Формирование структуры литых материалов. Форма и размер кристаллов. Модифицирование. Аморфное состояние материала

Образование новых кристаллов в твердом кристаллическом веществе называется вторичной кристаллизацией. Процесс кристаллизации состо­ит из двух одновременно идущих процессов — зарождения и роста кри­сталлов. Кристаллы могут зарождаться самопроизвольно — самопроиз­вольная кристаллизация — или расти на имеющихся готовых центрах кристаллизации — несамопроизвольная кристаллизация.

Кристаллизация протекает в условиях, когда система переходит к термодинамически более устойчивому состоянию с минимумом свободной энергии.

Форма и размер зёрен, образующихся при кристаллизации, зависят от:
-скорости и направления отвода тепла;
-температуры жидкого металла;

-содержание примесей.

ррост зёрен происходит по дендритной (древовидной) схеме. Установлено, что максимальная скорость роста кристаллов наблюдается по таким плоскостям и направлениям, которые имеют наибольшую плотность упаковки атомов. Дендриты растут до тех пор, пока не соприкоснутся друг с другом. Их рост преимущественно в направлении, обратном отводу тепла.

При сверхвысоких скоростях охлаждения (10^{6 о}С/с) из жидкого состояния диффузионные процессы настолько замедляются, что подавляется образование зародышей и рост кристаллов. В этом случаи при затвердевании образуется аморфная структура (аморфные сплавы или металлические стёкла).

Аморфное состояние обеспечивает металлическим материалам свойства, значительно отличающиеся от свойств соответствующих материалов с кристаллической структурой (особенно физических свойств). Удельное электрическое сопротивление аморфных металлов 2 -3 раза выше, чем у аналогичных сплавов с кристаллической структурой.

Аморфные металлические материалы удачно сочетают высокие прочность, твёрдость и износостойкость с хорошей пластичностью и коррозионной стойкостью. Большое практическое значение имеет также и возможность получения аморфных металлов виде лент, проволоки диаметром несколько микрометров непосредственно при литье, минуя такие дорогостоящие операции, как ковка, прокатка, волочение, промежуточные отжиги, зачистки, травление.

Под модифицированием макроструктуры понимают полу­чение отливок и слитков с мелкозернистым строением. Конеч­ной задачей модифицирования является повышение механиче­ских, технологических и эксплуатационных свойств отливок, слитков, а также получаемых из них изделий и полуфабрикатов посредством измельчения литой структуры.