є полікристалічним тілом. Якби він кристалізувався з одного центра, то був би монокристалом.