Croissance des dendrites d'acier

Le mode de croissance cristalline, c'est-à-dire la façon dont le front de solidification avance, dépend de la taille du sous-refroidissement formé par le front de solidification. Lorsque la composition du sous-refroidissement augmente de zéro et de petit à grand, le front de solidification évoluera d'un état lisse et inorganisé à une croissance cellulaire, dendritique et endophytique. Dans les conditions réelles de solidification des lingots d'acier, pendant la majeure partie de la période de solidification, le front de solidification se développe dans un état dendritique ou endogène, obtenant finalement la structure cristalline des cristaux dendritiques. Les cristaux entrent toujours en contact avec la phase liquide à la surface avec l'arrangement d'atomes le plus proche, afin de minimiser l'énergie de surface. Réseau cubique à faces centrées Pour Fe, le plan compact est le plan {111}, donc le cristal qui commence à précipiter est en forme d'octaèdre. Avec la progression de la cristallisation, comme la cristallisation fractionnée forme une couche d'enrichissement en soluté à l'avant de la solidification, le cristal se développera à partir du sommet de l'octaèdre, la partie avec le moins d'enrichissement en concentration de soluté à la surface, le long de la direction [111], formant l'axe principal (tronc) de la dendrite. Ensuite, l'axe primaire croît et s'épaissit préférentiellement le long du bord de l'octaèdre - la partie inférieure de la concentration de soluté. Lorsque le sous-refroidissement de la composition à la surface de l'axe primaire augmente encore, l'axe secondaire de dendrite secondaire perpendiculaire à l'axe primaire se formera au niveau du défaut cristallographique de l'axe primaire. Par la suite, il est possible de former des dendrites tertiaires, des dendrites quaternaires, etc., chaque tige cristalline devenant de plus en plus épaisse et produisant des dendrites d'ordre supérieur jusqu'à ce qu'elles se rencontrent. Enfin, toute la dendrite est remplie entre les branches, formant un grain.
Selon différentes méthodes de croissance, trois formes différentes de dendrites peuvent être obtenues :
(1) Cristaux colonnaires. Seul l'axe principal dans une direction produit des cristaux dendritiques proéminents. Cet axe principal s'appelle la broche. Lorsque la composition est sous-refroidie, des cristaux colonnaires sont obtenus par croissance dendritique et les dendrites secondaires ne sont pas développées, comme les cristaux en forme de bâtonnets. Au fur et à mesure que le sous-refroidissement de la composition augmente, les dendrites d'ordre supérieur des cristaux colonnaires se développent progressivement.
(2) Cristal équiaxe. Cristaux dendritiques à développement relativement uniforme dans toutes les directions. Les cristaux équiaxes ne se forment que lors de la croissance endogène.
(3) Cristaux granuleux. Cristaux dendritiques non développés, également appelés sphérulites. Les produits granulaires ne peuvent être vus au centre thermique des lingots d'acier et des pièces moulées que lorsque l'intensité de dissipation thermique est extrêmement faible.