第3章第3节金属的结晶

1、晶体晶体液体液体结晶结晶结晶结晶： 液体液体 - - 晶体晶体凝固：凝固： 液体液体 - - 固体（晶体固体（晶体 或或 非晶体）非晶体）一、结晶的概念一、结晶的概念第三节第三节 金属的结晶金属的结晶1 1、纯金属结晶的测定、纯金属结晶的测定条件：条件：无限缓慢冷却无限缓慢冷却，理论结晶温度，理论结晶温度T T0 0理论结晶温度过冷度：理论结晶温度和实际结过冷度：理论结晶温度和实际结晶温度之差。晶温度之差。T= T T0 0 - T- T1 1纯金属结晶的条件就是纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度应当有一定的过冷度2 2、实际金属的结晶、实际金属的结晶 实际金属的冷却曲线实际金属的冷却曲线

2、冷速越大，则过冷度越冷速越大，则过冷度越大大/ /小？小？二、金属的结晶过程（二、金属的结晶过程（动画动画）液态金属液态金属形核形核晶核长大晶核长大完全结晶完全结晶形成晶核形成晶核和和晶核长大晶核长大的过程的过程视频视频晶核长大形式：晶核长大形式：树枝状晶体生长示意图树枝状晶体生长示意图 金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶冰的树枝晶冰的树枝晶富Ni富CuCu-Ni合金的树枝晶组织合金的树枝晶组织金属纯度高、充分补缩才能获得多边形晶粒金属纯度高、充分补缩才能获得多边形晶粒纯铁组织纯铁组织液态金属液态金属形核形核晶核长大晶核长大完全结晶完全结晶（1 1）形核率

3、（）形核率（N N）（2 2）长大速度（）长大速度（GG）三、影响生核和长大的因素三、影响生核和长大的因素过冷度越大，晶粒越细小过冷度越大，晶粒越细小细化晶粒的方法：细化晶粒的方法：振动、超声、搅拌振动、超声、搅拌液态中高熔点粒子液态中高熔点粒子加入难熔物质，变质处理加入难熔物质，变质处理表面细晶粒层表面细晶粒层中间柱状晶粒层中间柱状晶粒层中心粗大等轴晶粒区中心粗大等轴晶粒区在实际生产中，液态金属被浇注到锭模中便得到铸锭，铸锭在实际生产中，液态金属被浇注到锭模中便得到铸锭，铸锭( (件件) )的的组织及其存在的缺陷对其加工和使用性能有着直接的影响。组织及其存在的缺陷对其加工和使用性能有着直接的

4、影响。六、金属铸锭组织与缺陷六、金属铸锭组织与缺陷铸锭三区铸锭三区 表层细晶区：表层细晶区：浇注时，由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用，浇注时，由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用，使表面形成一层很细的等轴晶粒区。使表面形成一层很细的等轴晶粒区。 柱状晶区：柱状晶区：模壁温度升高，使细晶区前沿液体的过冷度减小，垂直于模模壁温度升高，使细晶区前沿液体的过冷度减小，垂直于模 壁方向散热最快，使已有晶体沿与散热相反的方向生长而形成柱状晶区。壁方向散热最快，使已有晶体沿与散热相反的方向生长而形成柱状晶区。中心粗等轴晶区中心粗等轴晶区: : 由于散热速度不断减慢，导致柱状晶生长停止，当心部

5、由于散热速度不断减慢，导致柱状晶生长停止，当心部液体全部冷至实际结晶温度液体全部冷至实际结晶温度T1T1以下时，在杂质作用下以非均匀形核方式形以下时，在杂质作用下以非均匀形核方式形成许多尺寸较大的等轴晶粒。成许多尺寸较大的等轴晶粒。2 2、铸锭的缺陷、铸锭的缺陷缩孔缩孔（4 4）偏析：铸锭）偏析：铸锭( (件件) )在结晶时，由于各部位在结晶时，由于各部位结晶先结晶先后顺序不同后顺序不同，合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区，合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区，合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析。合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析。（3 3）气孔）气孔: : 气孔是指液态金属中气孔是

6、指液态金属中溶解的气体溶解的气体或反应生成或反应生成的气体在结晶时的气体在结晶时未逸出未逸出而存留于铸锭而存留于铸锭( (件件) )中的气泡。中的气泡。（1 1）缩孔：金属凝固时）缩孔：金属凝固时体积收缩体积收缩的现象。的现象。可合理设计浇铸系统（加冒口）等来进行控制。可合理设计浇铸系统（加冒口）等来进行控制。常见的有常见的有缩孔、疏松、气孔、偏析缩孔、疏松、气孔、偏析等，对性能有害。等，对性能有害。（2 2）若空隙分散在枝晶内部称为）若空隙分散在枝晶内部称为“疏松疏松”。（1 1） 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：它们是： 形成核心和晶核长大形成核心和晶核长大（2 2）过冷度是指为过冷度是指为：理论结晶温度理论结晶温度 实际结晶温度实际结晶温度其表示符号为：其表示符号为： T T（1 1）凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（）凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（ ）No No （1 1） 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a. a. 越高越高b. b. 越低越低c. c. 越接近理论结晶温度越接近理论结晶温度1 1、分别在、分别在FCCFC