От каких основных факторов зависит величина зерна закристаллизовавшегося металла и почему?

Величина зерна зависит от:

– степени переохлаждения;

– температура нагрева и разливки жидкого металла;

– химический состав и присутствие посторонних примесей.
Процесс кристаллизации состоит из образования центров кристаллизации и роста кристаллов из этих центров.
В свою очередь, число центров кристаллизации и скорость роста кристаллов зависят от степени переохлаждения (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость числа центров кристаллизации
и скорости роста кристаллов от степени переохлаждения.

При небольшой степени переохлаждения число зародышей мало. В этих условиях будет получено крупное зерно. С увеличением степени переохлаждения скорость образования зародышей возрастает, количество их увеличивается и размер зерна в затвердевшем металле уменьшается.
Часто источником образования зародышей являются всевозможные твердые частицы, которые всегда присутствуют в расплаве. Структурное сходство между поверхностями сопряжения зародыша и частицы посторонней примеси приводит к уменьшению размера критического зародыша, работы его образования, и затвердевание жидкости начинается при меньшем переохлаждении, чем при самопроизвольном зарождении.
Чем больше примесей, тем больше центров кристаллизации, тем мельче зерно.