Новые грани закалки металла

Новые грани закалки металла. До сих пор речь шла только о закалке твердого тела. А что, если закаливать жидкость? Идея кажется несколько странной, но у нее конкретная цель: охладив металлический расплав достаточно I быстро, предотвратить в нем кристаллизацию. А почему бы и нет? Кристаллизация — нормальное фазовое превращение, происходящее по механизму зарождения и диффузионного роста. Мартенситный путь превращения жидкости в кристалл закрыт «наглухо».

Атомы жидкости расположены беспорядочно и согласованным образом, «чувствуя локоть партнера», перестроиться в кристалл никак не могут. А раз так, предотвратить кристаллизацию вполне возможно. Главное — достаточно быстро охладить жидкость. Но что значит «быстро охладить»? Для каждого вещества ответ свой. Для смеси воды и песка «быстро» означает доли градуса в секунду. С точки зрения человека, это скорее «медленно». Такая скорость охлаждения достигается при естественном остывании расплавленной массы. Этот процесс даже как-то неловко называть закалкой. Тем не менее поставленная цель достигается — кристаллизации не происходит» В результате получается материал, который всем хорошо известен. Он называется стеклом. На атомном уровне стекло похоже на жидкость. Порядка (дальнего!) в расположении атомов нет. Можно сказать, что это — загустевшая жидкость, вязкость которой столь велика, что стекло является твердым телом, ничем не хуже кристалла. Чтобы получить стекло из металла (иное название- аморфный металл), требуются совсем другие скорости охлаждения. Здесь «быстро» — это действительно быстро. Некоторое представление о скоростях кристаллизации чистых металлов можно получить на основании коэффициентов диффузии атомов в их расплавах. Предположим, что кристаллизация — процесс чисто диффузионный, т. е. чтобы перестроиться в кристалл, атомам жидкости надо просто «пропутешествовать» до будущих узлов кристаллической решетки. По порядку величины их путь равен межатомному расстоянию (около 0,1 нм в металлах) и необходимое для его совершения время оценивается по обычной диффузионной формуле В нашем расчете никак не учитывалось зародышеобразование.

Оно, конечно, понижает скорость кристаллизации и, следовательно, необходимую минимальную скорость охлаждения. Другое дело сплавы. Здесь имеются и так называемые случаи легкой аморфизации, которые требуют гораздо меньших скоростей охлаждения. Общее правило таково: чем больше времени требуется на кристаллизацию сплава, тем его легче аморфизовать. Существуют особые системы, в которых температуры плавления сплавов некоторых составов могут быть намного ниже точек плавления чистых компонентов

Комментарии закрыты.