DSCN1642

49

f. Krzepnięcie odlewu

niż wartość siły napędowej (rys. 1.35). Jeśli założyć zarodek o symetrii kulistej, to jogo promień określa równanie

(1.25)

. ^    _ 2ysi

^m&Óy^m HAT

gdzie: YiL energia powierzchniowa właściwa (napięcie powierzchniowo) granicy międzyfazowej ciecz-krysztoł, AGy różnica między energią swobodną jednostki objętości kryształu a taką samą objętością fazy ciekłej, AH utajone ciepło topnienia, T, temperatura topnienia, AT“ (T,— T) przechłodzenic.

Po podstawieniu promienia zarodka krytycznego r można wyznaczyć energię aktywacji procesu zarodkowania

(1.26)

_A_.    16 yll?

Z równania (1.25) wynika, iż r* zmniejsza się ze wzrostem AT, co jest oczywiste, ponieważ im mniejszy jest wymiar zarodka krytycznego tym większe prawdopodobieństwo utworzenia w jednostce objętości cieczy zespołu bliskiego uporządkowania o wielkości równej lub większej od krytycznej. Oznacza to, że większemu przechłodzeniu odpowiada większa częstość zarodkowania ly, która bezpośrednio wpływa na szybkość krystalizacji. W przypadku metali, takich jak Fe czy Ni, przechłodzenic wymagane dla zarodkowania homogenicznego przewyższa 100 °C. Okazuje się, iż wbrew wcześniejszym poglądom, takie przechłodzenic jest całkiem możliwe podczas odlewania, ponieważ ciekły metal styka się z formą tylko punktowo, gdzie następuje bardzo szybkie odprowadzenie ciepła [8]. Warto zauważyć, że to iż zarodkowanie odbywa się z udziałom powierzchni formy nic oznacza automatycznie zarodkowania heterogenicznego, ponieważ ciekły metal jest odizolowany od ścianki formy cienką warstowką tlenku, która uniemożliwia kontakt atomowy z powierzchnią formy.

Zarodkowanie heterogeniczne polega na wykorzystaniu w procesie zarodkowania różnego rodzaju powierzchni wtrąceń czy też zanieczyszczeń obecnych w ciekłym metalu, albo ścianek formy odlewniczej lub wlewnicy. W tym przypadku istniejące powierzchnie stanowią preferowane miejsca zarodkowania zmniejszające energię aktywacji procesu, którą opisuje równanie

AGjJi = AGiamflO) = AG*

^łhoni

2—3cos0+cos⁵0

(1.27)

gdzie 0 — kąt zwilżania.

Łatwo zauważyć, iż zarodkowanie homogeniczne jest szczególnym przypadkiem zarodkowania heterogenicznego, gdy kąt zwilżania podłoża 180 “O.