الحالة السائلة هي حالة وسطية بين الحالة الصلبة والحالة الغازية.تتكون المعادن الصلبة من العديد من الحبيبات، وتتكون المعادن الغازية من ذرات مفردة تشبه الكرات المرنة، وتتكون المعادن السائلة من مجموعات عديدة من الذرات.
1. الخصائص الهيكلية للمعادن السائلة
الحالة السائلة هي حالة وسطية بين الحالة الصلبة والحالة الغازية.تتكون المعادن الصلبة من العديد من الحبيبات البلورية، وتتكون المعادن الغازية من ذرات مفردة تشبه الكرات المرنة، وتتكون المعادن السائلة من مجموعات ذرية عديدة، وتتميز هياكلها بالخصائص التالية
(1) تحتوي كل مجموعة ذرية على حوالي اثنتي عشرة إلى مئات الذرات، والتي لا تزال تحافظ على طاقة ربط قوية في المجموعة الذرية ويمكنها الحفاظ على خصائص ترتيب المادة الصلبة.ومع ذلك، فإن الرابطة بين المجموعات الذرية تتضرر بشكل كبير، والمسافة بين المجموعات الذرية كبيرة نسبيا وفضفاضة، كما لو كان هناك ثقوب.
(2) المجموعات الذرية التي يتكون منها المعدن السائل غير مستقرة إلى حد كبير، فتكبر أحيانًا وتصغر أحيانًا أخرى.ومن الممكن أيضًا ترك المجموعات الذرية في مجموعات والانضمام إلى مجموعات ذرية أخرى، أو تكوين مجموعات ذرية.
(3) يرتبط متوسط حجم واستقرار المجموعات الذرية بدرجة الحرارة.كلما ارتفعت درجة الحرارة، قل متوسط حجم المجموعات الذرية وزاد استقرارها.
(4) عندما يكون هناك عناصر أخرى في المعدن، بسبب اختلاف قوى الارتباط بين الذرات المختلفة، فإن الذرات ذات قوى الربط الأقوى تميل إلى التجمع معًا وصد الذرات الأخرى في نفس الوقت.ولذلك، هناك أيضًا عدم تجانس في التركيب بين المجموعات الذرية، أي تقلبات التركيز، وفي بعض الأحيان تتشكل مركبات غير مستقرة أو مستقرة.
2. الذوبان والذوبان
أثناء عملية صهر السبيكة، هناك عمليتان متزامنتان هما الذوبان والذوبان.عندما يتم تسخين السبيكة إلى درجة حرارة معينة، فإنها تبدأ في الذوبان، وترتفع درجة حرارة حالتها الديناميكية الحرارية.الذوبان يعني أن المعدن الصلب يتآكل بسبب ذوبان المعدن ويدخل في المحلول لتحقيق عملية التحول من الصلب إلى السائل.لا يحتاج الذوبان إلى تسخين، ولكن كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت سرعة الذوبان.
في الواقع، فقط عندما تكون نقطة انصهار عنصر صناعة السبائك أعلى من درجة حرارة محلول سبائك النحاس، فإن عملية دخول عنصر صناعة السبائك إلى الذوبان تكون عملية ذوبان خالصة.في سبائك النحاس، على سبيل المثال، من المفهوم أن مكونات الحديد والنيكل والكروم والمنغنيز وكذلك العناصر غير المعدنية السيليكون والكربون وما إلى ذلك، لديها عملية ذوبان فيها.في الواقع، تتم كل من عمليتي الذوبان والذوبان في وقت واحد، حيث تعمل عملية الذوبان على تعزيز عملية الذوبان.
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على معدل ذوبان المعدن.
أولاً، كلما ارتفعت درجة الحرارة، كلما كان الذوبان أكثر ملاءمة.
ثانيًا، يتعلق الأمر بمساحة سطح الجسم الذي يتم إذابته، فكلما كانت مساحة السطح أكبر، كان معدل الذوبان أسرع.
يرتبط معدل ذوبان المعدن أيضًا بحركة الذوبان.عندما يتدفق الذوبان، يكون معدل الذوبان أكبر من معدل الذوبان في المعدن الموجود في الذوبان الساكن، وكلما كان تدفق الذوبان أسرع، كان معدل الذوبان أسرع.
الذوبان والسبائك
عندما تم تصنيع السبائك لأول مرة، كان يُعتقد أن الذوبان يجب أن يبدأ بمكونات يصعب صهرها (والتي لها نقاط انصهار عالية).على سبيل المثال، عندما تم تصنيع سبائك النحاس والنيكل بنسبة 80% و20% من النيكل لأول مرة، تم صهر النيكل بنقطة انصهار تبلغ 1451 درجة مئوية لأول مرة ثم تمت إضافة النحاس.يقوم البعض بإذابة النحاس وتسخينه إلى 1500 درجة مئوية قبل إضافة النيكل للصهر.وبعد تطوير نظرية السبائك، وخاصة نظرية المحاليل، تم التخلي عن طريقتي الصهر المذكورتين أعلاه.
ترسيب العناصر غير السبائكية
هناك أسباب عديدة للزيادة المستمرة وترسيب العناصر غير السبائكية في المعادن والسبائك.
جلبت الشوائب إلى الشحنة المعدنية
حتى لو تم استخدام النفايات الناتجة عن عملية الإنتاج في مصنعنا بشكل متكرر، فإن محتوى عناصر الشوائب في الشحنة سوف يستمر في الزيادة لأسباب مختلفة.أما بالنسبة لخلط المواد أو استخدام كميات كبيرة من المواد المشتراة ذات أصول غير واضحة، فإن الشوائب المحتملة والآثار المحتملة غالبًا ما تكون غير قابلة للتنبؤ بها.
الاختيار غير السليم لمواد بطانة الفرن
قد تتفاعل بعض العناصر الموجودة في المصهور كيميائيًا معها عند درجة حرارة الانصهار.
وقت النشر: 18 فبراير 2022