PL 
EnglishDomyślny
Українська🔩 Wzrost ziaren
Obserwuj powstawanie mikrostruktury polikrystalicznej: zarodkuj losowo zorientowane ziarna, rozrastaj je w strukturę Voronoi, a potem wyżarzaj, by granice migrowały, a ziarna rosły — z odczytem wytrzymałości wg Halla–Petcha.
Podobne symulacje
O symulacji wzrostu ziaren
Ta symulacja buduje mikrostrukturę polikrystaliczną od podstaw: rozrzuca zarodki krystalizacji na powierzchni, a następnie dzieli przestrzeń wokół nich metodą triangulacji Voronoi — każdy punkt należy do ziarna, którego zarodek jest mu najbliższy, dokładnie tak, jak krystalizujące ziarna spotykają się i przestają rosnąć tam, gdzie zetkną się dwa fronty wzrostu. Przełączenie w tryb wyżarzania pozwala granicom ziaren relaksować dzięki migracji napędzanej krzywizną, dzięki czemu ziarna z czasem grubieją, a odczyt na żywo przelicza wynikającą z tego średnią wielkość ziarna na szacowaną wytrzymałość według zależności Halla–Petcha.
Wybierz tryb (zarodkowanie, by rozmieścić zarodki i utworzyć triangulację, lub wyżarzanie, by pozwolić granicom migrować), a następnie dostosuj liczbę zarodków, by kontrolować, ile ziaren powstanie, temperaturę, by sterować ruchliwością granic podczas wyżarzania, oraz przełącz widoczność granic i tryb kolorowania, by porównać orientację krystalograficzną z tożsamością ziarna. Użyj przycisków odtwarzania, pauzy i resetu, by we własnym tempie przejść przez zarodkowanie, wzrost i grubienie ziaren.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest triangulacja Voronoi i dlaczego modeluje strukturę ziaren?
Triangulacja Voronoi dzieli przestrzeń tak, że każda komórka zawiera wszystkie punkty bliższe jednemu zarodkowi niż jakiemukolwiek innemu — co odpowiada granicom w równej odległości od sąsiednich zarodków. Podczas krzepnięcia zarodki krystalizacji rosną promieniście z jednakową prędkością, aż napotkają rosnących sąsiadów; granice między ziarnami powstają dokładnie tam, gdzie dwa fronty wzrostu były równo oddalone od swoich zarodków. Jest to dokładnie podział Voronoi miejsc zarodkowania. Rzeczywiste struktury ziaren dobrze odpowiadają triangulacji Voronoi, gdy zarodki aktywują się jednocześnie, a wzrost jest izotropowy — założenia te są w przybliżeniu spełnione w wielu procesach odlewania i spiekania.
Jak mierzy się wielkość ziarna eksperymentalnie?
Wielkość ziarna wg normy ASTM mierzy się metodą przecięć: liczy się, ile granic ziaren przecina losowa linia na jednostkę długości (gęstość przecięć N_L), co daje średnią długość przecięcia l = 1/N_L. Numer wielkości ziarna ASTM G jest zdefiniowany jako n = 2^(G-1) ziaren na mm² przy powiększeniu 100×; większe G oznacza mniejsze ziarna (G=10 to ok. 10 μm; G=3 to ok. 90 μm). Nowoczesna charakteryzacja wykorzystuje dyfrakcję elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) w skaningowym mikroskopie elektronowym, która mapuje orientację krystalograficzną w każdym pikselu z rozdzielczością 50 nm, umożliwiając automatyczne wykrywanie ziaren, mapowanie dezorientacji i statystyki rozkładu charakteru granic ziaren.
Jak granice ziaren wpływają na odporność na korozję?
Granice ziaren są chemicznie bardziej reaktywne niż wnętrza ziaren ze względu na wyższą energię, nieuporządkowanie atomowe i skłonność do segregacji atomów domieszek. Korozja międzykrystaliczna zachodzi, gdy granice ziaren są preferencyjnie atakowane przez środowisko korozyjne. Uczulenie stali austenitycznych następuje, gdy ogrzewanie w zakresie 450–850°C powoduje wytrącanie węglików chromu na granicach, zubażając pobliski obszar w chrom poniżej 12% i czyniąc granice podatnymi na atak. Inżynieria granic ziaren — zwiększanie udziału specjalnych granic CSL o niskiej energii — znacząco poprawia odporność na korozję, tworząc sieci granic o niskiej energii odpornych na uczulenie.