størkningsprosesser

Størkningsprosesser er prosesser der en væske går over til fast stoff når temperaturen faller under smeltepunktet. Hovedtrinnene er nukleasjon og videre vekst av krystaller.

Nukleasjon kan være homogen eller heterogen; underkjøling gir drivkraft for dannelsen av krystaller. Latent varme frigjøres ved størkningen og må fjernes gjennom varmeutveksling med omgivelsene. Hvordan væsken blir avkjølt påvirker hvor enkelt eller vanskelig det er å begynne størkningen og hvor raskt krystallene vokser.

Kjølehastighet, temperaturgradienter og kjemisk sammensetning påvirker mikrostrukturen. Raske kjøleforhold gir ofte dendrittisk vekst og finere korn, mens langsom avkjøling kan resultere i større korn og ulike

segregasjoner i blandinger. Den endelige mikrostrukturen har stor betydning for mekaniske egenskaper som styrke, duktilitet og slagfasthet, samt porøsitet og sprøhet.

Størkningsprosesser er sentrale i industriell metallurgi og støping av legeringer, i krystalgenerering av halvledere og i polymerers krystalldannelse. Geologiske størkningsprosesser bidrar også til bergarters dannelse ved avkjøling av magma og andre geologiske væsker.

Analyse og modellering brukes for å forutsi fasetilstander under størkning. Scheil-ligningen og Lever-regelen gir enkle verktøy for fordeling av fasene i legeringer, mens fasefelt-modellering gir dypere innsikt i krystalldannelse og vekst under varierende forhold.