Kristalleşme Nedir?

KRİSTALLEŞME

a. Kristal haline gelme; billurlaşma.

—Arıc. Balın zamanla akıcılığını kaybederek katılaşması, şekerleşmesi. (Kristalleşmeyi bal içindeki glikoz yapar. Bazı ballar üretimden hemen sonra, hatta bazıları daha petek gözü içinde iken, bazıları aylar sonra ya da birkaç yıl geçince [adaçayı ve tupelo balları] kristalleşir. Kristalleşmiş balın yapay olduğu ya da anlara şeker yedirilerek yaptırıldığı sanılırsa da doğru değildir. Her bal er geç kristalleşir. Benmari usulüyle 45°C sıcaklıkta ısıtılan kristalleşmiş bal yeniden sıvı haline gelirse de bir süre sonra gene kristalleşir. Çünkü kristalleşme balın bitki kaynağından gelme bir özelliğidir.)

—Camc. Camın, uzun süreli ısı etkisi altında kimi bileşenlerinin kristalleşmesine yol açan değişimi. (Kristalleşme cama, bir porselen görünümü verir.)

—Kim. Bir madde sözkonusu olduğunda sıvı, gaz ya da çözünmüş durumdan özgün düzenli biçimi olan katı evreye geçiş süreci.

Kristalleşme ışıldaması, gümüşün katılaşmasında gözlendiği gibi kimi kristalleşmeler sırasında görülen ışıldama.

Kristalleşme suyu, kristalleşmiş kimi bileşiklerde belli oranlarda bulunan ve ilgili susuz bileşik elde edilmek istendiğinde cismin molekül yapısı parçalanmadan gi-derilebilen su. (Buna kristal suyu da denir).

Bölümsel kristalleşme, çözeltideki bileşiklerin, çözünürlük farklılıkları nedeniyle kristalleşerek karışımdan ayrılması.

—Metalürj. Yeniden kristalleşme, belirli bir oranda biçim değiştirmeye uğramış ürünlerde, ısıtmayla, katı halde oluşan ve metaller ile alaşımların yeni bir kristalleşmesiyle sonuçlanan süreç.

—Şekere. Pişirilmekte olan şeker kaynama derecesine ulaşınca, şurubun yüzeyinde boncuğa benzer küçük yuvarcıkların oluşması.

—Yerbil. Yeniden kristalleşme, birincil minerallerin az çok tamamlanmış çözünmesi ve yeni minerallerin oluşması sonucu ilksel kayaçların uğradığı değişim (oluşan yeni mineraller birincilerden, bileşimleri ve/ya da kristal sistemleri bakımından farklı olabilir).

—ANSİKL. Camc. Camsı durum, termodinamik açıdan kararsız bir durumdur. Camlar, sıvılaşma eğrisi sıcaklığının altındaki bir sıcaklıkta bulunduğunda, kristal duruma dönme eğilimi gösterir. Genellikle istenmeyen bu dönüşe, "kristalleşme" denir Kristalleşme hızı, sıcaklığa ve camın bileşimine bağlıdır. Çoğu sanayi camı için kristalleşme hızının en yüksek olduğu sıcaklık, yaklaşık 1 050°C'tır. Oysa camın oluşumu için dinlendirme sıcaklığı, genellikle 1 100°C dolayındadır, ama üretim hızının artmasını sağlayan teknik ilerlemeler, sıcaklıklarda belli bir düşme sağlamıştır. Kristalleşme, öncelikle, camın yenilenmesinin en yavaş olduğu bölgelerde başlar; daha sonra yavaş yavaş bütün bölgelere dağılır ve üretimin durdurularak camın yeniden eritilmesine yol açar. Çok önemli olan bu soruna, hemen tüm üretim biçimlerinde (oyuk cam, düz cam, cam elyafı) rastlanır. Ancak düşük kristalleşme hızı gösteren karmaşık bileşimler kullanılarak bu sorunun üstesinden az çok gelinmektedir. Ne var ki dekoratif etkiler yaratmak amacıyla sanat camları (opal cam, renkli cam) üretiminde kristalleşmeden bilinçli olarak yararlanılır.

Öte yandan günümüzde, önemli araştırmalar sonucu "cam-seramik" denen yeni bir ürün ailesi elde edilmiştir. Özel bileşimli camlar üzerinde denetimli kristal-leştirme işlemleri uygulanarak üretilen bu camların pek çok kullanım alanı vardır.

Metalürj. Metallerin ve alaşımların soğukta biçim değiştirmesi kristal yapılarında bir değişikliğe yol açar; buna kalıcı biçim değiştirme denir. Kalıcı biçim değiştirme geçirmiş bir ürüne "yeniden kristalleşme başlangıcı sıcaklığı" denen belirli bir sıcaklıktan itibaren uygulanan tavlama ısıtması sırasında, bozulmuş yapı içinde kristal çekirdekleri ortaya çıkmaya başlar. Sıcaklık artırılır ya da işlem süresi uzatılırsa, daha kararlı olan bu yapı içinde atomların yeni dağılımıyla birlikte bu çekirdeklerden yeni kristaller gelişir ve yerini atomların bu yeni dağılımıyla daha kararlı bir yapıya bırakan kalıcı biçim değiştirmiş yapı tamamen yok olur. Alaşımın bileşimi, kimi katışkılar, sıcaklığın yükselme hızı, süre, önceki kalıcı biçim değiştirme oranı vb. çeşitli etkenler, bu yeniden kristalleşme olgusunun gelişmesini değiştirir. Nitekim, demirin yeniden kristalleşme başlangıcı sıcaklığı yaklaşık 500 °C olmasına karşılık kalayın, kurşunun ve kadmiyumunki çevre sıcaklığı dolayındadır. Katışkıların etkisi belirgindir: alışılmış arılıktaki gümüş 200 °C'ın üzerinde kristalleşirken, çok arı gümüş 0 °C'a doğru yeniden kristalleşir. Katışkıların ya da katkıların bu etkisinden, özellikle sanayi bakırlarında yararlanılmaktadır; çünkü çok küçük miktarlarda kadmiyum, gümüş ya da zirkonyumla alaşım yapan sanayi bakırları, mekanik özelliklerini (sertlik, çekme dayanımı), kalıcı biçim değiştirme geçirmiş halde 300 ile 400 °C sıcaklıklara kadar koruyabilmektedir; oysa arı bakır 200 °C'ta yeniden kristalleşir.

Önemli faktörlerden biri de önceki kalıcı biçim değiştirme oranıdır: kuvvetli bir kalıcı biçim değiştirme işlemi esneklik sınırı yüksek, kristalleşmiş ince taneler oluşturur; buna karşılık, zayıf bir kalıcı biçim değiştirme (yüzde birkaçlık kritik kalıcı biçim değiştirme) kırılgan iri taneler oluşturur. Bütün durumlarda kalıcı biçim değiştirmeyle artan sertlik, yeniden kristalleşmeyle ilk sertliğinkine yakın bir değere düşer.

Sanayide, yeniden kristalleştirme tavlaması, metale başlangıçtaki yassılaşabilirliğini kazandırmak için soğuk tel çekilmiş ya da haddelenmiş ürünlere uygulanır; örneğin, karoseriler için soğuk çekme çelik saclar soğuk haddelenir ardından da 700 °C'a doğru yeniden kristalleştirilir.