IMG11

Niewielki zasięg przechłodzenia stężeniowego powoduje, że krzepnięcie ma charakter komórkowy (rys. 5.16b). Przy większym przechłodzeniu stężeniowym pojawiają się odgałęzienia boczne dendrytów, a krzepnięcie ma charakter komórkowo-dendrytyczny (rys. 5.16c). Obszar, gdzie dendryty komórkowe (kolumnowe, słupkowe) współistnieją z fazą ciekłą, często nazywany jest strefą gąbczastą. Gdy zasięg przechłodzenia stężeniowego jest bardzo duży, strefa gąbczasta może stać się tak rozległa, że łatwiej jest zarodkować dendrytom i wzrastać pod różnymi kątami niż dendrytom słupkowym „przedrzeć się” przez strefę gąbczastą. Może więc występować wzrost dendrytyczny (rys. 5.lód).

Niestety, brak jest prostych teoretycznych zależności (podobnych do teorii przechłodzenia stężeniowego) pozwalających przewidzieć moment przejścia od wzrostu komórkowego do komórkowo-dendrytycznego czy komórkowo-dendrytycznego do dendrytycznego.

5.2.5. Wzrost komórkowy

W warunkach przechłodzenia stężeniowego płaska powierzchnia rozdziału stykająca się z przechłodzoną cieczą nie jest stabilna. Dowolny przypadkowo utworzony występ na froncie krystalizacji dostaje się w obszar przechłodzenia stężeniowego, co prowadzi do jego wzrostu i przekształcenia się w wypukłość. Wypychanie domieszki wywołuje boczne gradienty koncentracji, które istnieją niezależnie od gradientu koncentracji w kierunku normalnym do powierzchni rozdziału. Dyfuzyjny ruch domieszki powoduje ponadto zubożenie wierzchołków występów o domieszkę i wzbogacenie w nią obszarów między występami.

a)    b)    c)    d)

Rys. 5.17. Kolejne etapy formowania się komórkowego frontu krystalizacji (a, b, c) oraz schemat

wyglądu komórek w przekroju poprzecznym (d)

Nagromadzenie się domieszki wokół podstawy wypukłości hamuje tam proces krzepnięcia, zapobiegając jej wzrostowi w kierunku bocznym. Tworzące się dzięki temu wklęśnięcia w punktach A i B (rys. 5.17) sprzyjają powstawaniu wokół wypukłości wyjściowej wypukłości sąsiednich. Proces ten prowadzi do powstania heksagonalnych komórek zorientowanych równolegle do kierunku krystalizacji. Granice komórek utworzone z bocznych powierzchni występów mają znacznie wyższą koncentrację domieszek niż środki komórek. Przestrzenny wygląd struktury komórkowej w spoinie stali austenitycznej pokazano na rysunku 5.18.

221