Crescita di dendriti d'acciaio

La modalità di crescita dei cristalli, cioè il modo in cui avanza il fronte di solidificazione, dipende dalla dimensione del sottoraffreddamento formato dal fronte di solidificazione. Quando la composizione del sottoraffreddamento aumenta da zero e da piccolo a grande, il fronte di solidificazione evolverà da uno stato liscio e disorganizzato a una crescita cellulare, dendritica ed endofitica. Nelle effettive condizioni di solidificazione dei lingotti di acciaio, durante la maggior parte del periodo di solidificazione, il fronte di solidificazione cresce in uno stato dendritico o endogeno, ottenendo infine la struttura cristallina dei cristalli dendritici. I cristalli entrano sempre in contatto con la fase liquida sulla superficie con la disposizione più vicina degli atomi, al fine di ridurre al minimo l'energia superficiale. Reticolo cubico centrato sulla faccia Per Fe, il piano compatto è {111} piano, quindi il cristallo che inizia a precipitare è di forma ottaedrica. Con il progredire della cristallizzazione, poiché la cristallizzazione frazionata forma uno strato di arricchimento di soluto nella parte anteriore della solidificazione, il cristallo crescerà dalla sommità dell'ottaedro, la parte con minore arricchimento di concentrazione di soluto sulla superficie, lungo la direzione [111], formando l'asse primario (tronco) del dendrite. Quindi, l'asse primario cresce e si ispessisce preferenzialmente lungo il bordo dell'ottaedro, la parte inferiore della concentrazione del soluto. Quando il sottoraffreddamento della composizione sulla superficie dell'asse primario aumenta ulteriormente, l'asse secondario dendritico secondario perpendicolare all'asse primario si formerà in corrispondenza del difetto cristallografico dell'asse primario. Successivamente, è possibile formare dendriti terziarie, dendriti quaternarie, ecc., con ogni gambo di cristallo che cresce continuamente più spesso e produce dendriti di ordine superiore fino a quando non si incontrano. Infine, l'intero dendrite viene riempito tra i rami, formando un grano.
Secondo diversi metodi di crescita, si possono ottenere tre diverse forme di dendriti:
(1) Cristalli colonnari. Solo l'asse primario in una direzione produce cristalli dendritici prominenti. Questo asse primario è chiamato il mandrino. Quando la composizione è sottoraffreddata, si ottengono cristalli colonnari mediante crescita dendritica e non si sviluppano dendriti secondarie, simili ai cristalli a forma di bastoncino. All'aumentare del sottoraffreddamento della composizione, si sviluppano gradualmente i dendriti di ordine superiore dei cristalli colonnari.
(2) Cristallo equiassico. Cristalli dendritici con sviluppo relativamente uniforme in tutte le direzioni. I cristalli equiassici si formano solo durante la crescita endogenetica.
(3) Cristalli granulari. Cristalli dendritici non sviluppati, noti anche come sferuliti. I prodotti granulari possono essere visti solo nel centro di calore di lingotti e getti di acciaio quando l'intensità di dissipazione del calore è estremamente bassa.