Кристаллизация металла – процесс изменения жидкого состояния металла на твердое. Этот переход возможен при понижении температуры, и сопряжен с определенными затратами энергии на образование границы раздела – жидкость-кристалл. Кристаллизация, как физический процесс представляет собой образование центров кристаллизации с последующим ростом в них непосредственно самих кристаллов.
Этим же закономерностям подчиняется кристаллизация не только чистых металлов, но и их сплавов. Основным условием протекания процесса является то, что система должна стремиться к состоянию, в котором значение свободной энергии будет минимальным.
Важно понимать, что кристаллизация одного и того же металла может проходить по-разному и результат процесса, а именно размер кристаллов – будет различным. В частности, речь идет о зависимости от числа центров и скорости роста кристаллов. Если центров много, а скорость процесса кристаллизации невысокая, образуется твердый металл с мелкими зернами кристаллов. Если число центров небольшое, но скорость их роста высокая – образуется крупнозернистый металл.
Эту особенность используют на металлургическом производстве. Так, для литья тонкостенных изделий и обеспечения их прочности, используют процесс мелкозернистой кристаллизации. Если же необходимо отлить деталь с толстыми стенками, подойдет метод крупнозернистой кристаллизации.
Важно: если температура жидкого металла становится ниже температуры переохлаждения (то есть жидкий металл быстро и сильно переохладить), не выполняется основное условие кристаллизации – нет центров, и не растут кристаллы, то есть процесс кристаллизации не происходит. Жидкий металл, минуя твердую форму, сразу переходит в аморфное состояние.
