Контрольная работа 1 (вариант 29)

  • ID: 17709 
  • 11 страниц

Фрагмент работы:

НГТУ, К.р. №1, Вар. №29

Вопрос №1

[image]

Рис.1. Схема процесса кристаллизации

При переходе из жидкого состояния в твердое образуются кристаллы; этот процесс называют

Процесс кристаллизации начинается с зарождения мельчайших кристаллов, называемых зародышами, или центрами кристаллизации. Упорядоченность расположения атомов в жидком металле при температурах, близких к температуре кристаллизации, и наличие наружных поверхностей и поверхностей раздела, образованных примесями, облегчает образование зародышей кристаллов.

Процесс кристаллизации состоит из двух одновременно протекающих процессов: 1) зарождения в жидком металле центров кристаллизации и 2) роста кристаллов из этих центров (рис. 1).

Процесс кристаллизации жидкого металла графически изображен на рис. 2. Охлаждение жидкого металла происходит по линии (рис.2, ). При температуре [image] кристаллизации металла образуется горизонтальный участок , который продолжается с [image] до [image] (пока весь жидкий металл не закристаллизуется). При зарождении и росте кристаллов выделяется скрытая теплота кристаллизации, благодаря чему температура сохраняется постоянной. После затвердевания металла процесс его охлаждения на диаграмме отмечен линией

Температуру, при которой происходит какое-либо превращение в металле (например, переход из жидкого состояния в твердое), называют , а точки, обозначающие начало и конец этого превращения ( и ), называют .

Процесс кристаллизации протекает при постоянной температуре (по линии ), а процесс охлаждения затвердевшего металла по кривой

Основными параметрами процесса кристаллизации являются скорость зарождения центров кристаллизации (число центров - ч.ц.) и скорость роста кристаллов (скорость кристаллизации - с.к.). Установлено, что ч.ц. и с.к. определяются степенью переохлаждения (рис. 2 , в).

[image]

Рис.2. Кривые охлаждения чистого металла при кристаллизации и и кривые

изменения числа центров кристаллизации и скорости роста кристаллов

в зависимости от степени переохлаждения

Увеличение скорости кристаллизации и числа центров при малых степенях переохлаждения обусловлено тем, что вблизи точки [image] подвижность жидкости велика и ускорение кристаллизации вызывается увеличением разности свободных энергий жидкого и кристаллического состояний. Наоборот, снижение скорости кристаллизации и числа центров при больших степенях переохлаждения вызвано тем, что подвижность атомов небольшая, следовательно, уменьшена и способность системы к превращению, так как разность свободных энергий жидкого и кристаллического состояний мала.