На рис. 25 показана кривая
охлаждения жидкого металла до комнатной температуры при медленном отводе
тепла (малая скорость охлаждения). В точке т при температуре г° в
расплаве возпикаЕот первые центры кристаллизации металла,
число которых увеличивается по мере отвода тепла. При этом ранее
возникшие кристаллы растут. До тех пор пока весь жидкий металл не
затвердеет (в точке п), температура остается постоянной. Этот процесс
сопровождается выделением скрытой теплоты плавления. На кривой
охлаждения (рис. 25) образуется горизонтальный участок, показывающий, что
затвердевание металла из расплава происходит при строго постоянной
температуре. После затвердевания металла наблюдается плавное
понижение его температуры. Температуру, при которой металл переходит из
жидкого состояния в твердое, называют температурой первичной
кристаллизации. Температура кристаллизации (а следовательно, и
плавления) различных металлов находится в широких пределах — от —38,9 (Hg)
до 4-3410° С (W). Кроме первичной кристаллизации возможна вторичная —
изменение кристаллического строения металла в твердом
состоянии.
При быстром отводе тепла
некоторые металлы способны пере-охлаждаться, т. е. находиться
некоторое время в жидком состоянии при температуре ниже температуры
первичной кристаллизации. Это явление объясняется следующим образом. В
результате быстрого отвода тепла в расплаве образуется большое количество
центров кристаллизации и происходит интенсивный их рост. Это приводит к
выделению значительного количества тепла, способного некоторое время
поддерживать металл в жидком состоянии и даже повышать его температуру
вплоть до обычной температуры затвердевания.
Разность между теоретической
/т и фактической гф температурами кристаллизации
называют степенью переохлаждения Ы = /т —
гф.
Д. К. Чернов установил, что
процесс кристаллизации можно определить количественно, если известны две
величины — скорость зарождения центров кристаллизации и скорость роста
кристаллов.
Скоростью зарождения
называют число центров (ч. ц.) кристаллизации, зарождающихся в
единице объема металла в единицу времени.
Скоростью роста (с. р.)
называется увеличение линейных размеров растущей грани кристалла в
единицу времени.
Г. Тамман установил определенную
связь между скоростью зарождения и скоростью роста кристаллов в
зависимости от переохлаждения металла.
Число центров кристаллизации и
скорость роста кристаллов с повышением степени переохлаждения
увеличиваются, достигают максимума и затем уменьшаются до нуля (рис.
26). При малой степени переохлаждения Д/4 скорость роста (с.
р.) велика, а скорость зарождения центров (ч. ц.) мала, в
результате металл получит крупнокристаллическое
строение.
При At2
скорость роста замедляется, а скорость зарождения центров
возрастает быстрее; зерно имеет несколько меньшие размеры. При
Дг3 скорость роста меньше скорости зарождения центров
кристал-
