В теории нагрева все тела условно делятся на тонкие и массивные.

К тонким относятся те, по сечению которых при нагреве возникает малый перепад температур (обычно он не учитывается, нет t_ц), а к массивным – те, которые характеризуются значительным перепадом (и этой величиной пренебречь нельзя).

Нагрев массивных тел перед пластической обработкой металлов давлением, а также в целях изменения структуры металла ( термическая обработка) является распространенным процессом в промышленности. В процессе нагрева массивных тел, вследствие распределеннос-ти температур по сечению, возникают температурные напряжения, ограничивающие скорость нагрева металла, особенно на низкотемпературной стадии, и определяемые перепадом температур по сечению.

Переход металла из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называется кристаллизацией. Причиной кристаллизации является стремление системы перейти в термодинамически более устойчивое состояние с меньшей свободной энергией, т. е. когда свободная энергия кристалла меньше, свободной энергии жидкой фазы. Переход металла из одного состояния в другое происходит при определенной температуре и сопровождается резким изменением его свойств.

Размер образовавшихся кристаллитов определяется соотношением скорости кристаллизации и числа центров. При большом значении с.к. и малом значении ч.ц., например образуется крупнокристаллическая структура. При малом значении с.к. и большом значении ч.ц. образуется мелкокристаллическая структура. Величина зерна зависит от температуры нагрева и разливки жидкого металла, его химического состава, наличия в нем посторонних примесей. Чем больше примесей, тем больше центров кристаллизации, тем мельче получается зерно.

Использование специально вводимых в жидкий металл примесей для получения мелкого зерна получило название модифицирования. В качестве модификаторов алюминиевых сплавов применяют ванадий, натрий, калий, титан; в качестве модификаторов сталей - алюминий, ванадий, титан; в качестве модификаторов чугуна - магний и церий. Уменьшение величины зерен при кристаллизации сопровождается значительным повышением механических свойств металла (предела прочности, твердости и др.).

8. Обезуглероживание--процесс удаления углерода из жидкого или твердого металлаокислением его кислородом. В производстве стали наибольшее значение имеет кислородноеобезуглероживание в атмосферных условиях; кислород вводится в жидкий металл либо путем вдуваниячерез специальные фурмы, либо с железной рудой, содержащей оксиды железа и добавляемой в шихту призагрузке или на поверхность ванны, либо наведением окислительного шлака. Углерод окисляется пореакциям:
[С] + [0] = СО,
(1) [С] + 2[0] = СO₂. (2)
Удельное значение реакции (2) в процессе обезуглероживания < 5 %. Существенно влияют на процесс иинтенсивность обезуглероживания кинетические факторы: подвод к месту реакции кислорода и углерода;взаимодействие углерода с кислородом; выделение продуктов реакции — пузырей СО или смеси СО с СО₂ вгазовую фазу. Растворимость СО в металле ничтожно мала, поэтому реакция обезуглероживания протекаетгетерогенно на границе металла с газовой фазой.

Весьма способствует обезуглероживанию алюминий. Хром тоже помогает обезуглероживанию. Марганец задерживает обезуглероживание. Кремний, никель, вольфрам на обезуглероживание не влияют.

С повышением температуры степень обезуглероживания увеличивается.