KATILAŞMA

KATILAŞMA

• Terminoloji
• Büyüme hızı: R,katılaşmada büyüme hızını verir.Birimi Cm/sn , Cm /saat olarak verilir.
• Sıcaklık gradyanı :G,döküm sırasında sıvı ile büyüme yönündeki arayüzey arasındaki sıcaklık değişimidir.Birimi *C/sn , *K/sn olabilir.
• Diffüzyon:D,atomların yayınımıdır ve cm2/sn birimindedir.D değeri yüksek ise,okadar çok atom yayınır.D değeri küçük ise,yayınım azdır.Sıvıların hemen hemen tamamında diffüzyon katsayısı D=10-8 Cm/sn dir.

Dengesel dağılım katsayısı  ( dengesel taksim oranı) :ko,
Faz diyagramından belirlenir.Burada,solidüs ve likidüs eğrileri doğru olarak kabul edilir.Bir faz diyagramında iki tür solidüs ve liküdüs şekli vardır.

Tek fazlı alaşımların katılaşmasında,herhangi bir sıcaklıkta katılaşmakta olan sıvının kompozisyonu CL , teşekkül eden katının kompozisyonu da CS  ise, komposizyonu Co olan bir sıvı katılaştığında teşekkül eden katının komposizyonu Co*K dır. 

Efektif dağılım katsayısı:Ke,oluşan katının oluştuğu andaki bileşiminin sıvının bileşimine olan oran şeklinde tanımlanır.

Liküdüsün eğimi :m ile gösterilir.Pozitif veya negatif değer alabilir.

Yapısal Aşırı Soğuma

Büyüyen kristal önündeki bileşiminden dolayı oluşan aşırı soğumaya "Yapısal Aşırı Soğuma" denir.

Saf Metalin Katılaşması

• Bir saf metal dökümünün katılaşmasını çekidekleşme teorisinin ışığı altında incelediğimizde;sıvı metal kalıba dökülür dökülmez,metalden soğuk kalıba bir ısı akışı meydana gelecektir.Kalıp cidarlarındaki metal sıcaklığı düşecek ve bu düşüş,yabancı cisimlerin veya kalıp cidarlarındaki girinti çıkıntıların kristalleşmeyi başlatması için yeterli aşırı soğutmaya erişinceye kadar devam eder.bu sırada kalıp cidarında gelişigüzel yönlenmiş küçük kristaller teşekkül eder.Ve burada açığa çıkan ergime gizli ısısı,dökümün iç bölgesindeki sıvının katılaşmasını önler.

• Chalmers ve diğerlerinin gösterdiği gibi,bu küçük kristallerden itibaren kristal büyümesi ancak tercihli yönlerde olmaktadır.Dolayısı ile uygun yönlenmiş olanlar kalıp cidarlarına dik yönde büyürler.Diğerlerinin büyümesi ise çok az olup"çil kristallerini"oluştururlar.Büyümedeki tercihli yönler aşağıdaki tabloda verilmiştir.

• Bir saf metalin katılaşma şartlarını belirleyebilmek için kalıba dökülmüş ,Tm ergime sıcaklığına sahip bir metalin soğumasını göz önüne alalım.
• Şekle göre metal to anında ani olarak döküldüğünde önemli bir termal gradyan yoktur.Daha sonra kalıp-metal arayüzeyinde ısı transferi dolayısıyla,metal banyosunda bir termal gradyan oluşur.Arayüzeydeki sıcaklık Te nin altına iner ve bu az miktardaki aşırı soğuma kristalleşmenin heterojen çekirdekleşme ile başlamasını sağlar.  (t1 anı).Daha önce şekil 4.4 de belirtildiği gibi bu kristallerden itibaren kalıp yüzeyine dik yönde büyüme gerçekleşecek,ince kristalli bir kabuk ve kolonsal kristaller şeklinde bir yapı meydana gelecektir.Katı-sıvı arayüzeyi ise düz bir alan halinde ilerler.
• saf metallerin büyümesinde arayüzeyin ilerlemesi için aşırı soğumaya gerek vardır.Arayüzeyin Tm sıcaklığının biraz altında olması gerekmektedir.İşte bu olaya "kinetik aşırı soğuma" denilir.Kinetik aşırı soğumanın metallerde yaklaşık 0.01 *K olduğu söylenmektedir.
• Gs katının sıcaklık gradyanı ve GL sıvının sıcaklık gradyanı ise;
• şekilde her iki sıcaklık gradyanı da pozitiftir.Bu durumda :Bölgesel olarak elde edilen sıcaklık Tm büyüktür.Bu durumda da tekrar ergime olayı görülür.O halde,ilk arayüzey,kararsız arayüzey ve kararlı arayüzey olmak üzere 3 tip arayüzeyle karşılaşılır.Yukarıdaki durumdan daha farklı bir durumda aşağıda çizilmiştir.Burada ise,
• Tböl < Tm olduğundan dendrit oluşmaya başlayacaktır.