IMG10

krystalizacji znajduje się w stanie przechłodzenia pomimo to, że temperatura fazy ciekłej w każdym punkcie przewyższa temperaturę powierzchni rozdziału.

Przechłodzenie fazy ciekłej występujące przy dodatnim gradiencie temperatury nazywa się przechłodzeniem stężeniowym, w odróżnieniu od przechłodzenia cieplnego, które wymaga, aby temperatura cieczy była niższa od temperatury powierzchni rozdziału.

Z przedstawionego schematu wynika, że przechłodzenie stężeniowe nie wystąpi, jeśli gradient temperatury rzeczywistej na froncie krzepnięcia będzie większy od gradientu temperatury likwidus lub jemu równy. Różnica temperatury wzdłuż warstwy granicznej znajduje się w przedziale AT=T_L - T_s. Jak pokazano wcześniej, grubość warstwy granicznej w stacjonarnym zakresie krzepnięcia wynosi DJR. W związku z tym tangens kąta nachylenia temperatury likwidus na powierzchni rozdziału S/L jest równy:

AT

DJR

A TR_l

D_l

(5.12)

Zatem aby krzepnięcie przebiegało z płaskim frontem, gradient temperatury G na powierzchni rozdziału S/L musi spełniać warunek:

G >

AT

DJR

G_>AT R ~ D,

(5.13)

Rysunek 5.16 przedstawia schematycznie, jak wielkość przechłodzenia stężeniowego wpływa na charakter krystalizacji. Bez przechłodzenia stężeniowego ciecz krzepnie z płaskim frontem (rys. 5.16a).

Równowaga

Płaski front krzepnięcia

Komórkowy

b)

Komórkowo-dendrytyczny

(kolumnowo-dendrytyczny)

c)

Rzeczywisty gradient temperatury

a)

O

O)

<D

$

O

’c

<D

-N

0>*

V>

05

C

d>

N

"O

O

O

CD

CL

7n

o

Dendryty równoosiowe d)

Rys. 5.16. Wpływ przechłodzenia stężeniowego na charakter krzepnięcia: a) krzepnięcie z płaskim frontem, b) krzepnięcie komórkowe, c) krzepnięcie komórkowo-dendrytyczne, d) krzepnięcie

dendrytyczne, M - zasięg przechłodzenia stężeniowego [ 1J

220