Ввод модификаторов в ряде случаев сопровождается благоприятным воздействием на вредные примеси (раскислением, дегазацией, связыванием серы в устойчивые сульфиды)

Все модификаторы, влияющие на структуру затвердевшего металла делят на две группы: модификаторы первого и второго рода.

П

Первичная кристаллизация Первичной кристаллизацией называется образование кристаллов в металлах (и сплавах) при переходе из жидкого состояния в твердое.
При соответствующем понижении температуры в жидком металле начинают образовываться кристаллики – центры кристаллизации или зародыши. Для начала их роста необходимо уменьшение свободной энергии металла, в противном случае зародыш растворяется.
Минимальный размер способного к росту зародыша называется критическим размером, а зародыш – устойчивым.
Переход из жидкого состояния в кристаллическое требует затраты энергии на образование поверхности раздела жидкость – кристалл. Процесс кристаллизации будет осуществляться, когда выигрыш от перехода в твердое состояние больше потери энергии на образование поверхности раздела. Зародыши с размерами равными и большими критического растут с уменьшением энергии и поэтому способны к существованию.

Центры кристаллизации образуются в исходной фазе независимо друг от друга в случайных местах. Сначала кристаллы имеют правильную форму, но по мере столкновения и срастания с другими кристаллами форма нарушается. Рост продолжается в направлениях, где есть свободный доступ питающей среды. После окончания кристаллизации имеем поликристаллическое тело.
Кинетическая кривая процесса кристаллизации

Процесс вначале ускоряется, пока столкновение кристаллов не начинает препятствовать их росту. Объем жидкой фазы, в которой образуются кристаллы уменьшается. После кристаллизации 50 % объема металла, скорость кристаллизации будет замедляться.
Таким образом, процесс кристаллизации состоит из образования центров кристаллизации и роста кристаллов из этих центров.
Экспериментально установлено, что чем больше зароды­шей в единице объема расплава, тем больше кристаллов образу­ется, тем они мельче и выше механические свойства металла. По этой причине в некоторые сплавы намеренно вносят зародыши кристаллизации. Вещество, способствующее образованию заро­дышей, называют модификатором, а саму операцию - модифи­цированием. Модификаторы по их действию можно разделить на две группы.
Модификаторы первой группы повышают смачиваемость одной составляющей сплава другой, т.е. снижают поверхностное натяжение на границе между ними.
Модификаторы второй группы являются непосредствен­ными зародышами кристаллизации. Вводя порошкообразный графит в чугун, получают чугун с большим количеством мелких пластинок графита, механические свойства которого лучше, чем у чугуна с малым количеством крупных пластинок графита.