көлемді сипатталатын макроақауларда

2.4. 
Кристалдану үдерісі 
Үдерістің жалпы сипаттамасы. Д.К.Чернов кристалдану үдерісінің екі қарапайым 
үдерістен тұратынын анықтады: кристалдану орталғының шығу тегі мен осы орталықтарда 
кристалдардың өсуі.
Катаю температурасына жақын температураларда сұйық металдарда аздаған атомдардың 
топтары пайда болады, оларды ауытқулар деп атайды, онда атомдар қатты кристалдардағы 
сияқты оралған. Бұл бөліктердің осы ауытқулары негізінде эмбриондар немесе кристалдану 
орталықтары 
қалыптасады. 
Салқындату 
дəрежесі 
ұлғайған 
сайын 
кристалдану 
орталықтарының саны өседі, онда уақыт бірлігі қалыптасады. Пайда болған кристалдану 
орталықтарының айналасында кристалдар өсе бастайды. Бір уақытта сұйық фазада жаңа 
кристалдану орталықтары қалыптасады. Жаңа кристалдану орталықтарының пайда болуына 
байланысты қатайған металдың жалпы массаның ұлғаяды, дəл осылай бұрыннан бар 
кристалдаудың арқасында да. Қатаю үдерісінің этаптарының сызбасы сур. 2.12 келтірілген. 
Кристалдардың өсуін ноқат формасының дұрыс өспеуімен түсіндіреді. Нақты қатты 
кристалдардың дұрыс емес формаларын 
кристалит
деп атайды
.
Кристалданудың сомалық жылдамдығы екі қарапайым үдерістің жүруімен байланысты, 
жəне кристалдану орталығының шығу тегінің жылдамдығымен анықталады (ШТЖ),
кристалдардың осы орталықтарда өсу жылдамдығы (ӨЖ) (сурет 2.13). ШТЖ мен ӨЖ 
ұзындықтары АТ салқындатуының дəрежесіне байланысты. Тепе-теңдік температурада DT = 
0; ШТЖ = 0; ӨЖ = 0. DT артқан сайын əр түрлі еркін энергияларда артады 
DF
 
=
 
Е
Ж 
-
F
TO
, 
Е
Ж
,
F
TO
—еркін сұйық энергия мен қатты металл сəйкес, ШТЖ мен ӨЖ кезінде атомдар жақсы 
жылжиды жəне максималғак жетеді. ШТЖ мен ӨЖ азаюына байланысты температураның 
төмендеуі атомдардың жылжуының төмендеуімен түсіндіріледі. Диффузия коэффициентінің 
кіші мəндерінде сұйықтың атомдарын қатты заттың кристалдық торына қайта орнату қиын. 
Өте қатты салқындату кезінде ШТЖ мен ӨЖ нөлге тең, сұйықтық кристалданбайды, 
керісінше аморфты денеге айналады.
Сурет 2.12. Металдың кристалдану сызбасы: 
а — г — металдың қатаю этаптары
54 

Нақты металдар үшін дұрысы қисық 
түзулерге сəйкестігі ШТЖ мен ӨЖ жүзеге 
асырылады, салқындату үдерісі артқан сайын
екі үдерістің жылдамдығы артады.
Егер бұрындары аморфты жағдайлар тек 
тұздар, сілтілер, шекті бұйымдарда орын 
алатын болса, ал қазіргі уақытта арнайы 
əдістерді қолдану арқылы салқындатудың 
жоғары жылдамдығына қол жеткізуге болады 
(10
6
°С/с артық) жəне металдың əйнек тəрізді 
жағдайына да жетеді.
Металдардың əйнек тəрізді жағдайлары 
негізінен физика – механикалық қасиеттермен 
сипатталады.
ШТЖ мен ӨЖ қарым-қатынасы ноқаттың өлшеміне байланысты. Азғана салқындату 
кезінде, мысалы, металды жердегі ормаға құю арқылы, қыздыру арқылы жылу өткізгіштік 
немесе қыздырылған металдық формаға келтіруге болады, ӨЖ жоғары, ШТЖ аз. Бұл 
жағдайда көлемде ірі кристалдардың азғана саны пайда болады. ДТ ұлғаюына байланысты 
сұйық металдарды салқын металдық формаға құю барысында ШТЖ артады, одан 
кристалдардың көптеген ұсақ көлемі қалыптасады.
Ноқаттық көлемі салқындату дəрежсімен ғана анықталмайды. Қыздыру температурасы 
мен металды құю, оның химиялық құрамы əсіресе басқа қоспалардың болуы үлкен роль 
атқарады. Нақты шарттарда сұйық металдарда кристалдардың өз еркімен пайда болуы қиын. 
Эмбриондардың пайда болуына əр түрлі қатты бөліктер əсер етеді: бейметалдардың қосылуы, 
оксидтер, қышқылдату өнімдері. 
Қоспалары көп болған сайын, кристалдану орталығы көп болады, ноқаттар ұсақ болады. 
Кейде металдарға арнайы қоспалар қосады, олар кристалдау кезінде ноқаттардың 
ұсақталуына ықпал етеді. Бұл жұмысты 
модифицирлеу
деп атайды. Магний қоспаларын 
магнезитте қолданғанда ноқаттың көлемі 10 есе кішірейеді: 0,2...0,3 мм-ден 0,01.0,02 мм-ге 
дейін. Болат үшін алюминий, ванадий, титан, ал шойын үшін — магнийлер модификаттар 
болып табылады. 
Нақты құймаларды жəне құймаларды кристаллизациялау кезінде жылуды жою бағыты 
маңызды рөл атқарады. Кристалдану қабырғалар мен қалыптардан басталады. Жылуды жою 
бағытында сондай ақ кристалдар басқа бағытқа қарағанда қабырғаларға перпендикуляр 
формада тез өседі.
Сурет. 2.13. Кристалдардың қайта туу 
жылдамдығы (НЖ) жəне өсу қарқынының 
(ӨҚ) қайта салқындау дəрежесіне əсері: 
T
0
- тепе-теңдік температурасы 
55 

Осының салдарынан тəртібі бірінші осьтері 
қалыптасады. 
Бір 
уақытта 
олардың 
қабырғаларында екінші перпендикуляр осьтің 
өсуінің тəртібі қалыптасады, сосын үшінші 
осьтің 
тəртібі 
жəне 
т.б. 
Нəтижесінде 
тармақталған ағаш кристал қалыптасады, 
оларды 
дендрит
деп атайды (сур. 2.14). 
Қату кезінде таңдау криталдануы орын 
алатын болғандықтан, яғни бірінші кезекте аса 
тазарақ 
металлды 
қатайтады, 
ноқаттың 
шектері қоспалармен аса байытылған. 
Дендрит ішіндегі химиялық құрамның біртекті 
еместігі 
дендритттік сұйықтық
деп аталады. 
Көміртек, 
күкірт, 
фосфордың 
көптеген 
дəрежелері басқа элементтерге қарағанда 
сұйықтыққа ұшырайды. 
Болаттан жасалған құю құрылымы. Болаттан жасалғн құю құрылымының схемасы сурет 2.15. 
келтірілген. Құю құрылымы үш зонадан тұрады: І сыртқы ұсақ аймақ, ІІ кристалды бағанды 
аймақ жəне ІІІ біржақты кристалды аймақ. Сыртқы ұсақ 
Сурет 2.14. Дендриттік кристалдың (Д.К. 
Чернов бойынша) құрылысы: 
1, 
2, 3
— бірінші, екінші, үшінші тəртіпке 
сəйкес осьтер

жүктеу/скачать 8,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: