Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
stosowanychtechnologiachodlewania,zwłaszczaprzywprowadzeniuciągłegoodlewania
iodlewaniadoformkokilowychzamiastpiaskowych.Ograniczeniemdążeniadowzrostu
szybkościkrystalizacjijeststannaprężeńwodlewanymmateriale,któreniestetyrosnąze
zwiększaniemszybkościchłodzeniaiwskrajnymprzypadkumogąpowodowaćpękanie.
2.2.2.Zarodkowanie
Zarodkamikrystalizacjiprzyjętonazywaćmałe,kilkusetatomowecząstkifazystałejostruk-
turzekrystalicznejtypowejdlametaluosnowy,powstałewfazieciekłej.Wwynikuich
rozrostufazaciekłastopniowozanika,astałasięrozrasta.Zarodkowaniemożezacho-
dzićalbonadrodzeheterogenicznej,gdywfazieciekłejznajdująsięnierozpuszczone
cząstki,naktórychmożekrystalizowaćfazamacierzysta,albonadrodzehomogenicznej,
gdywarunkiemniezbędnymsątylkofluktuacjeenergiiwośrodku.Dlategozarodkowanie
heterogenicznejestuzależnioneodzwilżalnościfazystałejprzezciekłą,ahomogeniczne
rozważasięzpunktuwidzeniazmianenergetycznychukładu.
Zarodkowaniehomogeniczne
Wiadomo,żeprzytemperaturzerównowagowegowspółistnieniafazichenergieswobodne
sąrówne,awmiaręodchodzeniaodwarunkówrównowagiróżnicachemicznejenergii
swobodnejfazstopniowosięzwiększa.TaróżnicaΔFvjestsiłąnapędowąprzemiany.Jej
częśćΔF
s
zostajezużytanautworzeniegranicymiędzyfazowejpomiędzyzarodkiemafazą
ciekłą,awprzypadkugdyprzemianazachodziwstaniestałym,należyjeszczeuwzględnić
zmianęenergiiswobodnejzwiązanąznaprężeniamisprężystymiΔFn,będącymiskutkiem
różnicyobjętościwłaściwejmiędzyfazami.Zbilansuenergiizwiązanegozzarodkowaniem
wynika,żerzeczywistąsiłąnapędowątegoprocesubędzie
ΔF=VΔFn+SΔFs–VΔFv,
gdzieS-powierzchniazarodków,V–objętośćstopu.
(2.1)
UjemnyznakprzyΔFvoznacza,żeenergiatajestzużywananaprocesytowarzysząceza-
rodkowaniu,tj.natworzeniegranicymiędzyfazowej,awstaniestałym-napowstawanie
naprężeń.WartośćenergiiΔF
v
zależywyłącznieodobjętościstopu,któryulegaprzemianie,
awartośćΔF
s
-odpowierzchniutworzonychzarodków.WartośćΔF
n
pomijasięprzyroz-
patrywaniuzarodkowaniawfazieciekłej,gdyżfazataniewykazujesprężystościpostaci.
Możeonabyćtakżepomijanawprzypadkuprzemianywstaniestałym,jeśliobjętości
właściwefazzarodkówiosnowysązbliżone.
Zakładając,żezarodkimająkształtkulopromieniur,ioznaczającswobodnąenergię
powierzchniowąprzezσ,możnaprzekształcićwzór(2.1)dopostaci
ΔF=4πr2σ-(4/3)πr3ΔF
v.
(2.2)
2.2.MECHANiZMKRYSTALiZACJi
29