пр-кт Обуховской обороны 86, лит. М офис 258
Кристаллизация металлов – это процесс можно считать обратный по смыслу плавлению. В процессе кристаллизации следует изменение металла из жидкого состояния в твердое. Для кристаллизации характерно соблюдение 3-х моментов: данный процесс начинается после охлаждения жидкости до той t, когда запускается процесс; в течение процесса t остается стабильной; t кристаллизации = t плавления.
В промышленности, особенно в металлургии, это явление изучали достаточно давно. Запустить процесс в металлургию и создать массовую кристаллизацию металлов было задачей важной и нужной. Д. К. Чернов был одним из исследователей, этого явления, установивший зависимость между зарождением кристаллов и их количественным ростом на материале.
Как протекает процесс кристаллизации? Численность кристаллов возрастает в моменты примыкания к зародышам, маленьким кристаллам, атомов расплавленного металла. Интересно, что протекание процесса характеризуется абсолютно свободным движением жидких газов и элементов. Некоторые элементы обладают правильной формой в геометрическом плане, некоторые имеют неправильную форму. При столкновении частиц с правильной геометрией они образуют другие более крупные элементы, производя все новые и новые соединения. Если молекулы обладают неправильной геометрией, то при столкновении граней кристаллов их рост не происходит.
Кристаллы правильной формы обозначают как кристаллиты или зерна. Они собственно и важны для всего этого процесса. Размеры этих элементов определяются численностью центров кристаллизации, а также скоростью роста зерен. Чем больше будет подобных центров, тем большее количество кристаллитов получается на выходе. При этом размер этих элементов всегда остается небольшим. Это важно для качества продуктов из черных металлов.
Кроме того, на возникновение центров кристаллизации оказывает воздействие и внешние факторы. В первую очередь говорим о скорости охлаждения. Чем интенсивнее процесс охлаждения, тем число центров образования новых кристаллов больше, а зерна мельче. Если, допустим, мы начнем рассматривать тонкие сечения металлических литых заготовок и толстых массивно литых, то без особого труда заметим, что первая партия изделий имеет мелкозернистую структуру, а значит в ней скорость охлаждения металла была выше. При этом надо заметить, что в металлургии скорость охлаждения металла хотя и относительно точная, но когда возникает нужда в регулировке, это не всегда представляется возможным.
В целом мелкозернистая структура металла более предпочтительна в качестве конечного продукта. Ее и пытаются создавать на стадии уже искусственных центров кристаллизации. В этом деле важную роль играют модификаторы (химические вещества), которые добавляются в жидкий металл. Благодаря этим добавкам металл начинает быстрее охлаждаться. А сам процесс носит название модифицирование.