Globulin và đuôi gai bằng crom. Sự tạo mầm và lớn lên của tinh thể. Xem "Dendrite" là gì trong các từ điển khác
Trong kim loại nguyên chất và hợp kim eutectic, cũng như trong hợp kim có thành phần tương ứng với hợp chất hóa học, khi làm nguội chậm, quá trình kết tinh xảy ra ở một nhiệt độ không đổi nhất định. Phần còn lại của các hợp kim, như được trình bày ở trên, kết tinh trong một phạm vi nhiệt độ nhất định được xác định bởi giản đồ pha (Hình 2.2).
Hình 2.3- Các hình thức phát triển của tinh thể: a - từng bước, b - dạng tế bào, c - dạng mọc tinh thể
Đơn vị chính của cấu trúc kết tinh chính của kim loại là hạt, được đặc trưng bởi một hệ thống định hướng đơn lẻ của các nguyên tử trong mạng tinh thể và những ranh giới nhất định ngăn cách nó với các hạt lân cận.
Hình dạng của các tinh thể phát triển trong quá trình nóng chảy phụ thuộc vào sự siêu lạnh của chất lỏng, hướng loại bỏ nhiệt, hàm lượng tạp chất trong thép và các thông số khác.
Ở tốc độ làm lạnh thấp, bề mặt của ranh giới đông đặc trở nên nhẵn với các bước nhỏ; ở tốc độ trung bình, cấu trúc tế bào phát triển và ở tốc độ cao, một cấu trúc hình đuôi gai (Hình 2.3). Các điều kiện cho sự chuyển đổi từ cấu trúc này sang cấu trúc khác bị ảnh hưởng bởi gradien nhiệt độ trong pha nóng chảy và pha rắn. Tốc độ kết tinh càng cao và gradient nhiệt độ trong nóng chảy càng thấp thì khả năng hình thành cấu trúc đuôi gai càng lớn.
Cấu trúc tua gai và tế bào được hình thành trong các thỏi thép.
Cấu trúc đuôi gai của tinh thể trong một thỏi được phát hiện bởi D.K. Chernov năm 1868. So với mặt trận đông đặc phẳng, kết tinh đuôi gai là một quá trình cực kỳ phức tạp liên quan đến hình dạng hình học của đuôi gai, sự khuếch tán của tạp chất, khả năng chuyển động của pha lỏng trong không gian xen kẽ, sự hình thành các pha phi kim loại mới. (các tạp chất phi kim loại) và một số hiện tượng khác. Cấu trúc đuôi gai ảnh hưởng đến kích thước thớ và tính chất cơ học của thép đúc và thép rèn. Hình 2.4 cho thấy các bức ảnh của các đuôi gai trong một thỏi thép lớn, được tiết lộ sau khi kim loại được khắc sâu. Có thể thấy rằng trong cấu trúc của dendrite, trục chính của bậc một và các trục của bậc hai và đôi khi là bậc ba giao nhau với nó được phân biệt.
Hình 2.4
Sự phát triển của một dendrite hình thành trên một bề mặt lạnh và nhô ra trong chất nóng chảy được đặc trưng bởi tốc độ phát triển khác nhau của các mặt phẳng tinh thể riêng lẻ. Các bề mặt phát triển nhanh chóng tạo thành một mũi nhọn nhô ra vào phần nóng chảy còn lại. Nhiệt kết tinh của một tinh thể đang phát triển được giải phóng vào chất nóng chảy siêu lạnh làm xấu đi các điều kiện cho sự phát triển của các tinh thể lân cận khác.
Ban đầu, các đuôi gai rất nhỏ, ngay cả khi quá trình đông đặc diễn ra tương đối chậm. Sau đó, khi quá trình đông đặc chậm lại, chỉ có các nhánh riêng lẻ tiếp tục phát triển, trục của chúng trùng với hướng của dòng nhiệt (Hình 2.5). Trong trường hợp này, các nhánh khác tan một phần theo cách mà chiều dài của các đuôi gai tăng lên đáng kể khi chúng đông đặc lại. Chiều dài cuối cùng của đuôi gai được xác định bởi quá trình mở rộng của chúng và có thể dao động từ vài mm đến hàng chục cm.
Hình 2.5
Các lý thuyết hiện đại dựa trên sự phát triển lệch lạc của các tinh thể. Một bước xuất hiện trên bề mặt tinh thể tại giao điểm của sự lệch trục vít, trên đó, so với mặt phẳng được lấp đầy, có nhiều điều kiện thuận lợi hơn cho sự hình thành hạt nhân hai chiều, điều này được xác nhận bởi sự hiện diện của một đường xoắn ốc tăng trưởng. trên bề mặt tinh thể. Sự làm tròn của đường lệch là do tốc độ tăng trưởng không đổi tại vị trí của đường lệch và tốc độ tăng giảm theo khoảng cách từ nó.
Khi tốc độ làm lạnh tăng lên, hình dạng của các tinh thể khác nhau ngày càng trở nên phức tạp hơn. Hình cầu hoặc hình tròn là đặc trưng cho tốc độ làm mát thấp. Với sự gia tăng tốc độ làm lạnh, hình dạng của các tinh thể trở nên bất thường và quá trình phát triển của chúng trở nên không ổn định. Với việc tăng tốc làm mát hơn nữa, các dạng đuôi gai xuất hiện và ngày càng trở nên khác biệt hơn, trục của các đuôi gai ngày càng mỏng hơn và khoảng cách giữa chúng ngày càng giảm. Cuối cùng, ở tốc độ làm mát cao nhất, các trục của bậc thứ hai và thứ ba ngừng hình thành và các dạng giống như kim sẽ xuất hiện. Các quan sát về tốc độ phát triển của đuôi gai cho thấy trục của chúng phát triển với tốc độ dọc chiếm ưu thế. Hơn nữa, tốc độ phát triển của các trục của bậc đầu tiên lớn hơn của bậc thứ hai và của bậc thứ hai - nhiều hơn thứ ba.
Sơ đồ chung của các vùng và khu vực trong phôi đông đặc được thể hiện trong Hình 2.6. Sơ đồ này giả định sự kết tinh tuần tự của kim loại trong các điều kiện loại bỏ nhiệt định hướng.
Hình 2.6
Ở thời điểm đầu tiên khi rót thép, khi kim loại lỏng tiếp xúc trực tiếp với thành khuôn nguội, một lớp kim loại mỏng tiếp xúc với thành khuôn sẽ được siêu lạnh nhanh chóng đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ lỏng. Điều này dẫn đến sự xuất hiện và phát triển nhanh chóng của một số lượng lớn các hạt nhân tinh thể, chúng được hình thành trên các hạt rắn khác nhau, chúng có mặt với số lượng đủ lớn trong thép lỏng và đóng vai trò như chất xúc tác tạo mầm. Chiều rộng của vùng vỏ não được xác định bằng chiều dài của vùng giảm nhiệt và có thể theo thứ tự 5-10 mm.
Hiện tượng giảm thân nhiệt xảy ra lúc đầu giảm dần cùng với sự phát triển của các tinh thể vùng vỏ não. Khi độ siêu lạnh trở nên ít hơn mà tại đó tác dụng của chất xúc tác không còn biểu hiện, thì sự phát triển của chỉ các tinh thể hiện có là có thể xảy ra. Trong trường hợp này, các điều kiện phát triển thuận lợi nhất chỉ được tạo ra cho các tinh thể riêng lẻ, trong đó các hướng phát triển chính trùng với hướng loại bỏ nhiệt, dẫn đến sự xuất hiện của vùng cột được hình thành trong các điều kiện kết tinh tuần tự.
Trong trường hợp này, mặt trước đông đặc là vùng rắn-lỏng hai pha (các đuôi gai nhô ra với chất lỏng bao quanh trục của chúng) và chiều rộng của vùng hai pha được xác định bởi phạm vi nhiệt độ kết tinh (sự phân bố của chất rắn. pha trong nó phụ thuộc vào tốc độ kết tinh hợp kim). Nếu sự tạo mầm không đồng nhất xảy ra yếu và sự đứt gãy của các đuôi gai là nhỏ nhất, xảy ra với sự đối lưu yếu và gradient nhiệt độ cao, thì sự phát triển có hướng của các đuôi gai hình cột sẽ thu được.
Sự phát triển của các tinh thể trong vùng cột cũng đi kèm với việc loại bỏ quá trình siêu lạnh do nhiệt giải phóng của quá trình kết tinh và sự gia tăng nồng độ của các tạp chất hòa tan có nhiệt độ thấp trước mặt kết tinh, dẫn đến sự xuất hiện quá mức của nồng độ. Điều kiện sau đảm bảo sự phát triển hơn nữa của các tinh thể dạng cột, hình dạng kéo dài của chúng cho thấy sự thiếu vắng ở giai đoạn này của các điều kiện cho sự hình thành các trung tâm tạo mầm mới. Khi quá trình phát triển, gradient nhiệt độ ở mặt trước kết tinh giảm và mức độ quá đông của nồng độ tăng lên. Kết quả là, các điều kiện thuận lợi được tạo ra cho sự tạo mầm không đồng nhất của các hạt nhân mới trong phần lớn của sự nóng chảy với sự phát triển tiếp theo của các tinh thể "sống được" (có kích thước lớn hơn một chút so với kích thước tới hạn) do sự truyền nhiệt tiềm ẩn của kết tinh đến tan chảy siêu lạnh. Từ thời điểm này, trước mặt trận kết tinh, sự kết tinh khối lượng lớn bắt đầu, tạo thành vùng rắn-lỏng hai pha thứ hai (các tinh thể lơ lửng trong tan chảy).
Ngoài ra, ở giai đoạn này, có thể quan sát thấy sự đứt gãy cơ học của các nhánh dendrite, do chuyển động của các dòng đối lưu của thép lỏng và sự nóng chảy của một số nhánh của khung đuôi gai. Trong trường hợp này, các phần tử đuôi gai được tách ra tạo thành một vùng lỏng-rắn và đóng vai trò là hạt nhân kết tinh độc lập.
Như vậy, quá trình hóa rắn của thỏi là một phức hợp phức tạp của các quá trình hóa lý và nhiệt lý, việc nghiên cứu nó là tiền đề cần thiết để phát triển các phương thức công nghệ tối ưu để sản xuất thỏi, đảm bảo sản lượng kim loại phù hợp cao và chất lượng đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn hiện đại.
Mô thần kinh, bao gồm tế bào thần kinh và tổ chức thần kinh, thực hiện một tổ hợp các chức năng phức tạp và có trách nhiệm nhất: các xung điện yếu phát sinh trong đó, sau đó được truyền đến các cơ và cơ quan của người hoặc động vật có xương sống. Các tế bào của mô này có cấu trúc đặc biệt. Nó cung cấp cả sự xuất hiện của các quá trình kích thích và ức chế, và việc thực hiện chúng. Trong sinh học thần kinh, có một định nghĩa như vậy: đuôi gai là quá trình của một tế bào thần kinh nhận thức và truyền thông tin đến cơ thể của một tế bào thần kinh. Trong tác phẩm này, chúng ta sẽ làm quen với những ý tưởng hiện đại về cơ chế truyền dẫn trong các bộ phận chính của hệ thần kinh: não và tủy sống, đồng thời nghiên cứu cấu trúc của dendrite như một trong những bộ phận cấu thành của tế bào thần kinh.
Để làm được điều này, chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn các đặc điểm cấu trúc của nơ-ron, là một đơn vị cơ bản của mô thần kinh.
Cấu trúc của tế bào thần kinh có liên quan như thế nào đến các chức năng của nó
Họ xác nhận thực tế về khả năng chuyên môn hóa cao và cấu trúc phức tạp của một hệ thống sinh học mở được gọi là tế bào thần kinh. Nó chứa một cơ thể (soma), một nhánh dài - một sợi trục và nhiều quá trình ngắn. Mỗi người trong số họ được kết nối với tế bào chất của cơ thể nơ-ron. Đây là dendrite. Cấu trúc và sự xuất hiện của tập hợp các nhánh ngắn giống như vương miện của cây. Thông qua chúng, điện thế sinh học từ các tế bào thần kinh khác được cung cấp cho cơ thể của tế bào thần kinh thông qua các khớp thần kinh.
Hình thái và các loại
Theo các nghiên cứu mô học hiện đại, đuôi gai là phần cuối phân nhánh của tế bào thần kinh, không chỉ nhận mà còn truyền thông tin được mã hóa dưới dạng xung điện thông qua một hệ thống đa kênh gồm các tế bào thần kinh liên kết với nhau về mặt chức năng và giải phẫu. Chúng chứa một số lượng lớn các bào quan tổng hợp protein - ribosome. Một số loại quá trình ngắn, ví dụ như trong tế bào thần kinh hình tháp, được bao phủ bởi các cấu trúc đặc biệt - gai.
Theo cách phân loại do nhà nghiên cứu thần kinh học người Tây Ban Nha S. Ramon-y-Cajal đề xuất, hai đuôi gai có thể kéo dài từ thân của tế bào thần kinh theo các hướng ngược nhau (tế bào thần kinh lưỡng cực). Nếu có nhiều đuôi gai, thì chúng phân kỳ hướng tâm khỏi soma. Cấu trúc này đặc trưng cho các tế bào thần kinh đệm. Trong các tế bào tiểu não Purkinje, các quá trình xuất hiện từ thân tế bào thần kinh dưới dạng hình quạt. Mỗi dendrite, cấu trúc của nó là ba chiều, khác với các nhánh lân cận về lượng điện tích tích tụ trên nó.
Quá trình phân nhánh của dây thần kinh ảnh hưởng gì?
Cơ thể của một tế bào thần kinh là một đối tượng sinh học truyền và nhận đồng thời phổ quát. Âm lượng (chủ yếu của thông tin đến) tỷ lệ thuận với số lượng các xung thần kinh đến. Chúng được xác định bởi mức độ phân nhánh của cây chùm ngây. Do đó, đuôi gai là cấu trúc tế bào thần kinh đóng một chức năng tích hợp.
Hơn nữa, các quá trình mở rộng diện tích tiếp xúc của các tế bào thần kinh với nhau. Sự hình thành bổ sung của các khớp thần kinh làm tăng đáng kể hiệu quả của tất cả các bộ phận của não, tủy sống và hệ thống thần kinh nói chung.
Cấu trúc dendrite
Trên cơ sở nghiên cứu các chế phẩm vi mô của tế bào thần kinh, người ta thấy rằng hầu hết các quá trình đều có dạng hình trụ. Đường kính trung bình của chúng là 0,9 micron. Chiều dài của các đuôi gai rất khác nhau. Ví dụ, các tế bào thần kinh hình sao của chất xám của vỏ não có các nhánh ngắn (không quá 200 μm) của cây đuôi gai, trong khi các quá trình của tế bào thần kinh vận động đi vào sừng trước của tủy sống là khoảng 2 mm.
Sự hình thành đặc biệt - gai hình thành trên các nhánh của tế bào thần kinh, dẫn đến sự xuất hiện của một số lượng lớn khớp thần kinh - những nơi giống như khe tiếp xúc với sợi trục, đuôi gai hoặc soma của một tế bào thần kinh khác. Các khớp thần kinh có thể nằm trên cơ thể của dendrite và được gọi là thân hoặc trực tiếp trên gai của nó. Như chúng ta đã biết, đuôi gai là sự phát triển nhánh của tế bào thần kinh có khả năng tiếp nhận kích thích. Việc chuyển giao thông tin sinh học xảy ra trong chúng với sự trợ giúp của các phân tử của các hợp chất hóa học - chất trung gian, ví dụ, GABA hoặc acetylcholine. Trong màng bao bọc dendrite, người ta tìm thấy các kênh ion truyền có chọn lọc các cation canxi, natri và kali, những chất này tham gia vào quá trình truyền các xung thần kinh qua nơron.
Thông tin xâm nhập vào tế bào thần kinh như thế nào
Trong quá trình truyền điện tích, là cơ sở của sự kích thích và ức chế, cùng với sợi trục, đuôi gai cũng tham gia. Đây là những tế bào hình thành khớp thần kinh với các nhánh của cây đuôi gai của các tế bào thần kinh khác. Thực nghiệm đã chứng minh rằng đuôi gai là những tế bào chất của tế bào, được bao phủ bởi một lớp màng. Các xung điện yếu phát sinh trong nó - các điện thế hoạt động.
Nhờ vào hệ thống các quá trình ngắn, một tế bào thần kinh nhận thức và truyền vài nghìn xung động này được tạo ra bởi các khớp thần kinh. Đây không phải là chức năng duy nhất của đuôi gai. Chúng cũng xử lý và tích hợp thông tin đi vào các tế bào thần kinh, cung cấp sự điều chỉnh và kiểm soát được thực hiện bởi hệ thống thần kinh trên tất cả các cơ quan và mô của cơ thể con người.
Bài báo này xem xét các khuyết tật tiềm ẩn của bề mặt ban đầu của kim loại và ảnh hưởng của các phương pháp chuẩn bị bề mặt khác nhau đến chất lượng của lớp mạ crom.
Các nghiên cứu mô tả dưới đây được tác giả thực hiện vào những năm 90 và là sự phát triển của những khám phá do các nhà khoa học Mỹ thực hiện (để có bản dịch của một bài báo từ tạp chí Plating and Surface Finishing, xem www.galvanicworld.com trong phần Các bài báo) .
Các khuyết tật tiềm ẩn của bề mặt ban đầu, không thể nhìn thấy khi kiểm tra bằng mắt, có thể xuất hiện trong quá trình mạ crom gương tiếp theo. Trong trường hợp này, ảnh chụp từ video thanh giảm xóc mạ chrome của AvtoVAZ được đưa ra. Tất cả các que đều có bề mặt sáng bóng đồng nhất không có khuyết tật nhìn thấy được. Sau khi mạ crom gương, cấu trúc bề mặt thực tế của thân xe đã lộ diện.
Hiện tượng này có một số cách giải thích. Đầu tiên, khi bề mặt HDTV được làm cứng, quá trình này sẽ diễn ra theo đường xoắn ốc, tức là các lớp cứng và không cứng xen kẽ trên bề mặt.
Trong trường hợp này, crom sáng bóng hơn và cứng hơn được lắng đọng trên bề mặt cứng. Xem hình. 1.
Thứ hai, trong quá trình mài bề mặt HFC cứng tiếp theo, chất lượng của nó ở mỗi khu vực sẽ khác nhau. Trong khu vực cứng, độ tinh khiết bề mặt cao hơn, và ở khu vực không nung có độ cứng thấp hơn, nếu vi phạm công nghệ mài, có thể xảy ra các khuyết tật: bỏng, lẫn tạp chất của sản phẩm mài, v.v. Theo quy luật, các lỗ chân lông được hình thành ở những vùng khuyết tật như vậy trong quá trình mạ crom. Xem hình. 2.
Việc vi phạm công nghệ mài có thể là do đá mài có độ gài kém, tạo ra các vết vòng rõ ràng với các khuyết điểm trên bề mặt được xử lý. Xem hình. 3.
Chuẩn bị bề mặt không tốt cũng có thể xảy ra trong trường hợp thanh bị đập trong quá trình mài, khi bề mặt hoàn thiện không đồng đều về đường kính. Ở những nơi diễn ra quá trình xử lý chuyên sâu hơn, các rãnh hình thành trên bề mặt, cứng một phần bề mặt, vết cháy, xen kẽ với các sản phẩm mài và các khuyết tật khác có thể xảy ra. Xem hình. 4.
Khi mài thanh ở các tâm, cũng có sự khác biệt về cấu trúc bề mặt, cả ở phần giữa và dọc theo các cạnh của chi tiết. Xem hình. 5.
Các khuyết tật bề mặt khác có thể có nguồn gốc bản chất khác: vết nứt cứng, độ xốp của kim loại mẹ và nhiều khuyết tật khác. NS.
Ảnh hưởng của việc chuẩn bị bề mặt đến chất lượng của lớp mạ crom
Các nhân viên của phòng thí nghiệm của NPP "Galvanus" đã phát triển một công nghệ và một công cụ để áp dụng lớp phủ crom dày (khoảng 700 micron). Các giải pháp hóa ra khá hiệu quả.
Trong bộ lễ phục. 6a cho thấy sự xuất hiện của một lớp mạ crom có độ dày 400 micron, thu được trên bề mặt được chuẩn bị bằng công nghệ truyền thống (bề mặt mài ban đầu Ra = 0,7-0,8 micron). Có thể thấy, các đuôi gai được sắp xếp rõ ràng tùy theo rủi ro mài giũa.
Trong bộ lễ phục. 6b cho thấy một mặt cắt ngang của trầm tích dọc theo dendrite. Như bạn có thể thấy, trung tâm của sự hình thành dendrite chính xác là rủi ro còn lại sau khi mài giũa.
Trên cùng một phần, một phần đã được xử lý bằng một công cụ đặc biệt. Độ nhám của bề mặt thực tế không thay đổi, nhưng trở nên ổn định (Ra = 0,7 μm). Độ dày lớp phủ 400 micron. Bề mặt của lớp mạ crom có những sợi tua rua nhỏ, nằm lộn xộn. Trong bộ lễ phục. 6c cho thấy sự xuất hiện của mẫu này.
Cải tiến hơn nữa của công nghệ chuẩn bị bề mặt bao gồm mài thêm bề mặt đã mài (Ra = 0,36-0,66 micron) và xử lý bằng một công cụ đặc biệt (Ra = 0,27-0,39 micron).
Người ta thu được một lớp phủ có độ dày 700 micron với các sợi tua rua nhỏ. Sự xuất hiện của lớp phủ chrome được thể hiện trong Hình. 6 ngày.
Công nghệ chuẩn bị bề mặt được phát triển giúp có thể có được lớp phủ chrome dày chất lượng cao ngay cả trên bề mặt ban đầu được xử lý rất thô sơ. Trong bộ lễ phục. 6e cho thấy mặt cắt có bề mặt được xử lý sơ bộ Ra = 3,93 micron (độ tinh khiết cấp 5). Mạ crom được thực hiện ở mật độ dòng điện 90 A / dm2. Đã thu được một lớp phủ chất lượng cao với độ dày 500 micron.
Do đó, với việc chuẩn bị cơ học thích hợp cho bề mặt, có thể thu được các lớp phủ crom chất lượng cao có độ dày đáng kể (không có lỗ rỗng và đuôi gai), chất lượng của chúng không được xác định bởi hình ảnh vĩ mô và vi mô của bề mặt, mà bởi phép đo nano. Có thể thu được một bề mặt để mạ điện có dạng hình học nano nhất định bằng cách sử dụng một công nghệ nhất định, được gọi là mạ crom điện cơ, công nghệ này tránh được nhiều khuyết tật của lớp phủ crom do bề mặt ban đầu gây ra.
Khoa Công nghệ kim loại và Khoa học Vật liệu
Khoa học vật liệu
Hướng dẫn phương pháp thực hiện công việc trong phòng thí nghiệm cho sinh viên thuộc tất cả các chuyên ngành
Tver 2006
Kỹ thuật thực hiện công việc trong phòng thí nghiệm trên phương pháp cấu trúc vĩ mô để nghiên cứu kim loại được mô tả. Các khuyến nghị về việc thực hiện và các yêu cầu đối với việc chuẩn bị một báo cáo về công việc của phòng thí nghiệm được đưa ra. Các câu hỏi điều khiển được đưa ra để học sinh tự chuẩn bị về chủ đề công việc.
Tổng hợp bởi L.E. Afanasyeva
© Tver State
Đại học Kỹ thuật, 2006
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KIM LOẠI VĨ MÔ (MACROANALYSIS)
mục đích làm việc: làm quen với phương pháp luận để tiến hành phân tích cấu trúc vĩ mô. Nghiên cứu các dạng đứt gãy đặc trưng, cấu trúc vĩ mô của thép đúc và biến dạng trên vĩ mô. Nghiên cứu mối quan hệ giữa bản chất của cấu trúc vĩ mô với điều kiện hình thành và cơ tính của thép.
Giới thiệu lý thuyết
Phân tích cấu trúc vĩ mô- nghiên cứu cấu trúc của kim loại và hợp kim bằng mắt thường hoặc ở độ phóng đại thấp bằng kính lúp.
Phân tích vĩ mô được thực hiện bằng cách kiểm tra các vết nứt, vết nứt hoặc bề mặt bên ngoài của các khoảng trống và các bộ phận.
Phân tích vĩ mô cho thấy sự hiện diện của các sai hỏng vĩ mô trong vật liệu đã phát sinh ở các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất phôi đúc, rèn, dập và cán, cũng như nguyên nhân và bản chất của việc phá hủy các bộ phận.
Với sự trợ giúp của phân tích vĩ mô, loại đứt gãy được thiết lập (nhớt, giòn); kích thước, hình dạng và vị trí của hạt kim loại đúc; các khuyết tật vi phạm tính liên tục của kim loại (độ xốp co ngót, bọt khí, lỗ hổng, vết nứt); tính không đồng nhất về mặt hóa học của kim loại gây ra bởi quá trình kết tinh hoặc được tạo ra bằng cách xử lý nhiệt và hóa chất; sợi trong kim loại bị biến dạng.
Các phương pháp kiểm tra và đánh giá cấu trúc vĩ mô của sản phẩm thép được thiết lập bởi GOST 10243-75.
Nghiên cứu về đường gấp khúc.
Vết gãy là một bề mặt được hình thành do sự phá hủy kim loại. Tùy thuộc vào thành phần, cấu trúc của kim loại, sự hiện diện của các khuyết tật, điều kiện chế biến và vận hành của sản phẩm, các vết đứt gãy có thể dẻo, giòn và mỏi trong tự nhiên.
Dễ vỡ tiến hành phá hủy mà không có biến dạng dẻo đáng chú ý trước đó. Hình dạng hạt không bị biến dạng và có thể nhìn thấy kích thước ban đầu của các hạt kim loại trên vết đứt gãy. Bề mặt của vết đứt gãy giòn (Hình 1, a) sáng bóng, có dạng tinh thể. Gãy có thể xảy ra thông qua các hạt (đứt gãy xuyên tinh thể), hoặc dọc theo ranh giới hạt (đứt gãy liên tinh thể hoặc liên tinh thể). Sự đứt gãy dọc theo ranh giới hạt xảy ra khi có tạp chất phi kim loại (photphua, sunfua, oxit) hoặc các chất kết tủa khác ở ranh giới làm giảm độ bền của ranh giới hạt. Gãy giòn là nguy hiểm nhất, vì nó xảy ra thường xuyên nhất ở ứng suất dưới cường độ chảy của vật liệu.
Nhớt Vết gãy (dạng sợi) (Hình 1, b) có một vết gồ ghề được làm nhẵn và cho thấy sự biến dạng dẻo đáng kể trước khi gãy. Bề mặt đứt gãy mờ, bằng mắt thường, hạt nhỏ khó phân biệt. Hình dạng và kích thước của hạt kim loại không thể được đánh giá bằng kiểu đứt gãy nhớt.
Mệt mỏi gãy xương(Hình 2) được hình thành do sự tiếp xúc lâu dài của kim loại với ứng suất và biến dạng thay đổi theo chu kỳ trong thời gian. Sự đứt gãy bắt đầu trên bề mặt (hoặc gần nó) cục bộ, ở những nơi tập trung ứng suất (biến dạng). Vết nứt do mỏi xảy ra ở những nơi có tập trung ứng suất hoặc khuyết tật (lẫn xỉ, lỗ rỗng, v.v.). Gãy xương bao gồm một trung tâm đứt gãy (nơi hình thành các vết nứt nhỏ) và hai vùng - mỏi và gãy.
Trọng tâm của sự phá hủy tiếp giáp với bề mặt và có kích thước nhỏ và bề mặt nhẵn. Vùng mỏi được hình thành do sự phát triển tuần tự của vết nứt mỏi. Vùng mỏi phát triển cho đến khi ứng suất trong phần làm việc giảm dần tăng lên đến mức gây ra sự phá hủy tức thì của nó. Giai đoạn phá hủy cuối cùng này được đặc trưng bởi vùng đứt gãy.
Phương pháp quan sát đường gấp khúc bằng mắt (hoặc ở độ phóng đại thấp) được gọi là phương pháp gãy khúc. Tại các vết đứt gãy, cấu trúc vĩ mô được đánh giá bằng cách so sánh với các cấu trúc vĩ mô chuẩn được đưa ra trong GOST 10243-75, sử dụng 25 tham số. Việc xác định kiểu, hình dạng và màu sắc của vết đứt gãy cho phép người ta xác định được nhiều đặc điểm của cấu trúc và quá trình xử lý của vật liệu.
Nghiên cứu các macro.
Kiểm tra macro Là mẫu có nền phẳng và bề mặt được khắc, được cắt từ khu vực khảo sát của một bộ phận hoặc phôi. Nó thu được như sau. Trên máy cắt kim loại hoặc máy cưa lọng, mẫu được cắt ra, một trong các bề mặt phẳng của chúng được làm phẳng bằng giũa hoặc trên máy mài bề mặt. Sau đó, mẫu được mài bằng tay hoặc trên máy mài và đánh bóng với vải mài có kích thước hạt khác nhau. Chà nhám bằng một loại giấy nhám nên được thực hiện theo một hướng, sau đó các chất mài mòn còn lại phải được rửa sạch bằng nước. Chuyển sang lớp da mịn hơn, xoay mẫu 90 ° và tiến hành xử lý cho đến khi các vết xước do lớp da trước đó hình thành biến mất hoàn toàn. Mẫu được rửa sạch bằng nước, làm khô và được khắc sâu hoặc ăn mòn bề mặt. Thành phần của một số thuốc thử ăn mòn được nêu trong Phụ lục 1.
Thông thường, trước khi khắc, mẫu được tẩy dầu mỡ và làm sạch bằng rượu etylic. Việc ăn mòn với hầu hết các thuốc thử được thực hiện bằng cách nhúng mẫu vào chúng. Trong trường hợp này, bạn nên tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc an toàn. Thuốc thử, tương tác tích cực với các khu vực có khuyết tật và tạp chất phi kim loại, khắc chúng mạnh hơn và sâu hơn. Bề mặt của macro được dập nổi. Khắc này được gọi là sâu.
Hời hợt quá trình ăn mòn được thực hiện với thuốc thử ít xâm thực hơn có thể để lộ chất lỏng trong thép, gang và hợp kim màu, tức là tính không đồng nhất về mặt hóa học của vật liệu phát sinh trong quá trình sản xuất, cấu trúc vĩ mô của kim loại đúc hoặc bị biến dạng, sự không đồng nhất về cấu trúc của vật liệu được xử lý nhiệt hoặc hóa học-nhiệt.
Nghiên cứu cấu trúc vĩ mô đuôi gai của kim loại đúc sau khi ăn mòn sâu.
Hình dạng và kích thước của các hạt trong thỏi phụ thuộc vào các điều kiện kết tinh: nhiệt độ của kim loại lỏng, tốc độ và hướng loại bỏ nhiệt, và các tạp chất trong kim loại. Sự phát triển của hạt xảy ra theo một mô hình tua gai (giống như cây) (Hình 3).
NS)Lúa gạo. 4. Cấu trúc của thỏi kim loại. a) Sự phụ thuộc của số lượng tâm kết tinh (c.c.) và tốc độ phát triển tinh thể (r.s.) vào mức độ siêu lạnh DТ. b) Cấu trúc vĩ mô của thỏi: 1 - hạt mịn (vùng vỏ), 2 - đuôi gai hình cột, 3 - hạt lớn bằng nhau, 4 - khoang co ngót, 5 - độ lỏng co ngót, 6 - chất lỏng
vùng.
Kích thước của các tinh thể được hình thành phụ thuộc vào tỷ lệ giữa số tâm kết tinh được hình thành và tốc độ phát triển của tinh thể ở nhiệt độ kết tinh.
Ở nhiệt độ kết tinh cân bằng T pl, số tâm kết tinh hình thành và tốc độ phát triển của chúng bằng 0 nên quá trình kết tinh không xảy ra.
Nếu chất lỏng được làm siêu lạnh đến nhiệt độ tương ứng với DТ 1, thì các hạt lớn được hình thành (số lượng tâm hình thành nhỏ và tốc độ phát triển cao). Khi hạ thân nhiệt đến nhiệt độ tương ứng với DТ 2 – hạt mịn (một số lượng lớn các trung tâm kết tinh được hình thành và tốc độ phát triển của chúng thấp).
Nếu kim loại bị siêu lạnh rất mạnh, thì số tâm và tốc độ phát triển tinh thể bằng 0, chất lỏng không kết tinh và hình thành thể vô định hình.
Sự kết tinh của vùng vỏ não xảy ra trong điều kiện hạ thân nhiệt tối đa. Tốc độ kết tinh được xác định bởi số lượng lớn các tâm kết tinh. Một cấu trúc hạt mịn được hình thành.
Sự phát triển của các tinh thể trong vùng thứ hai được định hướng. Chúng phát triển vuông góc với thành của khuôn và các tinh thể giống như cây - đuôi gai - được hình thành. Các sợi gai mọc theo hướng gần với hướng thoát nhiệt. Vì nhiệt tách ra khỏi kim loại không kết tinh ở giữa thỏi được san bằng theo các hướng khác nhau, các đuôi gai lớn có hướng ngẫu nhiên được hình thành trong vùng trung tâm.
Ở phần trên của thỏi, một khoang co ngót được hình thành, phải được cắt bỏ và nấu chảy lại, vì kim loại lỏng hơn (khoảng 15 ... 20% chiều dài của thỏi).
Các thỏi hợp kim có một thành phần khác nhau. Trong quá trình kết tinh, tất cả các tạp chất có độ nóng chảy thấp được đẩy trở lại tâm của thỏi. Sự không đồng nhất về mặt hóa học trong các vùng riêng lẻ của thỏi được gọi là sự phân ly theo vùng.
Thông tin tương tự.
Có rất ít hình ảnh về cấu trúc đuôi gai của kim loại trên Internet, ngoài bức ảnh nổi tiếng về tinh thể của Chernov, và thậm chí cả các sơ đồ từ sách giáo khoa của A.P. Gulyaev. Nhưng nếu bạn đang xử lý cấu trúc của kim loại, thì bạn cần biết chúng trông như thế nào. Trong một vấn đề như khoa học kim loại, không có mô tả nào có thể thay thế hình ảnh thực của các cấu trúc, việc xem xét, hiểu và phân tích chúng.
Vì thế, đuôi gai bằng kim loại... Trước hết, cần phải nói rằng cấu trúc đuôi gai được hình thành, theo quy luật, trong quá trình kết tinh từ một sự nóng chảy.
Kết tinh từ chất lỏng bắt đầu với sự xuất hiện của các trung tâm kết tinh, tức là điểm mà từ đó tiếp tục xây dựng các tinh thể. Kết quả là, các dạng tinh thể của nhiều loại khác nhau bắt đầu hình thành từ chất lỏng. Trong những trường hợp đặc biệt, một tinh thể được hình thành có hình dạng đều đặn về mặt hình học - một khối đa diện hoặc một khối đa diện. Điều này xảy ra khi các điều kiện bên ngoài thuận lợi cho sự phát triển đầy đủ của tinh thể (theo mọi hướng).
Trong điều kiện bình thường, các tinh thể có hình dạng bất thường được hình thành, được gọi là tinh thể. Có hai loại tinh thể... Trong một trường hợp, hình dạng tinh thể tiếp cận nhiều mặt, hoặc có dạng tròn. Sự hình thành này được gọi là hạt. Trong một trường hợp khác, các thành tạo tinh thể có hình dạng phân nhánh với các không gian trống, gợi nhớ đến một cái cây. Chúng được gọi là đuôi gai.
Dendrites là giai đoạn đầu của quá trình hình thành tinh thể. Tinh thể bắt đầu hình thành từ tâm kết tinh. Trong trường hợp này, không thu được sự đóng gói dày đặc của các nhóm tinh thể vào một tinh thể; lúc đầu, các nhóm này được kết nối với nhau theo những hướng nhất định, tạo thành các trục của tinh thể tương lai.
Nếu điều kiện kết tinh đến mức không gian giữa các trục không có thời gian hoặc không thể lấp đầy thì hình dạng của dendrite được bảo toàn và có thể quan sát được.
Dendrites (từ tiếng Hy Lạp δένδρον - tree) là dạng tinh thể phức tạp của cấu trúc phân nhánh giống như cây (wikipedia - bài báo "Dendrite (pha lê)"). Định nghĩa này rất đúng - đuôi gai thực sự có cấu trúc phân nhánh, tương tự như một cái cây. Và điều này có thể được chứng minh. Hình 1 cho thấy dendrite thực sự... Nó được hình thành trong quá trình tự lan truyền nhiệt độ cao tổng hợp trong hệ thống Ni-Ti-O.
Bức tranh 1. Dendrite đúng.
Dendrite là một tinh thể đơn (tức là một tinh thể). được thể hiện trong Hình 2. Đầu tiên, các trục bậc nhất được hình thành, sau đó các trục bậc hai bắt nguồn và phát triển trên chúng. Tiếp theo - thứ ba.
Hình 2. Sơ đồ hình thành dendrite.
Như bạn có thể thấy từ những hình ảnh bên dưới, đuôi gai bằng kim loại về hình dạng chúng thực sự là "cành cây". Đôi khi họ nói " nhánh của những nhánh đuôi gai ".
Hình 3. Dendrite trong hợp kim nhôm: đuôi gai của một dung dịch rắn nhôm và eutectic Al-Si.
 |
 |
| Gang Austenit CHN15D7 | Gang hypoeutectic |
Hinh 4.
Trong một tinh thể thực, các trục của bậc một và bậc hai thường có thể nhìn thấy được, trục bậc ba - ít thường xuyên hơn (thực tế, chỉ đơn giản là không có đủ thời gian cho sự hình thành của chúng - sự kết tinh kết thúc). Nói chung, càng nhiều đơn đặt hàng, hợp kim kết tinh càng chậm. Hình 5 dưới đây cho thấy một dendrite chứa các trục gồm ba đơn hàng. Lệnh thứ ba không được hình thành đầy đủ, ở một số nơi các trục của lệnh thứ ba chỉ được phác thảo. Trục bậc nhất là mũi tên màu xanh lá cây, trục bậc hai có màu xanh lam và trục bậc ba có màu đỏ.
Hình 5. Dendrite của các đơn đặt hàng khác nhau trong silumin.
Cấu trúc đuôi gai của các hợp kim khác nhau là tương tự nhau. Từ cái nhìn của cấu trúc vật đúc, không phải lúc nào cũng có thể hiểu nó là loại hợp kim nào, đặc biệt là ở độ phóng đại thấp. Ví dụ, đuôi gai trong hệ thống thép, gang, đồng và oxit.
Hình 6. Cấu trúc đuôi gai trong các hợp kim khác nhau ở độ phóng đại từ 100 x đến 200 x.
Đôi khi dendrite có hình dạng (thường gọi là "hình thái"), đặc trưng của các hợp kim rất cụ thể. Ví dụ, trong silumin hypereutectic (một hợp kim nhôm-silic, hàm lượng silic hơn 11,7%), khi đúc xuống đất sẽ hình thành các tinh thể silic có cấu trúc đuôi gai. Đây là những cái gọi là tinh thể silicon xương... Đôi khi họ nói Bộ xương silicon... Ở tốc độ kết tinh cao hơn (đúc vào khuôn kim loại - khuôn làm lạnh), các tinh thể silicon đã có hình dạng đa giác. Tuy nhiên, có những trường hợp ngoại lệ ...
Hình 7. Tinh thể silic trong silumin hypereutectic.
Ở độ phóng đại cao hơn, hợp kim dễ xác định hơn: silumin hợp kim (dendrit của pha silic), gang ferritic (đuôi của ferit), babbit ( dendrite antimon). Hình thứ tư không dễ xác định - đó là cấu trúc thu được tự nhân giống tổng hợp nhiệt độ cao(có thể là dendrite của hợp chất liên kim so với nền của eutectic).
Hình 8. Các đuôi gai điển hình trong các hợp kim khác nhau.
Người ta có thể hỏi: tại sao lại có quá nhiều thứ về đuôi gai?
Vấn đề là mỗi vật liệu được đưa ra một cấu trúc nhất định, dựa trên các mục tiêu thực tế. Ví dụ, bàn là đúc "hoạt động" như đúc (chúng có thể bị biến dạng, nhưng đây không phải là chủ đề của bài viết này). Thép thường được cung cấp trong tình trạng không bị biến dạng. Tấm, thanh, dải, băng - tất cả đều là những dạng cung cấp bán thành phẩm thép. Để có được những bán thành phẩm như vậy, ban đầu thép đúc phải trải qua quá trình xử lý áp suất đặc biệt ở nhiệt độ cao. Không nên có cấu trúc đúc sau khi xử lý như vậy. Vì vậy, nếu nó đã tồn tại, thì đó là một cuộc hôn nhân. Điều này được thể hiện trong Hình 9. Vòng tròn đánh dấu "bộ xương" đúc bằng thép. Chúng tôi sẽ trở lại chủ đề này trong phần Antiproduction.
Hình 9. Phần còn lại kết cấu đúc bằng thép R18(sản phẩm - vô nhẹ).
Không chỉ trực tiếp nhận biết được các mảnh vụn của các hợp kim mà còn ở các vật liệu phụ, ví dụ như trong hợp kim của Gỗ. Loại cấu trúc của hợp kim của Gỗ là khác nhau. Nó phụ thuộc vào thành phần, cũng như "tươi" nó là một hợp kim, hoặc được tái sử dụng. Hình 10 cho thấy đuôi gai trong hợp kim của gỗ nấu lại nhiều lần. Đương nhiên, một hợp kim như vậy chứa rất nhiều "chất bẩn" đã xâm nhập vào hợp kim trong quá trình nấu chảy lại.
 |
 |
| Một | NS |
 |
 |
| v | NS |
Hình 10. Các mảnh vụn trong hợp kim của Gỗ: a - hình ảnh trường sáng; b-d - độ tương phản giao thoa vi sai.
Các vân băng luôn dễ nhận biết. Nước đá là dạng rắn của nước hình thành trong quá trình kết tinh (đóng băng). Các hình thức của nó rất đa dạng. Nhân tiện, những sợi băng có thể nhìn thấy từng vũng nước đóng băng (cần nhớ rằng nước trong khoảng nhiệt độ từ 0 đến 100 0 С là nước đá tan).
Hình 11. Các mảnh vụn của băng có hình thái khác nhau (ảnh chụp từ thủy tinh).
Bông tuyết cũng là đuôi gai, chỉ ở dạng sao.
Nhưng bên dưới là các đuôi gai, thật không may, chúng tôi không nhìn thấy nhiều như chúng tôi cảm thấy. Đây là những tinh thể băng trên bề mặt của tấm lát. trên mặt nước. Sau sương giá, một đợt tan băng đến và trời bắt đầu mưa. Ngói không có thời gian để nóng lên do độ dẫn nhiệt của nó không đủ. Đây là một số nước mưa và kết tinh.
Hình 11. Băng rơi trên bề mặt gạch mà mọi người rơi xuống.
Những bức ảnh sau đây là " đuôi gai trên kim loại". Hình 13 cho thấy kết quả rửa một phần mỏng đồng berili bằng rượu etylic (thay vì nước) sau khi ăn mòn bằng dung dịch bão hòa kali dicromat trong axit sulfuric. Rửa bằng cồn không thành công, thuốc thử vẫn còn trên bề mặt và làm khô. Ở các độ phóng đại khác nhau, có thể nhìn thấy các tinh thể kali dicromat trên bề mặt, chúng có màu đặc trưng riêng.
 |
 |
| Một | NS |
Hình 13. Đuôi gai dicromat kali trên một mẫu đồng berili BrB2.
