Форма кристалів (Частина 2), Блог про контроль якості металу
Зі збільшенням швидкості зростання кристалів розміри осередків зменшуються. При інтенсивному відводі тепла через затверділий метал, коли швидкість зростання кристалів велика, ніздрювата будова не виникає. Таким чином, за малих швидкостей охолодження поверхня фронту кристалізації майже гладка. При середніх з'являється пориста структура, елементи якої подрібнюються з прискоренням охолодження. При великій швидкості охолодження замість клітин з'являються відгалуження, що свідчать про початок дендритної кристалізації.
За наявності перед фронтом кристалізації зони переохолодженого розплаву, в якій можливе прискорене зростання, порушується стійкість гладкої та комірчастої поверхонь і полегшується утворення виступів. Зона має бути широкою для того, щоб забезпечити характерне для дендритів розгалуження. У цьому випадку уявлення про фронт кристалізації як про плоску поверхню розділу втрачає сенс, бо дендрити, проростаючи в глиб рідини, залишають за собою частину розплаву, що незакристалізувалась. Дендритному зростанню сприяє тепловідведення.
Зменшення температурного градієнта T у рідині сприяє дендритній кристалізації. До цього призводить і збільшення швидкості зростання Up кристалів. При малому вмісті домішок зменшення температурного градієнта та збільшення швидкості зростання можуть і не спричинити утворення клітин і дендритів. Умови переходу від однієї форми зростання до іншої залежать від щільності упаковки граней атомами. Оскільки кристали огранені різними площинами, між дендритною та комірчастою областями є перехідна: на поверхні кристала спостерігаються і комірки та дендрити.
Вплив переохолодження розглянемо з прикладу технічно чистого р. ц. к. металу, рівноважні кристали якого маютьоктаедричну форму. Площини октаедра є найбільш щільно запакованими і мають мінімальну поверхневу енергію. Вже ранніх етапах зростання октаэдрический кристал (рис.1а) відкидає шість відростків у трьох взаємно перпендикулярних напрямах (рис. 1 б).
Розростаючись, відростки перетворюються на гілки першого порядку (стволи) дендриту. Одночасно з їх подовженням ростуть перпендикулярно до них гілки другого порядку, на яких у свою чергу ростуть гілки третього порядку і т. д. Дендріт розростається у вигляді грат гілок (рис.1 в). В результаті потовщення гілки зростаються і утворюється суцільний кристал.