Topirea Materialelor Metalice

Topirea materialelor metalice

Trecerea materialelor din stare solidă în stare lichidă este explicată actualmente prin apariţia şi difuziunea în interiorul cristalelor metalice a defectelor structurale de tipul vacanţelor, odată cu încălzirea corpului respectiv la temperaturi suficient de mari, caracteristice fiecărui material.

Deşi la atingerea temperaturii de topire, numărul vacanţelor nu depăşeşte 1% din numărul total al atomilor, el este suficient pentru a asigura o mare mobilitate a atomilor în întregul volum, caracteristică stării lichide.

Pentru topirea materialelor metalice este deci necesară consumarea unei cantităţi determinate de căldură, numită căldură de topire, care serveşte pentru mărirea energiei oscilaţiilor termice ale atomilor (la metale pure şi aliaje eutectice) şi respectiv pentru mărirea energiei atomilor şi ridicarea temperaturii (la aliajele ce se topesc într-un interval de temperatură).

Solidificarea pieselor turnate

Procesul cristalizării primare a materialului turnat are o importanţă hotărâtoare pentru calitatea piesei turnate şi în primul rând, pentru proprietă-ţile mecanice ale acesteia.

Proprietăţile mecanice ale pieselor turnate pot fi îmbunătăţite fie prin reducerea densităţii dislocaţiilor la valori extrem de mici, fie prin mărirea densităţii dislocaţiilor la valori maxim admisibile . La nivelul actual al tehnicii, prima posibilitate nu este justificată economic, iar a doua nu este realizabilă.

În această situaţie, dirijarea procesului de solidificare a pieselor turnate este orientată înspre asigurarea unei rezistenţe mecanice superioare pe o cale indirectă şi anume prin obţinerea unei structuri fine şi compacte. Creşterea rezistenţei mecanice rezultă, în acest caz, din reducerea parcursului liber mijlociu al dislocaţiilor (grăunţi de mici dimensiuni) şi din majorarea numărului barierelor (suprafeţe intergranulare) care se opun deplasării dislocaţiilor.

Condiţia necesară pentru obţinerea unei structuri fine constă în mărirea artificială a numărului germenilor de cristalizare din unitatea de volum a materialului turnat.

Unul din procedeele cele mai răspândite actualmente, pentru realizarea acestei condiţii, aplicat la turnarea oţelului, fontei şi aliajelor neferoase, provoacă formarea germenilor de cristalizare prin introducerea în masa metalului lichid a unor cantităţi foarte mici de adaosuri, numite modificatori.