Гетерогенне утворення зародків при кристалізації

1. Гетерогенне утворення зародків при кристалізації.

Гетерогенне утворення зародків під час кристалізації розпочинається, коли перенасичений розчин або розплав досягає стану, у якому він більше не може залишатися в однорідному стані, і молекули починають агрегувати, утворюючи нові фази. Цей процес відбувається на поверхнях, які діють як каталізатори або «зародкові місця», знижуючи енергетичний бар'єр, необхідний для нуклеації. Зародкові місця можуть бути представлені частинками пилу, стінками контейнера, існуючими кристалами чи іншими домішками в системі.

Коли молекули розчину зустрічаються з такою поверхнею, вони легше адгезують до неї і втрачають менше енергії, ніж під час формування нового кристалу в об'ємі розчину. Це призводить до того, що перші атоми або молекули «прилипають» до поверхні, утворюючи стабільний зародок кристалу. Подальше накопичення молекул навколо цього первинного зародка веде до зростання кристалу.

2. Причини практичного застосування діаграми стану Fe-Fe3C, а не Fe-C.

Діаграма Fe-C відображає природній стан речей і є справедливим тоді коли протікають всі перетворення викликані енергетичною доцільністю. Для протікання повного перетворення і виділення вуглецю у чистому вигляді необхідна певна кількість часу (багато годин) у реальних технологічних процесах тривалість нагрівання, охолодження і витримки при певній температурі рідко буває достатньо для виділення вуглецю у чистому вигляді. Тому діаграма Fe-C має більш теоретичне значення ніж практичне.

А в реальних технологіях розглядається такий стан сплаву коли замість вуглецю існує проміжна метастабільна фаза цементит (діаграми стану Fe-Fe3C). Ця діаграма відображає реальний стан залізовуглецевого стану при зміні температури. Основною причиною використання діаграми стану Fe-Fe3C є економія часу.

3. Класифікація чавунів у залежності від кількості вуглецю зв’язаного у цементиті.

Залежно від вмісту вуглецю, зв’язаного у цементиті розрізняють такі види чавунів:

1. білі чавуни – весь вуглець знаходиться у зв’язаному стані у вигляді цементиту. Структура – ледебурит, перліт, цементит. Структура білих чавунів формується при швидкому охолодженні коли утворюється цементит і він не встигає розпастися та відповідає діаграмі стану залізо-цементит
2. половинчасті чавуни – більша частина вуглецю (більше ніж 0,8 %) перебуває у вигляді цементиту. Структура – ледебурит, перліт, пластинчастий графіт.
3. перлітні сірі чавуни – 0,7-0,8 % С перебуває у вигляді Fe3C, який входить до складу перліту, а решта вуглецю знаходиться у вільному стані у вигляді графітових включень. Структура – перліт, пластинчастий графіт.
4. ферито-перлітні сірі чавуни – 0,1-0,7 % С перебуває у вигляді Fe3C, який входить до складу перліту, а решта вуглецю перебуває у вільному стані у формі графітових включень. Структура – перліт, ферит, пластинчастий графіт.
5. феритні сірі чавуни – утворюються при найповільнішому охолодженні. При цьому весь цементит встигає розпастися і у складі чавуну вуглець наявний тільки у вільному стані у вигляді включень пластинчастого графіту. Структура – ферит, пластинчастий графіт.