По-новому и весьма плодотворно рассматривается процесс кристаллизации в работе Н. Флетчера. Автор отмечает, что в существующих теориях кристаллизации основное внимание сосредоточено на растущей поверхности кристалла, жидкость является пассивной стороной, роль которой ограничена транспортом материала и отводом тепла. Н. Флетчер же развивает прямо противоположный подход, концентрирующий внимание на жидкости вблизи границы с твердой фазой. При этом жидкость интерпретируется как суперпозиция атомных конфигураций с кристаллоподобным и «жидкостноподобным» окружением. Проблема присоединения отдельных атомов к растущей поверхности кристалла игнорируется. Рассматриваются лишь структурные изменения в жидкости вблизи шероховатой межфазной границы: перемещения, коллективные движения атомов и приобретение ими того положения, которое характерно для кристалла. Очень важно, что при этом учитывается передача кристаллу элементов разупорядочения, главным образом точечных и линейных Дефектов. Согласно выведенным формулам, дефектность твердого металла является линейной функцией скорости кристаллизации и энтропийного члена, величина которого определяется структурой расплава. Изменение последней при постоянной скорости кристаллизации вызывает изменение дефектности кристалла. Оценки по выведенным формулам плотности дислокаций при различных скоростях роста кристаллов по порядку величины находятся в хорошем согласии с экспериментом. Это существенное достижение теории, выгодно отличающее ее от других подходов к процессу кристаллизации.
В некоторых работах обсуждаются процессы движения фронта кристаллов путем присоединения к нему не отдельных частиц, а их групп (кластеров, сиботаксисов). Для многокомпонентных микронеоднородных расплавов такой механизм представляется весьма вероятным. Во всяком случае, в литературе не встречается каких-либо серьезных оснований для его отрицания. В связи с этим механизмом высказываются, в частности, предположения и о том, что эффекты упорядочения (ближний порядок) в некоторых твердых сплавах, форма и дисперсность структурных составляющих в них также зависят от структуры расплава.
Таким образом, и эксперимент, и теория приводят к выводу о том, что в процессе кристаллизации образуется большое количество точечных, линейных, поверхностных и других дефектов решетки. Структура расплава, влияя на механизм и другие особенности кристаллизации, в известной мере определяет и дефектность кристалла. Можно полагать, что более микронеоднородный неравновесный расплав порождает и наиболее дефектные кристаллы.
В течение последних 20 лет в связи с необходимостью получения стали повышенного качества широкое развитие и популярность в отечественной и зарубежной практике получили переплавные процессы в частности электрошлаковый переплав (ЭЩП), вакуумный дуговой переплав (ВДП), ВДП в переменных физических полях (ПФП), электроннолучевой и плазменный переплавы, а также процессы внепечной обработки жидкой стали синтетическим шлаком, вакуумированием продувкой ее инертными газами, вибрационными и другими методами.
В результате дополнительных воздействий на готовую жидкую сталь (в основном тепловых, механических и химических) изменяются ее свойства. Так, повышаются ее кинематическая вязкость, плотность, поверхностное натяжение, одновременно возрастает технологическая жидкотекучесть, появляется возможность разливать сталь при более низких, чем обычно, температурах. Соответственно улучшаются пластические и ряд других служебных характеристик твердого металла. Анализ причин подобных явлений показывает, что они не могут быть только к снижению содержания газов, неметаллических включений и вредных примесей (в основном серы). В этом случае, как показывают расчеты и соответствующие эксперименты, эффект в отношении изменения свойств расплава был бы заметно ниже. Не все положительные результаты могут быть отнесены и к более совершенной организации процесса кристаллизации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.