Γιατί τα μέταλλα παίρνουν πρώτα στερεά στην επιφάνεια του;
1. Πυρήνωση και ανάπτυξη κρυστάλλων:
* Πυρήνες: Η διαδικασία σχηματισμού μικροσκοπικών στερεών σωματιδίων (πυρήνων) εντός του υγρού μετάλλου. Αυτοί οι πυρήνες δρουν ως σπόροι για την ανάπτυξη των κρυστάλλων.
* Ανάπτυξη κρυστάλλων: Οι πυρήνες αναπτύσσονται προσθέτοντας περισσότερα άτομα από την υγρή φάση.
2. Ρυθμός ψύξης:
* Ταχεία ψύξη: Στην ταχεία ψύξη, το υγρό μέταλλο χάνει γρήγορα τη θερμότητα, οδηγώντας σε μεγαλύτερο αριθμό πυρήνων που σχηματίζονται ταυτόχρονα σε όλο το μέταλλο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια λεπτή δομή με μικρότερο μέγεθος κόκκων.
* Αργή ψύξη: Η βραδύτερη ψύξη επιτρέπει αρχικά λιγότερους πυρήνες. Αυτοί οι πυρήνες μεγαλώνουν, με αποτέλεσμα μια πιο χονδρική δομή κόκκων.
3. Σχεδιασμός μούχλας και μεταφορά θερμότητας:
* Μεταφορά θερμότητας: Η μεταφορά θερμότητας από το τετηγμένο μέταλλο στο καλούπι παίζει καθοριστικό ρόλο. Οι περιοχές του καλουπιού σε άμεση επαφή με το τετηγμένο μέταλλο θα κρυώσουν γρηγορότερα, οδηγώντας σε προηγούμενη στερεοποίηση. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει ένα "δέρμα" συμπαγούς μετάλλου στην επιφάνεια.
* Σχεδιασμός μούχλας: Το σχήμα και το υλικό του καλουπιού επηρεάζουν το ρυθμό μεταφοράς θερμότητας και το πρότυπο στερεοποίησης.
4. Μεταφορά:
* Φυσική μεταφορά: Οι διαφορές θερμοκρασίας στο τετηγμένο μέταλλο μπορούν να δημιουργήσουν φυσικά ρεύματα μεταφοράς, οδηγώντας σε ανομοιογενή ψύξη και πρότυπα στερεοποίησης.
* Αναγκαστική μεταφορά: Οι εξωτερικές δυνάμεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία αναγκαστικής μεταφοράς, επηρεάζοντας το ρυθμό μεταφοράς θερμότητας και το πρότυπο στερεοποίησης.
5. Διαδικασία χύτευσης:
* Συνεχής χύτευση: Σε συνεχή χύτευση, το τετηγμένο μέταλλο χύνεται συνεχώς σε ένα καλούπι και στερεοποιείται. Η στερεοποίηση ξεκινά από τους τοίχους του καλουπιού και προχωράει προς τα μέσα.
* χύτευση ingot: Σε χύτευση με χύτευση, το τετηγμένο μέταλλο χύνεται σε ένα καλούπι και επιτρέπεται να στερεοποιηθεί πλήρως. Η διαδικασία στερεοποίησης μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τον ρυθμό ψύξης και το σχεδιασμό μούχλας.
Συνοπτικά:
Ενώ η στερεοποίηση αρχίζει συχνά από την επιφάνεια λόγω της ταχύτερης ψύξης στη διεπαφή μούχλας, δεν συμβαίνει πάντα. Η διαδικασία στερεοποίησης επηρεάζεται από μια σύνθετη αλληλεπίδραση παραγόντων, συμπεριλαμβανομένου του ρυθμού ψύξης, του σχεδιασμού μούχλας, της μεταφοράς και του τύπου της διαδικασίας χύτευσης.
Ως εκ τούτου, είναι ανακριβές να πούμε ότι τα μέταλλα πάντα στερεώνονται πρώτα στην επιφάνεια τους. Το πρότυπο στερεοποίησης είναι πιο περίπλοκο και εξαρτάται από τις συγκεκριμένες συνθήκες.
