Резкое охлаждение раскалённого метала.

[Makrotea]

Добрый день. Недавно я задался вопросом.
Что будет с раскалённым до жидкого состояния металом, если его резко охладить до температуры жидкого азота?
Хотелось бы узнать будет проведён процесс закалки или же процесс разрушения или взрыва?
Метод не научный и скорей из фантастики в которой "Бац" и охладилось по этому прошу без флуда.

[amon]

Гуглите "Металлические стекла".

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: не указана.

[Makrotea]

amon в сообщении #1018999 писал(а):

Гуглите "Металлические стекла".

Спасибо, но предложенная вами тема касается аморфных металов. В то время как меня интересует охлаждение раскалённого метала типа (Fe 26 номер по таблице Менделеева) и последующие эфекта из-за резкого охлаждения метал до минус 200 градусов по Цельсию. Меня интересует что с ним произойдёт крошение, или...

[GraNiNi]

Makrotea в сообщении #1018994 писал(а):

Что будет с раскалённым до жидкого состояния металом, если его резко охладить до температуры жидкого азота?

Есть сомнение, что охлаждение в жидком азоте будет быстрее, чем в воде, из-за эффекта Лейденфроста (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1 ... 1%82%D0%B0).
Да, металл охладится до -196С, но это будет не закалка (до охрупчивания), а просто не очень быстрое охлаждение. В этом смысле, можно в жидкий азот опустить металл с комнатной температурой - разницы не будет.

[Dmitriy40]

Есть противоположное мнение, что факт расплавленности металла в вопросе ТС крайне важен и потому поведение металла при охлаждении будет другим.

Makrotea
Правильно указали в первом же ответе, при достаточно большой скорости охлаждения (десятки тысяч градусов в секунду) металл не будет успевать выстроить кристаллическую структуру и остаётся в аморфном состоянии. Собственно всё сказано в вики по первой же ссылке в гугле.
Единственное, там не упомянуто, что данный эффект используется для лазерной закалки поверхности металла путём быстрого нагрева выше точки плавления на короткое время и последующего быстрого охлаждения за счёт основной массы металла. Основная масса металла при этом остаётся кристаллической, а поверхностный слой - аморфным, что в сочетании даёт уникальные свойства.

[Makrotea]

Dmitriy40 в сообщении #1019144 писал(а):

Есть противоположное мнение, что факт расплавленности металла в вопросе ТС крайне важен и потому поведение металла при охлаждении будет другим.

Правильно указали в первом же ответе, при достаточно большой скорости охлаждения (десятки тысяч градусов в секунду) металл не будет успевать выстроить кристаллическую структуру по всему объёму и остаётся в аморфном состоянии. Собственно всё сказано в вики по первой же ссылке в гугле.
Единственное, там не упомянуто, что данный эффект используется для лазерной закалки поверхности металла путём быстрого нагрева выше точки плавления на короткое время и последующего быстрого охлаждения за счёт основной массы металла. Основная масса металла при этом остаётся кристаллической, а поверхностный слой - аморфным, что в сочетании даёт уникальные свойства.

Ах... Спасибо вам большое за ваше объяснение. Видимо я не понял что мне хотели сказать в первом ответе. Дело в том что я пытался понять что случиться если допустим. "Немножко фантастики" И я раскалил метал до жидкого состояния, и в один момент беру волшебную палочку и "Бац" и заморозил её. "Извиняюсь если это звучит глупо, просто хотелось узнать что же случиться." Я думал что метал из-за резкого изменения обьёма должен взорваться или раскрошиться. Но выходит всё не так, и метал изменится став аморфным?

[Dmitriy40]

Ну если волшебной палочкой, то честно говоря не знаю что будет.
А вот если охлаждать не слишком быстро, порядка миллиардов градусов в секунду, то ничего страшного не будет, наоборот, получится именно металлическое стекло - металл в аморфном состоянии.
Раскрошится он если скорость охлаждения будет низкой, менее тысяч градусов в секунду, тогда металл будет успевать образовывать кристаллические домены, но не обязательно целиком единую кристаллическую структуру по всему объёму, вот тогда по границам доменов и может раскрошиться.
Также раскрошится если охлаждение проводить не из расплавленного состояния - уже по другим причинам (механические напряжения).

PS. На самом деле даже тысячи градусов в секунду - ОЧЕНЬ большая скорость охлаждения, для заметных объёмов металла (граммы и более) её получить весьма трудно.
PPS. Металл как раз НЕ изменится (не успеет), останется таким же аморфным как и в расплаве. Только уже холодным. И с немного другими свойствами чем у обычного кристаллического.

[Makrotea]

Спасибо большое.

[Munin]

Какой-то очень общий вопрос со многими неизвестными, и непонятно, что автор хочет узнать и понять.

Охлаждать металл можно очень по-разному. Можно, например, взять тонкую плёнку металла, и целиком полить её жидким азотом, или слева направо. Можно разбрызгать его в жидкий азот. А можно взять ковшик тонн на пять, и опрокинуть его резко в море жидкого азота. Результаты во всех случаях будут разные.

[Xey]

Помню, что самое быстрое охлаждение получали прижатием нетолстой нагретой пластины к холодному вращающемуся медному диску.
Удивился , что так простенько. Может что-нибудь придумали?

[kcp]

Makrotea в сообщении #1018994 писал(а):

Добрый день. Недавно я задался вопросом.
Что будет с раскалённым до жидкого состояния металом, если его резко охладить до температуры жидкого азота?
Хотелось бы узнать будет проведён процесс закалки или же процесс разрушения или взрыва?
Метод не научный и скорей из фантастики в которой "Бац" и охладилось по этому прошу без флуда.

Если методом спиннингования, то ничего особенного. Получите аморфную ленту или проволоку. Посмотрите по ссылке.
http://www.power-e.ru/2009_2_86.php

[GraNiNi]

kcp в сообщении #1019491 писал(а):

Если методом спиннингования, то ничего особенного. Получите аморфную ленту или проволоку.

Только жидкий азот здесь ни при чем.
Да и во всех других способах он бесполезен, так как не увеличивает скорость охлаждения.

Скорость охлаждения определяется двумя факторами - разностью температур между нагретым телом и охлаждаемой средой и коэффициентом теплоотдачи от нагретого тела к среде.

Причем первый фактор мало влияет на скорость охлаждения. Например, разность температур, при охлаждении от 1500°С до 20°С или до -196°С, отличается всего на 15%.

Второй же фактор - является определяющим, так как изменяет скорость охлаждения на порядки.
Но в жидком азоте, газовая подушка, возникающая вокруг охлаждаемого тела, изолирует его, в результате отсекается самый быстрый способ - теплопроводность при непосредственном соприкосновении сред, а остается только теплоотдача путем излучения и конвекции, что очень медленно.

[AlexLib]

Если металл достаточно чистый и не имеющий аллотропических модификаций,
получится более жесткий (медленне деформирующийся пластически)
металл за счет образования дислокаций при стоке неравновесных вакансий.

Если металл имеет аллотропические превращения, то могут быть разные варианты
в зависимости от различия атомного объема и симметрии решетки
в разных аллотропических модификациях. Вплоть до разрушения металла.

Если металл не очень чистый, то дополняются эффекты влияния температуры
на растворимость примесей. Например, закалка стали или водородное охрупчивание.

[GraNiNi]

AlexLib в сообщении #1019565 писал(а):

получится более жесткий

Может где-то и получится, но опять же, жидкий азот здесь ни при чем.