ступления атомов к местам их
образования и роста, а подвижность атомов с понижением температуры
уменьшается. Таким образом, с увеличением степени переохлаждения скорости
зарождения и роста кристаллов повышаются, пока определяющим фактором
является уменьшение свободной энергии металла, и начинают снижаться после
того, как решающее значение приобретает уменьшение подвижности
атомов.
Помимо таких естественных очагов
кристаллизации, какими становятся образовавшиеся из расплава зародыши,
кристаллизация может развиваться на частицах включений, не
растворившихся при плавлении или выделившихся из расплава выше
температуры начала кристаллизации металла. Наилучшими затравками
такого рода служат вещества, кристаллическая решетка которых по типу
и параметру близка к решетке кристаллизующегося металла. Поэтому
наилучшими очагами для такой кристаллизации являются частицы или
поверхности того же металла, что и расплав. Однако примеси, не имеющие
указанного структурного соответствия с расплавленным металлом, также могут
стать искусственными центрами для кристаллизации, если они находились
в расплаве и поверхностные силы привели к адсорбции на них атомов
расплавленного металла. Поскольку рассмотренные центры кристаллизации
существуют и в жидком металле, для кристаллизации на них требуется
меньшая степень переохлаждения, чем для образования естественного зародыша
— кристаллизация на них начинается раньше.
Рассмотренные общие
закономерности кристаллизации определяют характер строения
металлургических слитков металлов, фасонного литья и металлов сварных
швов. Основными элементами литого строения являются дендрит и
кристаллит. Эти элементы присущи как крупным отливкам и слиткам, так
и сварным швам, однако характер кристаллизации крупных отливок и
сварных швов, выполненных сваркой плавлением, существенно
отличается.
Образование при кристаллизации
дендритов—древовидных кристаллов со стволом и ветвями — определяется
двумя положениями. Во-первых, рост первичного образования зародыша
кристалла наиболее активно идет в направлении, перпендикулярном
плоскостям с наибольшей плотностью упаковки атомов. Во-вторых, там,
где отвод теплоты от атома неравномерен, наиболее активно рост идет в
направлении, перпендикулярном плоскости отвода теплоты.
В реальных условиях
кристаллизация расплавленного металла идет в пространстве,
ограниченном твердыми, более холодными поверхностями — стенки и дно
изложницы, стенки литейной формы, границы твердого металла в
сварочной ванне. В этом случае рост основной оси (ось первого порядка —
стволы дендритов), образующейся близко от поверхности кристаллизации,
Должен идти перпендикулярно к этой поверхности. В этом же
2* 35
