Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Под структурой жидкости понимают ближний порядок, который характеризуется наиболее вероятным кратчайшим межатомным расстоянием, числом ближайших соседей (координационным числом), радиусом корреляции (протяженностью области упорядоченности).
Наличие ближнего порядка определяет структуру жидких расплавов, которая оказывает значительное влияние на физические свойства жидких металлов. Несмотря на отсутствие дальнего порядка в расположении атомов, жидкий металл по многим свойствам имеет сходство с твердыми кристаллами. Сопоставление физических характеристик жидких расплавов и твердых кристаллов подтверждает это положение.
Температура Дебая при плавлении изменяется незначительно, поскольку вблизи температуры плавления теплоемкость ср определяется в основном колебательным спектром атомов. Для металлов скрытая теплота плавления и изменение энтропии при переходах кристалл — жидкость значительно меньше, чем при испарении, поэтому можно говорить о близкой природе сил сцепления и характера пространственного распределения атомов в первом случае.
При температуре плавления резко возрастает подвижность атомов, но силы связи при этом остаются примерно на том же уровне, что и в твердых кристаллах. Из-за высокой подвижности атомов в жидком состоянии металлический расплав отличается текучестью и вязкостью.
Дифракционные исследования позволяют получить информацию о структуре ближнего порядка и представить ее посредством функции радиального распределения R(r).
Функция R(r) соответствует вероятности нахождения атома в единице объема вещества, заключенного между сферами с радиусами r и r + dr, где r — расстояние от начала отсчета, т. е. функция характеризует локальную плотность распределения атомов. Число атомов в слое между сферами с радиусами r и r + dr равно 4πr2R(r)dr. Положение максимумов на кривой функции 4πr2R(r)dr определяет наиболее вероятные расстояния между атомами в пределах соответствующих координационных сфер.
В жидкости атомы, совершая тепловые движения, не только колеблются друг относительно друга, но и постоянно меняют соседей, Первый максимум соответствует первой координационной сфере, площадь его соответствует первому координационному числу, которое не обязательно должно быть целым. Последующие максимумы, так же как и первый, определяют преимущественные расстояния r2, r3 и т. д., отвечающие последующим координационным сферам, а площади под ними — соответственно координационные числа.
На больших расстояниях локальная плотность распределения атомов равняется средней атомной плотности жидкости. Обычно это соответствует расстояниям примерно 1,5—2,0 нм.
В идеальном кристалле частицы (атомы, ионы) размещены в строго определенном порядке в уздах кристаллической решетки, на точно фиксированных расстояниях. Функция радиального распределения атомов в кристалле характеризуется вертикальными линиями, размещенными на расстояниях, соответствующих координационным сферам. Высота линий равняется числу (целому) ближайших соседей, т. е. координационному числу. Фиксированное положение линии функции радиального распределения отражает наличие в кристалле ближнего и дальнего порядка в размещении атомов.
Статистическая теория жидкостей. Определение термодинамических и кинетических свойств расплавов, их внутренней энергии и уравнения состояния основано на предположении, что межмолекулярная потенциальная энергия жидкости равна сумме энергий парного взаимодействия частиц. В связи с тем, что энергия взаимодействия одной частицы со всеми окружающими неизвестна, и вводится допущение о парном взаимодействии частице эффективным парным потенциалом φ(r), который отражает закон взаимодействия двух частиц в зависимости от расстояния r между ними. Вид функции φ(r) может быть найден для каждого сорта частиц из соответствующих квантовомеханических расчетов.
Функция φ(r) резко возрастает по мере уменьшения расстояния между частицами вследствие действия межатомных сил отталкивания. На больших расстояниях в простых непроводящих жидкостях, например в жидком аргоне, действует слабое вандерваальсово притяжение, которое изменяется пропорционально r-6, где r — расстояние. Положительное значение потенциала соответствует отталкиванию, а отрицательное значение — притяжению.
Поскольку истинный вид парного потенциала взаимодействия а большинстве случаев неизвестен, то в расчетах обычно используют модельные потенциалы.
Уравнение для полной внутренней мольной энергии и уравнение состояния применяют к расплавленным металлам с поправкой эффективного потенциала парного взаимодействия, учитывающей особенности электронного газа и его экранирующее действие по отношению к ионам металла.
Компьютерное моделирование строения расплавов. Прямое моделирование структуры и динамики атомов в расплавленных металлах и других жидкостях осуществляется на основе взаимосвязи между потенциалом парного взаимодействия и свойствами системы.
Поскольку структура жидкости реализуется перебором частицами всех своих состояний, то, располагая достаточными вычислительными средствами, можно непосредственно воспроизвести этот процесс, рассматривая достаточно большое число молекул (атомов). В конечном итоге моделируемые характеристики определяются межчастичным взаимодействием.
Ограничения модельных вычислительных экспериментов связаны с необходимостью оперировать большим числом частиц, равным числу Авогадро.
По среднему квадрату смешения частиц оценивают коэффициенты самодиффузии для чистых металлов и диффузии для сплавов.
Рассчитываемые координаты частиц позволяют определить функцию радиального распределения атомов в любой момент времени, которая характеризует мгновенную структуру жидкости.
Несмотря на успехи статистических теорий, компьютерных методов расчета строения и свойств жидких металлов, они еще далеки от возможности прогнозирования состояния расплавов высоколегированных сплавов. В определенной мере это восполняется использованием модельных теорий строения расплавленных металлов.
Модельные теории жидких металлов. Многие из этих теорий позволяют производить расчеты характеристик термодинамических, кинетических и других свойств металлических расплавов.
Современные модели металлических жидкостей можно разделить на две основные группы. К первой группе квазигазовых моделей жидкости относятся модели, в которых предпочтение отдается трансляционному движению атомов, а межчастичное взаимодействие сведено к упругим столкновениям. В этих моделях притяжение между частицами фактически игнорируется.
Для квазикристаллических моделей второй группы характерен учет сил межатомного взаимодействия внутри локальных областей расплавов, размеры которых соизмеримы с эффективным радиусом притяжения.
Ближний порядок жидкости формируется в результате межатомного взаимодействия и теплового движения, которое качественно не изменяется при плавлении, следовательно, вблизи температуры кристаллизации металлические расплавы могут иметь некоторые элементы упорядочения, соответствующие твердому состоянию. К квазикристаллическим моделям жидкостей относят, в частности, квазиполикристаллическую, квазихимическую, кластерную и другие модели.
Согласно модели жестких сфер, жидкость состоит из частиц-шаров (сфер), которые ведут себя как несжимаемые (жесткие) тела, равномерно заполняющие объем. Характеристиками модели жестких сфер являются эффективный диаметр сферы, коэффициент упаковки и парный потенциал межчастичного взаимодействия. Предполагается существование только сил отталкивания, а притяжением между частицами пренебрегают.
Коэффициент упаковки характеризует степень заполнения объема частицами-шара ми и определяется отношением объема, занимаемого атомами, к общему объему жидкости, определяемому ее плотностью.
При плотнейшей упаковке атомов-шаров одинакового размера в ГЦК- или ГПУ-кристаллических решетках коэффициент упаковки равен 0,74; при ОЦК-упаковке — 0,68. При этом шары лишены возможности свободно перемещаться по занимаемому объему.
Для жидкости коэффициент упаковки может достигать 2/3 плотности плотнейшей упаковки шаров, причем свободное перемещение частиц является характерной чертой жидкого состояния.
Путем сопоставления расчетных и экспериментальных данных установлено, что для жидких металлов коэффициент упаковки составляет 0,44—0,47.
Рассматриваемое модельное представление описывает плавление как процесс, протекающий в достаточно широком температурном интервале, и не позволяет обнаружить резкой точки плавления, которая характерна для кристаллических материалов.
Важное свойство жидкости состоит в том, что значения сжимаемости и плотности ее близки к значениям этих величин для твердого тела, т. е. каждая молекула в жидкости окружена примерно тем же числом молекул и примерно на таком же расстоянии, что и в случае твердого тела. Несколько больший удельный объем жидкости обусловливает большую вероятность разнообразных расположений ее частиц. Атомы в жидкости находятся не в таких строго фиксированных положениях, как атомы твердого кристалла. Жидкость отличается от кристалла тем, что ее можно существенно переохладить ниже точки кристаллизации, а кристалл практически невозможно перегреть выше точки плавления. При переохлаждении жидкости свойства ее значительно не меняются. Таким образом, кристаллическая и жидкая фазы являются альтернативными состояниями упорядочения атомов.
Жидкость, согласно существующим представлениям, отличается от кристалла также характером теплового движения. В нагретом кристалле молекулы колеблются и совершают движения со сравнительно большой амплитудой, располагаясь в узлах решетки, т. е. не меняют своих соседей. В подогретой жидкости меняется число соседних молекул или атомов, а также меняются сами соседи.
Для структуры жидкости, согласно модели Дж. Бернала, характерно образование вокруг любого атома кольца из пяти атомов, а не из шести, как в кристаллах с плотной упаковкой атомов в виде жестких шаров. В кристаллах симметрия пятого порядка запрещена, поскольку нельзя образовать регулярную структуру с симметрией пятого порядка, которая бы целиком заполняла пространство.
Таким образом, преобладание пятичастичных конфигураций к моделях структуры жидкости исключает возможность появления регулярной кристаллической структуры.
Жидкие металлы при температурах, близких к температуре плавления, по многим своим характеристикам не очень сильно отличаются от кристаллических тел. Отличие жидкостей от соответствующих кристаллов обусловливается их большим удельным объемом. При плавлении последний увеличивается на 3—10%.
Существуют представления, лежащие в основе дырочной модели, что свободный объем жидкости, равный избытку объема по сравнению с соответствующим объемом твердого тела при абсолютном нуле температуры, не распределяется равномерно между всеми ее частицами подобно тому, как это имеет место в кристаллах, а сосредоточивается в виде отдельных микрополостей, или дырок.
В основе модели сиботаксисов лежит предположение, что в сиботаксисе сохраняется упорядоченное размещение частиц, свойственное их размещению в кристалле.
Переход молекулы или атома из упорядоченной зоны в разупорядоченную носит непрерывный характер, что отличает его от классического фазового перехода. Таким образом, представления о формировании, распаде и взаимодействии сиботаксисов оставляют неизменным понятие о гомогенной системе.
Наряду с термином сиботаксис, получили распространение близкие по смыслу термины кластер, комплекс, микрогруппировка.
Квазиполикристаллическоя модель рассматривает расплав как сочетание двух структурных составляющих: кластеров (микрообъемов с упорядоченным расположением частиц, близким к таковому в кристалле) и разделяющей кластеры разупорядоченной (аморфной) зоны с хаотическим и, как правило, более рыхлым расположением частиц. Разупорядоченная зона образует в расплаве непрерывную сеть, заполняющую промежутки между изотропно ориентированными кластерами.
Кластеры и разупорядоченная зона в расплаве термодинамически неустойчивы. Парциальная энергия Гиббса для кластеров выше среднего уровня этого термодинамического потенциала всего расплава, а для разу порядочен ной зоны — ниже. Это обусловливает динамичность структуры расплава, поскольку кластеры и разупорядоченная зона оказываются короткоживущими. С течением времени благодаря флуктуациям энергии происходит непрерывное локальное перерождение их друг в друга. Время жизни кластеров достаточно велико по сравнению с продолжительностью цикла термических колебаний частиц в расплавах (~ 10в-14—10в-13 с), элементарных актов вязкого течения, диффузии, теплопроводности и других процессов, определяющих кинетические характеристики расплава.
Температура расплава определяет соотношение объемов, занимаемых кластерами и разупорядоченной зоной. С повышением перегрева расплава доля кластеров уменьшается, а доля разупорядоченной зоны возрастает. При определенной температуре Траз наступает полное разупорядочение расплава, кластеры исчезают, а разупорядоченная зона занимает весь объем жидкости. Экспериментально Траз, определяют по перегибу на кривой физическое свойство расплава — температура и переходу криволинейного участка к прямолинейному. Величина перегрева для Траз относительно температуры плавления может достигать 200—900 °С.
Согласно рассматриваемой модели в металлических расплавах существует кластерный полиморфизм, который проявляется при определенной температуре в обратимой форме и сопровождается скачкообразным изменением структурно-чувствительных характеристик жидкости, таких, как кинематическая вязкость, энергия активации вязкого течения и др.
Например, полиморфное превращение кластеров в расплаве железа, по мнению авторов теории, протекает при 1640 °С по механизму полиморфных превращений первого рода ОЦК — ГЦК. В интервале температур расплавленного железа от точки плавления до 1640 °С координация атомов в кластерах соответствует ОЦК-упаковке, а при более высоких температурах — ГЦК-упаковке.
Согласно квазихимической модели, металлический расплав состоит из пространственных областей (кластеров, группировок или сиботаксисов), расположение атомов внутри которых характеризуется определенной упорядоченностью. Вследствие сравнительно интенсивного теплового движения частиц кластеры не имеют четких границ: упорядоченная координация атомов по мере удаления от центра кластера непрерывно меняется. По той же причине время существования данного кластера ограничено и зависит от энергии химических связей, температуры. При одной температуре возможно одновременное существование кластеров нескольких типом упорядочения.
Квазихимическая модель микронеоднородного строения жидкости основана на следующих положениях:
— Колебательное и трансляционное движение частиц жидкости равноправно.
— Формирование конденсированного (твердого и жидкого) состояния определяют силы межчастичного притяжения.
— Силовое поле атомов в большинстве металлов не претерпевает радикальных изменений при плавлении.
— Существует неравенство энергий взаимодействия атомов различной химической природы в двухкомпонентных и более сложных расплавах.
Последнее положение является основой понимания причин возникновения кластеров разного состава, строения и неодинаковой устойчивости во времени. Многие экспериментальные факты говорят о том, что самые устойчивые кластеры образованы наиболее сильно взаимодействующими компонентами.
Структура жидкости характеризуется количественными параметрами первой координационной сферы (наиболее вероятным кратчайшим расстоянием, числом ближайших частиц, т. е. координационным числом), а также средним размером кластеров.
Иногда рассматриваются и следующие координационные сферы. Типы упорядочения кластеров жидкости удобно характеризовать по аналогии с упаковками в твердом состоянии: ОЦК-, ГЦК-подобные и т. д. Это не означает, что в жидкости существуют соответствующие микрокристаллиты, а имеется в виду тенденция упорядочения, обусловленная симметрией силового поля атомов, составляющих расплав.
Согласно квазихимической модели, в расплавах железа с углеродом существуют межатомные связи Fе—Fе и более сильные связи Fе—С. Атом примеси — углерода приводит к формированию микронеоднородной структуры железа, образуя группировку с атомами железа — так называемый «примесный» кластер типа FехС. Кластер включает несколько координационных сфер. В «примесном» кластере существуют четыре типа межатомных связей. При нагреве и плавлении сначала происходит разрыв менее прочных связей, который сопровождается структурной перестройкой с заменой одного атома железа другим и сохранением квазиустойчивого состояния кластера.
В результате плавления железа образуются динамические ассоциации (группировки), состоящие из атомов железа, размеры и время жизни которых обусловлены особенностями межатомного взаимодействия. Согласно рентгеноструктурным данным, упорядочение таких атомов подобно ОЦК-упаковке. Одновременно с группировками железа в расплаве существуют и "примесные" кластеры, которые в разбавленном растворе углерода в железе имеют тип упорядочения, близкий к ГЦК-упаковке. Кластеры, образованные примесными атомами, характеризуются более прочными связями, они отличаются большей устойчивостью.
При повышении перегрева расплава разрываются связи типа Fе—С и расплав становится микрооднородным.
Относительную прочность связей примесных атомов с атомами железа оценивают по величине их электроотрицательностей.
Квазихимическая модель удобна для описания микронеоднородного строения расплавов, когда силовое поле атомов допускает образование направленных связей, например 3d-металлов, а также для рассмотрения свойств и строения многокомпонентных расплавов вблизи температур кристаллизации при разных типах межатомного взаимодействия. Целесообразно применение модели в случаях, когда процессы установления равновесия, вызванные изменением состава или температуры, протекают достаточно медленно, что приводит к возникновению и длительному существованию неравновесных структурных состояний.
Кластерная модель жидкого состояния используется при рассмотрении сложных расплавов. Под кластерами здесь понимается совокупность атомов с предпочтительной ориентацией однородных и разнородных атомов.
Предполагается, что экстенсивные свойства реальной системы аддитивно суммируются из свойств соответствующих кластеров, не взаимодействующих между собой. Поверхностное натяжение, вязкость и другие свойства могут быть рассчитаны согласно этой модели.
В процессе кристаллизации расплав переходит в состояние, характеризующееся образованием атомно-кристаллической решетки. Взаимодействие между разнородными атомами определяет формирование структуры кристаллов и природу перераспределения разнородных атомов между твердой и жидкой фазами.
Структура металлических сплавов, формирующаяся при кристаллизации, в определенной мере наследует структуру жидкости.
Быстрозакаленные сплавы, например на основе алюминия, при больших скоростях охлаждения расплава (10в4—10в5 К/с), помимо равновесных фаз, содержат метастабильные фазы, Формирующиеся в результате высокоскоростного охлаждения расплава метастабильные квазикристаллические структуры соответствуют структуре ближнего порядка жидкости. Образование дисперсных включений метастабильных фаз в быстрозакаленных сплавах связывают с существованием в расплаве микрообластей химической и структурной неоднородности, которые сохраняются при быстрой закалке расплава.
Экспериментально методом ядерного магнитного резонанса установлено, что вблизи температуры ликвидуса в металлических расплавах формируются группировки разнородных атомов с определенным стехиометрическим соотношением.
Образование группировок атомов в жидкости подтверждается экспериментами, в процессе которых исследовалось влияние перегрева расплава на формирование метастабильных фаз при последующем высокоскоростном охлаждении расплава.
Увеличение перегрева расплава способствует разрушению группировок-кластеров, обусловливающих образование центров кристаллизации, и обеспечивает более значительное переохлаждение расплава при последующей его закалке.
Структура расплавов связана с видом диаграммы состояний, описывающей взаимодействие компонентов в сплавах рассматриваемой системы. Расплавы, соответствующие эвтектикам, обнаруживают заметное положительное отклонение от закона Рауля, тогда как жидкие сплавы систем с непрерывным рядом твердых растворов показывают незначительное отклонение. В случае систем с интерметаллидами эти отклонения значительны, причем с увеличением прочности связи в интерметаллиде вероятность существования микрохимической неоднородности в виде кластеров сохраняется до более высоких температур.
Конгруэнтные соединения, плавление которых происходит без изменения состава (разложения), характеризуются более значительными отклонениями свойств расплавов от закона Рауля, чем инконгруэнтные фазы, плавление которых происходит с изменением состава.
Структурно-химическая микронеоднородность расплава приводит к перераспределению элементов при кристаллизации, причем а случае сильного химического взаимодействия атомов компонентов. приводящего к образованию стойких химических соединений, следует ожидать большего проявления этого эффекта.
Многокомпонентный расплав вблизи температуры ликвидуса характеризуется нестабильностью во времени свойств и структуры ближнего порядка. Для достижения стабильного состояния необходимы перегрев расплава и длительная выдержка.
Свойства расплава зависят от его предыстории, от структурнофазового состояния исходных шихтовых материалов, условий выплавки. Расплав характеризуется гистерезисом свойств при нагреве и последующем охлаждении вблизи температуры ликвидуса. Приближение к устойчивому равновесному состоянию расплава сопровождается последовательным протеканием ряда процессов с различным временем релаксации. Равновесие многокомпонентного расплава, которое устанавливается лишь по отношению к быстрым процессам с малой энергией активации, является метастабильным. В процессе выплавки даже при образовании однофазного макроскопически однородного расплава, согласно существующим модельным теориям, например квазихимической, кластерной, скорость достижения равновесия зависит, в частности, от химического состава и температуры расплава.
Особенности проявления гистерезиса свойств, например кинематической вязкости, поверхностного натяжения расплавленных металлов и сплавов, могут быть представлены схемами (рис. 4.3 и 4.4).
Монотонное уменьшение ширины гистерезиса вязкости и достижение равновесного состояния при нагреве расплава до температуры Tr обусловлено монотонным изменением структуры ближнего порядка (рис. 4.3, в).
Скачкообразное (аномальное) изменение вязкости и, соответственно, скачкообразный переход к равновесной структуре расплава при нагреве до Тан — температуры аномального изменения свойств — представлены на рис. 4.3, б.
Схема на рис. 4.3, в соответствует структурным изменениям при переходе к стабильному равновесному состоянию расплава, в котором имеется несколько типов кластеров, в том числе карбидоподобные группировки. Переход к устойчивому равновесному состоянию завершается при нагреве до Ткр — критической температуры. Нагрев выше этой температуры приводит к проявлению гистерезиса свойств.
Снижение поверхностного натяжения при повышении температуры расплава (рис. 4.4, а) характерно для чистых металлов, однофазных сплавов, некоторых легированных сталей после высокотемпературного нагрева, что свидетельствует о высокой степени однородности расплава и достижении равновесного состояния структуры ближнего порядка со статистически однородной упаковкой атомов.
Возрастание поверхностного натяжения при повышении температуры расплава (рис. 4.4, 6) характерно для большинства промышленных сталей, выплавленных по обычной технологии. Это связывают с разрушением поверхностно-активных группировок, образованных примесными атомами.
При нагреве до температур ниже критической гистерезис поверхностного натяжения отсутствует (рис. 4.4, 5), т.е. исходная метастабильная структура расплава полностью восстанавливается.
Нагрев выше критической температуры Ткр приводит расплав в устойчивое равновесное состояние, и при последующем охлаждении наблюдается ветвление (гистерезис), так что кривая поверхностного натяжения при охлаждении равновесного расплава лежит выше, чем при нагреве исходного метастабильного расплава (рис, 4.4, в, г).
Поверхностное натяжение о при охлаждении расплава может возрастать (рис. 4.4, в), например для низкоуглеродистых сталей, что свидетельствует о высокой степени однородности расплава после нагрева до критической температуры.
У высоколегированных сталей, например быстрорежущей Р6М5, поверхностное натяжение снижается при понижении температуры, хотя оно выше, чем при нагреве, что обусловлено формированием поверхностно-активных группировок атомов углерода и карбидообразующих элементов, отличающихся от исходных, существующих в расплаве при нагреве до Ткр (рис. 4.4, г).
На основании дифракционных исследований структуры ближнего порядка расплавов и изучения физико-химических свойств (кинематической вязкости, плотности, поверхностного натяжения и др.) построены диаграммы метастабильных состояний расплавов для ряда систем, например железо—углерод, железо—никель.
На диаграмме метастабильных состояний расплава системы железо — углерод (рис. 4.5) штриховая линия, расположенная выше линии ликвидуса, ограничивает область метастабильного расплава с ОЦК-подобной структурой ближнего порядка при малых концентрациях углерода (левее вертикали I), ГЦК-подобной структурой ближнего порядка — при концентрациях углерода правее вертикали 2; смешанной ОЦК + ГЦК-структурой — при промежуточных концентрациях углерода. Повышение температуры расплава выше этой линии приводит к переходу от метастабильной ОЦК- и ГЦК-структуры ближнего порядка к статической равновесной структуре расплава, которая завершается при температурах, соответствующих второй штриховой линии.
Качество слитков, их свойства существенным образом зависят от степени перегрева, времени плавления, структурно-фазового состояния шихтовых материалов (наличия в шихте возврата, т.е. собственных отходов), скорости охлаждения перед разливкой и др. Это обусловлено тем, что жидкий металлический сплав, как правило, не является полностью однородной жидкостью, находящейся в стабильном равновесном состоянии. Расплав вблизи температуры ликвидуса находится в микронеравновесном состоянии. Строение и свойства металлических расплавов характеризуются гетерогенностью строения, образованием группировок разнородных атомов (например, карбидного типа FеxС в системе Fе—С; FexNi в системе Fе—Ni), различной структурой ближнего порядка в зависимости от степени перегрева расплава. Как показано выше, значения вязкости, поверхностного натяжения расплава при перегреве до некоторой «критической» температуры выше температуры ликвидуса отличаются от значений при охлаждении в этом температурном интервале. Подобный гистерезис наблюдается для ряда других физико-механических свойств: плотности, электросопротивления, теплопроводности, магнитной восприимчивости.
Для стабилизации свойств сплавов, достижения равновесного состояния расплава применяют нагрев до температур, существенно превышающих температуру ликвидуса, используют методы специального теплового и механического воздействия на расплав (выдержка при высокой температуре и интенсивное перемешивание). Последующее быстрое охлаждение расплава позволяет подавить формирование гетерогенной структуры расплава перед началом затвердевания, Следует отметить, что при перегреве расплавов легированных сталей до температур выше 1640 °С установлено повышение температуропроводности и электропроводности, которое связывают с распадом группировок карбидного типа и увеличением концентрации свободных носителей заряда, обусловливающим рост скорости кристаллизации слитка, измельчение дендритной и эвтектической структуры. Термовременная и термоскоростная обработка с нагревом расплава выше температуры проявления гистерезиса свойств и последующим быстрым охлаждением применяется для сплавов алюминия, чугуна, легированных хромистых сталей, инструментальной быстрорежущей стали. Такая обработка приводит к повышению однородности и дисперсности структуры слитка, более равномерному распределению легирующих элементов, снижению или устранению ликвации, снижению газовой пористости до 50 %, уменьшению объема усадочной раковины, устранению явления металлургической наследственности (влияние структурно-фазового состояния шихтовых материалов). Практическим результатом применения термовременной и термоскоростной обработки является повышение технологической пластичности металла и уровня механических свойств.