Физическая сущность процесса

Кристаллизация металлов

Политико-правовые учения периода императорского Рима.

Основной причиной и движущей силой процесса кристаллизации является стремление вещества к наиболее устойчивому в термодинамическом отношении состоянию, т. е. к наименьшему запасу свободной энергии.

Изменение величины свободной энергии в зависимости от температуры для металла в кристаллизовавшемся и жидком состояниях схематически показано на рис. 4.1. При температуре Т ₀ свободные энергии F обоих состояний равны. Такую температуру называют равновесной или теоретической температурой кристаллизации. При Т ₀ обе фазы (жидкая и твердая) могут сосуществовать одновременно и бесконечно долго: процесс кристаллизации при этой температуре еще не начинается.

Разность между теоретической и фактической температурами кристаллизации называется степенью переохлаждения Δ Т:

Δ Т = Т ₀ – Т _кр.

Определение температур критических точек плавления и кристаллизации осуществляют при медленных нагреваниях и охлаждениях, т. е. в равновесном состоянии. Эти процессы изображают с помощью кривых нагревания (рис. 4.2) и охлаждения (рис. 4.3).

При нагреве всех кристаллических тел, в том числе металлов, наблюдается четкая граница перехода из твердого состояния в жидкое (рис. 4.2).

Такая же резкая граница существует и при переходе из жидкого состояния в твердое (рис. 4.3).

Рис. 4.1. Изменение свободной энергии F жидкого и кристаллизовавшегося металла в зависимости от температуры Т.

Рис. 4.2. Кривая нагревания. Рис. 4.3. Кривая охлаждения

Рис. 4.4. Кривые охлаждения в случае кристаллизации металла при различных степенях переохлаждения

На кривой нагревания внешний подвод тепла сопровождается повышением температуры металла, сохраняющего свою кристаллическую решетку.

На горизонтальном участке кривой нагрева подвод тепла продолжается, но он не приводит к повышению температуры, т. е. подводимая энергия целиком расходуется на разрушение закономерного расположения атомов.