Материаловедение в машиностроении

Процесс первичной кристаллизации складывается из двух одновременно идущих процессов: зарождения кристаллов и их роста. Если кристаллы зарождаются самопроизвольно, то такая кристаллизация называется самопроизвольной. Если кристалл растет на имеющихся готовых центрах кристаллизации, то такая кристаллизация называется несамопроизвольной. H = G+ TS (2.1) Условием равновесия в двухкомпонентных системах является минимум свободной энергии. Самопроизвольно в системе протекают лишь те физические процессы, при которых свободная энергия G уменьшается. G = H - TS (2.2) где Н - свободная энергия системы (при нуле градусов по Кельвину свободная энергия системы равна энергии связи между атомами); S - энтропия (равна энергии колебаний элементарных частиц в узлах решетки и энергии поступательного движения валентных электронов при тепловом возбуждении); T – температура. С изменением внешних условий свободная энергия G изменяется по сложному закону различно для жидкого и кристаллического состояний. ( рисунок 2.1). В соответствии с этой схемой выше температуры t п вещество должно находиться в жидком состоянии, а ниже t п – в твердом. При температуре равной t п жидкая и твердая фаза обладают одинаковой энергией, металл в обоих состояниях находится в равновесии, поэтому две фазы могут существовать одновременно бесконечно долго. Температура t п – равновесная или теоретическая температура кристаллизации . Для начала процесса кристаллизации необходимо, чтобы процесс был термодинамически выгоден системе. Это возможно при охлаждении жидкости ниже температуры . t п . Температура, при которой практически начинается кристаллизация называется t к - фактической температурой 26