การตกผลึกของเหล็กโซนสองเฟส

โซนคริสตัลไลน์สองเฟส
ระหว่างการแข็งตัวของเหล็กหลอมเหลว จะมีโซนเปลี่ยนผ่าน - โซนสองเฟส (รูปที่ 1) ระหว่างเฟสของแข็ง (ชั้นการแข็งตัว) ใกล้กับผนังแม่พิมพ์และเฟสของเหลวภายใน ในลิ่มเหล็กที่แข็งตัวมีสามโซน: โซนเฟสของแข็ง โซนสองเฟส และโซนเฟสของเหลว กระบวนการตกผลึกของเหล็กหลอมเหลว ได้แก่ การเกิดนิวเคลียสและการเจริญเติบโตของนิวเคลียสจะเกิดขึ้นเฉพาะในบริเวณสองเฟสเท่านั้น การแข็งตัวของก้อนโลหะเป็นกระบวนการของโซนสองเฟสที่เคลื่อนที่จากพื้นผิวของก้อนโลหะไปยังศูนย์กลางของก้อนโลหะ: เมื่อไอโซเทอร์มของของเหลวมาถึงตำแหน่งหนึ่งในก้อนโลหะ การตกผลึกจะเริ่มขึ้น เมื่อไอโซเทอร์มของของแข็งมาถึงตำแหน่งหนึ่ง การตกผลึกที่ตำแหน่งนั้นจะสิ้นสุดลงและทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นของแข็ง ช่วงเวลาระหว่างเส้นอุณหภูมิของเหลวและเส้นอุณหภูมิโซลิดัสถึงจุดที่ระบุในลิ่ม นั่นคือเวลาที่จุดสัมผัสจากอุณหภูมิของเหลวไปยังเส้นอุณหภูมิโซลิดัส เรียกว่า เวลาแข็งตัวเฉพาะที่ของจุด ซึ่งมักจะแสดงเป็น q เวลาแข็งตัวในพื้นที่จะแปรผกผันกับอัตราการเย็นตัวเฉลี่ยที่ตำแหน่งนั้น เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากในสภาวะการถ่ายเทความร้อนที่ส่วนต่าง ๆ ของลิ่ม เวลาในการแข็งตัวเฉพาะที่ที่ส่วนต่าง ๆ อาจแตกต่างกันอย่างมาก ส่งผลให้โครงสร้างผลึกแตกต่างกัน ระยะห่างระหว่างเส้นไอโซเทอร์มของเหลวกับเส้นไอโซเทอร์มของแข็งในก้อนโลหะเรียกว่าความกว้างของโซนสองเฟส ซึ่งแสดงด้วย △ x และมี โซนสองเฟสที่แคบเอื้อต่อการพัฒนาของผลึกเรียงเป็นแนว ในขณะที่โซนสองเฟสที่กว้างเอื้อต่อการพัฒนาของคริสตัลที่มีความเท่ากัน
สาเหตุของการก่อตัว
ระหว่างการแข็งตัวของโลหะผสม การตกผลึกแบบเลือก (หรือที่เรียกว่าการตกตะกอนหรือการตกตะกอนของของเหลว) เกิดขึ้นเนื่องจากความสามารถในการละลายที่แตกต่างกันของตัวถูกละลายในเฟสของแข็งและของเหลว ด้วยความคืบหน้าของการตกผลึก การตกตะกอนของตัวถูกละลาย (K) จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในระดับแนวหน้าของการแข็งตัว