DSCN1641

/. Podstawy procesów odlewniczych 48

/. Podstawy procesów odlewniczych 48

W praktyce w odlewie można często obserwować występowanie trzech typów kryształów, pokazanych schematycznie na rys. 1.34    Tuż przy

powierzchni formy występuje wąska strefa bardzo drobnych kryształów, tzw. zamrożonych, ukierunkowanych w zasadzie losowo i tworzących się tuż po wlaniu metalu do formy. Warstewka ta stanowi tzw. naskórek odlewniczy.

Kryształy słupkowe wyrastają z naskórka w głąb cieczy, natomiast kryształy równoosiowe powstają w głębi odlewu.

Szersze omówienie morfologii krzepnięcia odlewu w formie z punktu widzenia warunków zasilania odlewu będzie podane w p. 13,3.1.

1333. Zarodkowanie i wzrost kryształów metali i stopów

Krystalizacja jest procesem dwuetapowym, obejmującym zarodkowanie i wzrost. Zależnie od sposobu tworzenia zarodków rozróżnia się zarodkowanie homogeniczne i heterogeniczne.

Zarodkowanie homogeniczne polega na tworzeniu w cieczy ugrupowań atomów (zarodków) o uporządkowaniu zbliżonym do rozkładu w krystalicznej fazie stałej. Aby zarodek mógł się rozrastać, musi osiągnąć pewną wielkość krytyczną, co wynika z przeciwstawnego oddziaływania dwóch czynników. Z punktu widzenia zmiany energii swobodną objętościowej AGy, utworzenie dowolnie małego zarodka fazy stałej, nawet przy minimalnym przechłodzeniu, powoduje zmniejszenie energii swobodną objętościowej układu. Z kolei powstanie kryształu wiąże się z koniecznością utworzenia powierzchni rozdziału (granicy międzyfazowej) ciecz-kryształ, wymagającej wykonania odpowiedniej pracy równoważnej wzrostowi energii swobodnej powierzchniowej AGj, zmniejszającą siłę napędową procesu krzepnięcia. Okazuje się, że do pewnej wielkości zarodka, ilość pracy jaką należy wykonać w celu utworzenia powierzchni rozdziału między zarodkiem a ciekłym stopem jest większa

AG

Energio

powierzchniowo / / 4n Py

r

AG,

Rysunek 135

AG* Zmiana energii swobodną Gibbsa podczas tworzer i | zarodka kulistego w funkcji promienia zarodka